基于信息化的航天產(chǎn)品原材料數(shù)據(jù)包管理

葉順堅(jiān) 梁 瑩 沈宏華 游廷光 張柳鋒

兩化融合

基于信息化的航天產(chǎn)品原材料數(shù)據(jù)包管理

葉順堅(jiān) 梁 瑩 沈宏華 游廷光 張柳鋒

（上海航天精密機(jī)械研究所，上海 201600）

針對航天產(chǎn)品數(shù)據(jù)包以人工管理為主，存在諸多問題。提出了航天產(chǎn)品原材料數(shù)據(jù)包信息化構(gòu)建與管理目標(biāo)，詳細(xì)講解了數(shù)據(jù)包信息化業(yè)務(wù)場景、系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)特點(diǎn)、主要功能以及應(yīng)用實(shí)例，并總結(jié)了數(shù)據(jù)包信息化管理的重要意義。

航天產(chǎn)品；原材料；數(shù)據(jù)包；信息化

1 引言

航天產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)和交付等研制生產(chǎn)環(huán)節(jié)中形成的各項(xiàng)要求，及其實(shí)現(xiàn)過程和實(shí)現(xiàn)結(jié)果的客觀記錄的集合，統(tǒng)稱為航天產(chǎn)品數(shù)據(jù)包（以下簡稱數(shù)據(jù)包）。數(shù)據(jù)包是客觀評價(jià)航天產(chǎn)品管理成熟度、航天產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性的重要依據(jù)[1,2]。

目前，航天產(chǎn)品數(shù)據(jù)包工作主要通過人工收集、整理、分析、利用，存在著工作量大、效率低、應(yīng)用成果不明顯等突出矛盾。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，為航天產(chǎn)品數(shù)據(jù)包的更加科學(xué)合理的管理，提供了有力條件，以航天產(chǎn)品原材料數(shù)據(jù)包信息化研究為對象，詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)包信息化的業(yè)務(wù)場景、系統(tǒng)架構(gòu)以及應(yīng)用實(shí)例，闡述了數(shù)據(jù)包信息化建設(shè)的重要性。

2 原材料數(shù)據(jù)包管理存在的主要問題

航天產(chǎn)品原材料數(shù)據(jù)包主要是指原材料從采購、入庫、試驗(yàn)檢測到發(fā)放全流程所形成的各類過程與結(jié)果的客觀記錄。原材料信息，尤其是批次情況、力學(xué)性能、化學(xué)性能等指標(biāo)對于型號至關(guān)重要。目前，原材料數(shù)據(jù)包按照傳統(tǒng)的人工記錄、紙質(zhì)歸檔等模式運(yùn)行，型號人員通過紙質(zhì)查閱，尋找需要的信息，存在著過程數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率高、工作效率低且勞動(dòng)強(qiáng)度大、利用效果不明顯等突出問題。

2.1 錯(cuò)誤率高

原材料數(shù)據(jù)過程記錄、比對、整理等全靠人工手動(dòng)完成，數(shù)據(jù)量大，尤其是金屬原材料的強(qiáng)度、屈服、延伸率、元素含量等指標(biāo)，試驗(yàn)測試結(jié)果需與標(biāo)準(zhǔn)值比對，大量數(shù)據(jù)的人工判讀，容易產(chǎn)生疏忽和遺漏，導(dǎo)致數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤率高[3]。

2.2 效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大

隨著航天型號高密度發(fā)射時(shí)期的到來，航天原材料也迎來了高密度采購，原材料入廠復(fù)驗(yàn)、檢測、分析，全靠人工完成，工作效率十分低下。同時(shí)，大量的材料信息需要登賬、謄寫、抄錄、歸檔，勞動(dòng)強(qiáng)度亦很大。

2.3 利用效果不佳

原材料數(shù)據(jù)存放比較零散，記錄以及傳遞不規(guī)范、不及時(shí)，導(dǎo)致型號人員無法及時(shí)掌握相關(guān)數(shù)據(jù)。同時(shí)，紙質(zhì)形式存在的各類數(shù)據(jù)，往往事后開展分析，質(zhì)量管理重心滯后，數(shù)據(jù)價(jià)值的開發(fā)利用效果不佳[4,5]。

3 原材料數(shù)據(jù)包信息化構(gòu)建與管理目標(biāo)

針對海量的原材料數(shù)據(jù)，為了高效完整地收集、整理、統(tǒng)計(jì)和分析利用數(shù)據(jù)，迫切需要圍繞航天產(chǎn)品原材料數(shù)據(jù)包構(gòu)建統(tǒng)一的信息化平臺，實(shí)現(xiàn)基于信息化的原材料數(shù)據(jù)包的統(tǒng)計(jì)、分析、控制、利用，同時(shí)，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘再利用[6]。原材料數(shù)據(jù)包信息化構(gòu)建與管理的目標(biāo)如下：

a. 信息化平臺統(tǒng)一管理原材料數(shù)據(jù)包，包括信息錄入、審批、檢索、導(dǎo)入導(dǎo)出、分析、歸檔等；

b. 實(shí)現(xiàn)原材料檢測標(biāo)準(zhǔn)、檢測結(jié)果的結(jié)構(gòu)化；

c. 提高數(shù)據(jù)包的利用效率，實(shí)現(xiàn)原材料在線產(chǎn)保，成功數(shù)據(jù)包絡(luò)分析、超差超包絡(luò)自動(dòng)提醒等功能，型號人員提前介入原材料的分析和利用，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理重心前移。

4 原材料數(shù)據(jù)包信息化管理系統(tǒng)

針對人工管理原材料數(shù)據(jù)包暴露出來的諸多問題，結(jié)合數(shù)據(jù)包信息化管理的現(xiàn)實(shí)需求，開發(fā)了基于Labview的原材料數(shù)據(jù)包信息化管理系統(tǒng)。

4.1 總體業(yè)務(wù)場景

原材料數(shù)據(jù)包信息化管理系統(tǒng)以成功數(shù)據(jù)包絡(luò)分析為核心業(yè)務(wù)開展建設(shè)，主要的業(yè)務(wù)場景有原材料成功數(shù)據(jù)包絡(luò)分析、超差超包絡(luò)提醒、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出、歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)入、報(bào)告審批、信息檢索、歸檔等，其總體業(yè)務(wù)場景如圖1所示。

4.2 系統(tǒng)介紹

4.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)業(yè)務(wù)需求，原材料數(shù)據(jù)包信息化管理系統(tǒng)架構(gòu)分為四大模塊，分別為界面部分、事件處理部分、后臺查詢部分和特定功能部分。其中界面部分為**Panel類，使用NetBeans軟件繪制并自動(dòng)生成代碼。事件處理部分為**EH類，繼承對應(yīng)的**Panel類，處理所有界面組件的事件，調(diào)用后臺時(shí)通過SHHTProxy.getISHHTItf()接口的InspectionResultServ方法，將方法名和數(shù)據(jù)對象List裝入方法，并返回List。后臺查詢部分的代碼在InspectionResultAgent類中，通過判斷方法名調(diào)用相應(yīng)的方法。特定功能部分包括數(shù)據(jù)文件，包絡(luò)圖的生成，Excel表格的解析等，這些功能根據(jù)需要放置在前端或后臺的類和方法中。

針對具體的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)而言，**VO為數(shù)據(jù)對象類，分別對應(yīng)一個(gè)委托單據(jù)下一個(gè)樣本的一種檢測記錄和一次文件上傳記錄。數(shù)據(jù)表以**VO類為基礎(chǔ)，減去不需要存儲的字段。

4.2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

a. 系統(tǒng)支持多格式數(shù)據(jù)錄入、導(dǎo)入，支持歷史數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入，便于對歷史數(shù)據(jù)價(jià)值的發(fā)掘與再利用；

b. 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，數(shù)據(jù)存儲的結(jié)構(gòu)規(guī)范統(tǒng)一，利于基于數(shù)據(jù)的決策分析；

c. 系統(tǒng)查詢界面簡潔，支持精確與模糊查詢，如圖2所示，可實(shí)現(xiàn)名稱、牌號、規(guī)格、項(xiàng)目、條件等不同字段篩選，滿足各類人員使用需求。

圖2 數(shù)據(jù)包信息化管理系統(tǒng)查詢使用界面

4.2.3 主要功能

a. 數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出。原材料數(shù)據(jù)包括原材料廠家信息（含合格證、試驗(yàn)報(bào)告等）、批次信息、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、有效期等。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多格式導(dǎo)入和導(dǎo)出，歷史數(shù)據(jù)的批量導(dǎo)入。

b. 在線審批。在線審批主要是指原材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)的電子審簽，包括金屬材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)、顯微組織和低倍組織檢查、元素含量檢測等試驗(yàn)報(bào)告。

c. 成功數(shù)據(jù)包絡(luò)分析。成功數(shù)據(jù)包絡(luò)分析是原材料信息化管理系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)，新數(shù)據(jù)錄入或?qū)胫?，系統(tǒng)根據(jù)背景歷史數(shù)據(jù)（成功完成地面試驗(yàn)及飛行試驗(yàn)的原材料參數(shù)），實(shí)現(xiàn)成功數(shù)據(jù)自動(dòng)包絡(luò)分析、一鍵生成包絡(luò)圖。

d. 超差、超包絡(luò)提醒。新數(shù)據(jù)錄入或?qū)牒笞詣?dòng)與結(jié)構(gòu)化的原材料標(biāo)準(zhǔn)值比對、與歷史包絡(luò)值比對，超差和超包絡(luò)自動(dòng)提醒。比對結(jié)果分為：滿足標(biāo)準(zhǔn)且在包絡(luò)內(nèi)；滿足標(biāo)準(zhǔn)但超包絡(luò)；不滿足標(biāo)準(zhǔn)但在包絡(luò)內(nèi)；不滿足標(biāo)準(zhǔn)且超包絡(luò)。其中：第一種正常流轉(zhuǎn)、第四種退貨、第二種和第三種需進(jìn)一步分析。

e. 數(shù)據(jù)查詢。數(shù)據(jù)查詢功能滿足不同人員對數(shù)據(jù)的使用要求，系統(tǒng)允許根據(jù)爐批號或委托單號精確查閱，也支持根據(jù)材料牌號、檢測類別、檢查項(xiàng)目、檢測時(shí)間等的模糊查詢。查詢結(jié)果可根據(jù)樣品名稱、牌號、規(guī)格、檢測項(xiàng)目、樣品狀態(tài)、技術(shù)條件、試樣狀態(tài)等篩選數(shù)據(jù)。

f. 電子歸檔。錄入的原材料廠家信息、審批完結(jié)的試驗(yàn)報(bào)告、原材料有效期等信息按照型號工作令分門別類電子歸檔，歸檔資料的查詢和使用同數(shù)據(jù)查詢章節(jié)。

包絡(luò)圖及分析如圖3所示。

注：牌號15CrA，檢測項(xiàng)目Rm，抗拉強(qiáng)度，規(guī)格Ф40mm，樣品狀態(tài)退火，技術(shù)條件GJB1951—1994，包絡(luò)范圍612～680

4.3 應(yīng)用實(shí)例

原材料數(shù)據(jù)包信息化管理系統(tǒng)2019年中旬完成開發(fā)測試，10月份完成海量歷史數(shù)據(jù)的補(bǔ)錄工作。截止2020年2月份，系統(tǒng)累積發(fā)出超差、超包絡(luò)提醒16次。以2019年12月份某牌號鋁合金鍛件力學(xué)性能數(shù)據(jù)超包絡(luò)提醒為例，經(jīng)型號人員提前介入分析，原因?yàn)槠髽I(yè)為了降本增效，將閑置不用的大尺寸鍛件切割成小尺寸鍛件用于科研生產(chǎn)。而按照國軍標(biāo)GJB 2351—1995第3.3.2.3章節(jié)“熱處理厚度大于150mm（LC9合金大于80mm）的鍛件，其性能指標(biāo)由雙方議定”。采購前，大尺寸鍛件性能經(jīng)雙方協(xié)定，低于國軍標(biāo)要求值供料，因此小尺寸鍛件力學(xué)性能超包絡(luò)。經(jīng)型號人員分析，該小尺寸鍛件不能用于型號配套。超包絡(luò)數(shù)據(jù)的提前預(yù)警，有效避免了事后返修返工情況的出現(xiàn)。

5 結(jié)束語

隨著信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的日新月異，海量原材料數(shù)據(jù)如何發(fā)掘和利用，如何支撐和解決型號研制過程中出現(xiàn)的問題，變得越來越迫切。從早期、源頭發(fā)現(xiàn)問題和故障的角度出發(fā)，對航天原材料數(shù)據(jù)包建立信息化系統(tǒng)管理是非常必要和有意義的。

原材料數(shù)據(jù)包信息化管理系統(tǒng)中的成功數(shù)據(jù)包絡(luò)功能，為型號人員分析利用數(shù)據(jù)提供了快捷的解決方案。原材料性能數(shù)據(jù)的提前預(yù)警，使得型號科研風(fēng)險(xiǎn)管控由事后向事前轉(zhuǎn)變，質(zhì)量管控重心得到了前移，原材料在線產(chǎn)品保證得以實(shí)現(xiàn)。

目前，航天型號數(shù)據(jù)包信息化管理相對滯后，隨著原材料數(shù)據(jù)包信息化管理的初步探索和實(shí)踐，為后續(xù)實(shí)現(xiàn)型號全生命周期數(shù)據(jù)包的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化奠定了基礎(chǔ)。

1 袁家軍. 航天產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性數(shù)據(jù)包及其應(yīng)用[J]. 中國質(zhì)量，2009(4)：8～10

2 劉旭奕. 可靠性數(shù)據(jù)包信息化管理的思路與方法[J]. 航天標(biāo)準(zhǔn)化，2012(1)：41～44

3 戴屹梅，蘇衛(wèi)民. 航天產(chǎn)品數(shù)據(jù)包信息化管理的思考[J]. 質(zhì)量與可靠性，2016(3)：21～25

4 郝京輝，周利民. 航天型號外包產(chǎn)品數(shù)據(jù)包的研究與實(shí)踐[J]. 機(jī)械制造，2015(10)：62～65

5 石曉強(qiáng)，栗剛，楊學(xué)虎. 淺析典型航天產(chǎn)品數(shù)據(jù)包的編制[J]. 航天制造技術(shù)，2011(6)：47～49

6 楊陽，雷志鋒，冀阿強(qiáng)，等. 航天型號產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)包的構(gòu)建與管理[J].航天制造技術(shù)，2013(4)：55～58

Data Packets Management of Space Products Based on Informatization

Ye Shunjian Liang Ying Shen Honghua You Tingguang Zhang Liufeng

(Shanghai Spaceflight Precision Machinery Institute, Shanghai 201600)

At present, the data packets of space products are mainly managed manually, and there are many problems. In this paper, the objectives of informatization construction and management of space products’ raw material data packets are proposed, and the business scenario, system architecture, system characteristics, main functions and application case of data packets informatization are explained in detail, and the significance of data packets informatization management is summarized.

space products；raw material；data packets；informatization

葉順堅(jiān)（1985），高級工程師，機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)；研究方向：航天型號質(zhì)量管理。

2020-02-28