遙感用印制板組件生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)數(shù)字化研究

北京空間機(jī)電研究所 北京 100094

隨著信息技術(shù)和制造技術(shù)不斷發(fā)展，以信息化方式驅(qū)動的制造業(yè)產(chǎn)品、裝備、工藝、管理、服務(wù)的智能化，即智能制造已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)的重要發(fā)展方向[1]。數(shù)字化在實(shí)際的應(yīng)用中，具有柔性好，成本低，質(zhì)量高等特點(diǎn)。由于這些優(yōu)勢，使其成為當(dāng)前制造業(yè)最前沿技術(shù)。隨著生產(chǎn)的數(shù)字化和智能化，工藝作為生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的工藝文件與質(zhì)量記錄形式存在指導(dǎo)性不強(qiáng)、質(zhì)量記錄信息化程度低、不利于分析與管理等問題。歐美等大型航空航天企業(yè)，如波音公司、德國航空航天公司、格魯曼公司等企業(yè)的質(zhì)量管理，都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量信息的實(shí)時采集與信息傳遞，建立了產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性管理體系[2]。然而國內(nèi)外學(xué)者提出的“敏捷制造、精良生產(chǎn)、可重構(gòu)生產(chǎn)和快速響應(yīng)制造”等制造理念大多沒有結(jié)合我國軍工企業(yè)的現(xiàn)狀[3]。要提高航天的數(shù)字化智能制造水平，發(fā)展適應(yīng)智能生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)化、數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)為其中的一個重要環(huán)節(jié)。數(shù)字化工程在很大程度上使整個制造周期中所涉及的多種信息傳遞與反饋的轉(zhuǎn)變歷程進(jìn)行簡化，最大程度的發(fā)揮制造的效率，能將生產(chǎn)制造期間的物流、作業(yè)等損耗減少到最低[4]。

本文以遙感用印制板組件生產(chǎn)過程的工藝文件與質(zhì)量記錄為實(shí)例，結(jié)合數(shù)字化、智能化生產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)并建立了基于CAPP、MES系統(tǒng)、電子數(shù)據(jù)包系統(tǒng)的遙感用印制板組件數(shù)字化工藝與質(zhì)量記錄編制流程，通過工藝設(shè)計(jì)平臺與MES系統(tǒng)、電子數(shù)據(jù)包系統(tǒng)的對接，提升工藝文件與質(zhì)量記錄的信息化、數(shù)字化水平，為產(chǎn)品研制過程的質(zhì)量監(jiān)控和追溯評估提供高效可靠的數(shù)據(jù)保障。

1 傳統(tǒng)工藝文件與質(zhì)量記錄的弊端

傳統(tǒng)工藝文件與質(zhì)量記錄采用紙質(zhì)形式，跟隨印制電路板在各工序間流轉(zhuǎn)，電裝質(zhì)量記錄卡、元器件登記信息卡等質(zhì)量數(shù)據(jù)的填寫依靠手工進(jìn)行。在工藝設(shè)計(jì)階段，除了進(jìn)行必要的工藝設(shè)計(jì)，工藝人員還需要依據(jù)工藝文件編制電裝質(zhì)量記錄卡片，依據(jù)設(shè)計(jì)文件編制元器件登記信息卡。上述工作的特點(diǎn)為勞動重復(fù)、缺乏技術(shù)含量。在生產(chǎn)階段，質(zhì)量數(shù)據(jù)的手工填寫耗費(fèi)了大量的精力與時間，并且易出錯、不易檢查。在質(zhì)量追溯階段，大量的紙質(zhì)數(shù)據(jù)不利于數(shù)據(jù)的查找、分析與統(tǒng)計(jì)。因此，工藝設(shè)計(jì)與質(zhì)量記錄的數(shù)字化能夠有效地提高生產(chǎn)效率。

2 數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)模式

2.1 工藝文件與質(zhì)量記錄的數(shù)字化設(shè)計(jì)

構(gòu)建了以CAPP、MES系統(tǒng)、電子數(shù)據(jù)包系統(tǒng)為核心的新一代智能制造信息系統(tǒng)體系架構(gòu)，打破原有的信息傳輸模式，實(shí)現(xiàn)了工藝文件與質(zhì)量記錄100%無紙化，過程簽署、記錄填寫、質(zhì)量數(shù)據(jù)等均在線記錄。工藝設(shè)計(jì)師在CAPP中創(chuàng)建工藝文件與質(zhì)量數(shù)據(jù)要求值，上傳XML格式的文檔給電子數(shù)據(jù)包系統(tǒng)完成審核并發(fā)布、投產(chǎn)。同時實(shí)現(xiàn)CAPP與MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸，將工藝文件傳輸至生產(chǎn)車間。

2.2 工藝文件與質(zhì)量記錄的數(shù)字化具體實(shí)現(xiàn)方式

遙感用印制板組件生產(chǎn)數(shù)據(jù)包包括生產(chǎn)過程中的一系列文檔、表單、數(shù)據(jù)和記錄組成[5]。我所采用北京軒宇信息技術(shù)有限公司開發(fā)的電子數(shù)據(jù)包系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量記錄的編寫、采集與應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)了利用模板建立產(chǎn)品質(zhì)量記錄要求，提高了工作效率；利用模板文件，提高編制、學(xué)習(xí)文件的效率，多種錄入方式，提高產(chǎn)品數(shù)據(jù)錄入效率，設(shè)置質(zhì)量數(shù)據(jù)合并功能，根據(jù)需要快速生成新的質(zhì)量記錄要求，三類關(guān)鍵特性管理，提供常用的統(tǒng)計(jì)分析圖表，提高工作效率。

通過CAPP系統(tǒng)與電子數(shù)據(jù)包系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸，并與遙感用印制板組件生產(chǎn)工序相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)遙感用印制板組件質(zhì)量記錄要求值的快速生成，通過CAPP系統(tǒng)與MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)工藝文件電子化并快速傳輸至生產(chǎn)現(xiàn)場。具體實(shí)現(xiàn)流程見圖1。

圖1 工藝文件與質(zhì)量記錄的數(shù)字化具體實(shí)現(xiàn)流程

具體實(shí)現(xiàn)過程中，為保證質(zhì)量記錄規(guī)范與統(tǒng)一，在系統(tǒng)中每一種需要采集的質(zhì)量記錄建立統(tǒng)一的模板規(guī)范，以確保不同人員編制的質(zhì)量記錄格式相互統(tǒng)一。其次，要實(shí)現(xiàn)對分散在各個生產(chǎn)工序中的質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集，在產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)時需進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，在CAPP中對質(zhì)量數(shù)據(jù)所在工序進(jìn)行標(biāo)記，數(shù)據(jù)導(dǎo)入到電子數(shù)據(jù)包系統(tǒng)后實(shí)現(xiàn)自動插入所在工序，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)與工序的自動對應(yīng)功能。最后，將導(dǎo)入的內(nèi)容按數(shù)據(jù)包系統(tǒng)要求完成在線投產(chǎn)后，操作人員在生產(chǎn)現(xiàn)場可以看到需要進(jìn)行的工序，并且可以在生產(chǎn)過程中進(jìn)行各個工序質(zhì)量記錄的數(shù)據(jù)實(shí)時采集。所有生產(chǎn)過程中采集的數(shù)據(jù)可以隨時在數(shù)據(jù)應(yīng)用管理模塊中進(jìn)行查看產(chǎn)品研制進(jìn)度、關(guān)鍵質(zhì)量數(shù)據(jù)顯示、綜合查詢產(chǎn)品信息、分析比對數(shù)據(jù)。

2.3 元器件信息自動采集

元器件信息的自動采集，包括三方面的內(nèi)容，一方面是將圖紙中的元器件位號、型號上傳至系統(tǒng)；另一方面是將元器件本身的生產(chǎn)廠家、型號規(guī)格等信息進(jìn)行采集。為實(shí)現(xiàn)元器件信息自動采集在物資發(fā)放物料時采用人工智能自動點(diǎn)料系統(tǒng)，在物料出庫時，每種物料都配有二維碼，點(diǎn)料系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 人工智能自動化點(diǎn)料系統(tǒng)

在進(jìn)行元器件信息采集時，首先將圖紙?jiān)砩蟼髦罬ES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)要求值的采集。在生產(chǎn)現(xiàn)場，操作人員通過手持式終端設(shè)備掃碼元器件二維碼，實(shí)現(xiàn)元器件自身信息采集。兩方面信息結(jié)合形成最終元器件信息登記表。

3 數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)模式優(yōu)勢

采用以CAPP、MES系統(tǒng)、電子數(shù)據(jù)包系統(tǒng)為核心的新一代智能制造信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)，相較于傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)模式優(yōu)勢明顯：

（1）實(shí)現(xiàn)工藝文件與質(zhì)量記錄數(shù)字化傳遞和無紙化制造，改變了以往打印、填寫、傳遞、收集的繁雜過程，實(shí)現(xiàn)了信息與數(shù)據(jù)的快速準(zhǔn)確傳遞，方便數(shù)據(jù)的管理與保持，也實(shí)現(xiàn)了無紙化的綠色生產(chǎn)。

（2）數(shù)字化的工藝設(shè)計(jì)模式，消除了信息孤島，生產(chǎn)全流程采集的數(shù)據(jù)可以被實(shí)時共享，生產(chǎn)進(jìn)度、工藝參數(shù)等信息可實(shí)時、可視化反饋。生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)、處理等能力得到了提高。

（3）目前使用CAPP與電子數(shù)據(jù)包系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量記錄要求值的自動化采集，隨著數(shù)字化生產(chǎn)線的不斷建設(shè)，信息化采集手段的不斷加強(qiáng)，為實(shí)現(xiàn)質(zhì)量記錄數(shù)據(jù)全自動采集奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合航天產(chǎn)品精細(xì)化質(zhì)量管理要求以及當(dāng)前的數(shù)字化、智能化生產(chǎn)要求，以遙感用印制板組件生產(chǎn)工藝文件與質(zhì)量記錄為例，運(yùn)用信息化手段進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，不僅能夠高效的進(jìn)行產(chǎn)品工藝的傳遞和數(shù)據(jù)的記錄與應(yīng)用，還實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量全流程監(jiān)控。為提高工藝文件與質(zhì)量記錄的數(shù)字化水平提供了改進(jìn)方向與思路。