基于大部件配套生產(chǎn)飛機(jī)交付狀態(tài)清理方法研究及運(yùn)用

楊必毅，劉振宇，席先品，羅 欣，張延明

(航空工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，成都 610092）

各主機(jī)廠在飛機(jī)生產(chǎn)制造交付的各重大節(jié)點(diǎn)（如飛機(jī)部件交付、整機(jī)交付，發(fā)動(dòng)機(jī)首次開(kāi)車前，首次試飛前等）均會(huì)對(duì)飛機(jī)全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)狀態(tài)、工藝制造符合性進(jìn)行清理、檢查和驗(yàn)證（以下簡(jiǎn)稱“交付狀態(tài)清理”）。通過(guò)各階段交付狀態(tài)清理可保證產(chǎn)品在研制和生產(chǎn)過(guò)程中的狀態(tài)變更得到實(shí)時(shí)的檢查和糾正[1]，最大限度降低風(fēng)險(xiǎn)流入下一階段的概率，確保各階段工作得以順利進(jìn)行。

目前，國(guó)內(nèi)絕大部分飛機(jī)制造企業(yè)在實(shí)施交付狀態(tài)清理活動(dòng)時(shí)，是由質(zhì)量主管部門(mén)根據(jù)生產(chǎn)管理部門(mén)制定的重要生產(chǎn)交付節(jié)點(diǎn)計(jì)劃，發(fā)出質(zhì)量文件通知各相關(guān)單位/部門(mén)，使其按特定要素進(jìn)行清理，最后由主管質(zhì)量部門(mén)統(tǒng)一歸口形成評(píng)估報(bào)告。上述方法是建立在一套完整的質(zhì)量控制流程基礎(chǔ)上的，在督促各單位/部門(mén)實(shí)時(shí)檢查和糾正在制造過(guò)程中產(chǎn)生的與設(shè)計(jì)技術(shù)狀態(tài)不一致的問(wèn)題上起到了一定的效果，但是此方式存在清理工作滯后、與生產(chǎn)節(jié)拍不同步的情況。為了滿足飛機(jī)制造業(yè)快速發(fā)展的需求，迫切需要一種能夠?qū)崟r(shí)、直觀地獲取現(xiàn)階段飛機(jī)產(chǎn)品狀態(tài)的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線上的各架次飛機(jī)進(jìn)行快速精細(xì)化的跟蹤與管理。

丁煒[2]在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)供應(yīng)商交付規(guī)范書(shū)管理的相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)研分析，建立供應(yīng)商交付規(guī)范管理的業(yè)務(wù)模型，詳細(xì)分析了供應(yīng)商BOM和供應(yīng)商交付規(guī)范書(shū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)管理流程，定義了系統(tǒng)的功能需求和非功能需求。王嘉樂(lè)[3]運(yùn)用項(xiàng)目計(jì)劃的方法和理論、計(jì)劃評(píng)論、計(jì)劃評(píng)審技術(shù)PERT、關(guān)鍵鏈技術(shù)法、設(shè)置項(xiàng)目緩沖區(qū)等方法不斷優(yōu)化兩架次飛機(jī)的技術(shù)交付項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃任務(wù)，得出了項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃管理有利于飛機(jī)技術(shù)交付項(xiàng)目的實(shí)施，可以保證項(xiàng)目按照指定的計(jì)劃按期完成的結(jié)論。魏敦生[4]研究了波音和空客的專利件件號(hào)體系，總結(jié)了兩種件號(hào)體系對(duì)于結(jié)構(gòu)件不同交付狀態(tài)的定義，并結(jié)合國(guó)產(chǎn)民機(jī)的特點(diǎn)，建立了帶特殊交付狀態(tài)要求結(jié)構(gòu)件的專利件件號(hào)規(guī)則。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)該方面的研究較少，缺乏針對(duì)飛機(jī)大部件生產(chǎn)配套的交付狀態(tài)相關(guān)的理論分析和研究。

隨著各主機(jī)廠信息化和無(wú)紙化技術(shù)的發(fā)展與推進(jìn)，基于信息化平臺(tái)的，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝準(zhǔn)備、采購(gòu)到貨驗(yàn)證到零組件生產(chǎn)制造、裝配生產(chǎn)制造、試飛交付等環(huán)節(jié)，均貫通實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程。產(chǎn)品生產(chǎn)制造的各類工藝信息、生產(chǎn)信息、質(zhì)量信息分布在不同的信息系統(tǒng)及模塊中。由于數(shù)據(jù)在不同的業(yè)務(wù)邏輯中存儲(chǔ)和維護(hù)，造成同一信息出現(xiàn)多數(shù)據(jù)源不匹配的問(wèn)題，故在進(jìn)行產(chǎn)品交付狀態(tài)清理時(shí)，仍存在大量人工干預(yù)的情況，耗時(shí)費(fèi)力，且不能有效保證準(zhǔn)確度。為了解決交付狀態(tài)清理滯后、影響正常生產(chǎn)進(jìn)度的問(wèn)題，本文提出了一種基于大部件配套生產(chǎn)飛機(jī)交付狀態(tài)清理方法。此方法采用了數(shù)據(jù)集成的思路，著力解決企業(yè)飛機(jī)制造過(guò)程質(zhì)量數(shù)據(jù)的分布性和異構(gòu)性問(wèn)題。

1 飛機(jī)交付狀態(tài)管理對(duì)象及內(nèi)容

1.1 系統(tǒng)流程和原理

某型飛機(jī)從設(shè)計(jì)、制造、裝配再到交付的過(guò)程中，主要采用了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product data management,PDM）、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（Computer aided process planning,CAPP）以及企業(yè)資源規(guī)劃（Enterprise resource planning,ERP）3個(gè)軟件系統(tǒng)。3個(gè)系統(tǒng)根據(jù)各自的特點(diǎn)集成了不同的使用信息，工藝人員在此框架中對(duì)設(shè)計(jì)和總工藝部門(mén)的輸入進(jìn)行加工處理，最后形成產(chǎn)品[5]。

設(shè)計(jì)、總工藝部門(mén)將產(chǎn)品主體架構(gòu)、分工信息等形成文檔及數(shù)模發(fā)布在PDM中；車間工藝根據(jù)設(shè)計(jì)、總工藝方案轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行的裝配指令/制造指令（AO/FO）用于指導(dǎo)車間生產(chǎn)；工段在ERP中按生產(chǎn)計(jì)劃，依據(jù)AO/FO產(chǎn)出產(chǎn)品并與檢驗(yàn)人員一起形成產(chǎn)品質(zhì)量檔案，系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)流程圖Fig.1 System flow chart

1.2 飛機(jī)交付狀態(tài)清理的對(duì)象

基于產(chǎn)品研制制造物料清單（Manufacturing bill of material,MBOM），通過(guò)在裝配車間執(zhí)行端構(gòu)建與實(shí)物對(duì)應(yīng)的裝配大綱（Assembly order,AO）工藝索引資料包，建立索引資料包與實(shí)物部件的對(duì)應(yīng)關(guān)系，形成飛機(jī)整機(jī)的實(shí)物結(jié)構(gòu)樹(shù)，并按照交付架次進(jìn)行實(shí)例化構(gòu)建，形成單架次的實(shí)物交付結(jié)構(gòu)（圖2）[6]。從結(jié)構(gòu)圖可以得知，通過(guò)AO索引資源包可以從部件追溯到單個(gè)零件原材料及相關(guān)制造依據(jù)[7–8]。

圖2 飛機(jī)交付結(jié)構(gòu)樹(shù)Fig.2 Aircraft delivery structure tree

在執(zhí)行過(guò)程中，以該實(shí)物交付結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過(guò)大部件對(duì)合AO，對(duì)實(shí)物部件按照交付狀態(tài)要求進(jìn)行配套并以此作為交付狀態(tài)清理和質(zhì)量控制的對(duì)象，按照交付狀態(tài)清理要素整合該實(shí)物部件所對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)、質(zhì)量、交付信息，形成各級(jí)部件的交付狀態(tài)信息（圖3）。通過(guò)對(duì)比飛機(jī)交付結(jié)構(gòu)圖示，在增加架次配套后，更加明確了零件、部件與整機(jī)架次的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過(guò)此手段可以實(shí)現(xiàn)追溯到所有產(chǎn)品信息。

圖3 按架次配套的飛機(jī)實(shí)物交付結(jié)構(gòu)樹(shù)Fig.3 Physical delivery structure tree of aircraft matched by flights

在AO/FO的編制過(guò)程中，是需要以物料消耗的方式從物料清單（Bill of material，BOM）中獲取零/組件圖號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)零/組件準(zhǔn)確配套，該過(guò)程是將設(shè)計(jì)信息承接并轉(zhuǎn)化為車間可執(zhí)行的制造和裝配信息[9–10]。在車間生產(chǎn)工段執(zhí)行飛機(jī)裝配的過(guò)程中，如遇到生產(chǎn)急需等情況時(shí)，需將與設(shè)計(jì)構(gòu)型不一致的零/組件進(jìn)行裝機(jī)，即偏離設(shè)計(jì)技術(shù)狀態(tài)。此種情況下，車間工藝需要在AO/FO中相關(guān)的工序中觸發(fā)技術(shù)狀態(tài)偏離流程，流程通過(guò)總工藝、質(zhì)量、設(shè)計(jì)等部門(mén)會(huì)簽同意后，即可解鎖AO實(shí)物配套表并形成相關(guān)記錄。

1.3 飛機(jī)交付狀態(tài)清理的內(nèi)容

針對(duì)實(shí)物交付部件節(jié)點(diǎn)，交付狀態(tài)清理內(nèi)容包括AO完成情況、工程更改指令、不合格通知單、成品質(zhì)量函件、不合格品審理單、偏離單、限用件（有特殊使用要求的零組件）、工藝技術(shù)指示單、固定軍（部）檢項(xiàng)目、定檢定試、首件鑒定、物料安裝情況監(jiān)控、成品軟件版本控制、短周期定檢或短壽成品控制、任務(wù)書(shū)執(zhí)行狀態(tài)。其中，限用件是在特定的使用場(chǎng)合特殊使用架次進(jìn)行裝機(jī)配套的零/組件，其清理的準(zhǔn)確程度直接影響飛機(jī)預(yù)期性能；成品軟件版本是保證飛機(jī)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)要素之一，在執(zhí)行交付清理過(guò)程中必須保證飛機(jī)各系統(tǒng)軟件版本的兼容性及可靠性；短周期定檢或短壽成品控制是對(duì)飛機(jī)短壽命零、部、成品件進(jìn)行過(guò)程監(jiān)控，使飛機(jī)能在成品最短有效壽命內(nèi)保證最好的作戰(zhàn)狀態(tài)。

1.4 交付狀態(tài)清理模塊的數(shù)據(jù)集成

質(zhì)量數(shù)據(jù)是在AO/FO工序執(zhí)行過(guò)程中產(chǎn)生，其主要利用工序過(guò)程根據(jù)產(chǎn)品實(shí)物狀態(tài)采用手工錄入和自動(dòng)抓取設(shè)計(jì)信息的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。AO/FO的整個(gè)執(zhí)行周期均在ERP中進(jìn)行，通過(guò)資源索引包根據(jù)飛機(jī)的工藝結(jié)構(gòu)層次將設(shè)計(jì)、工藝信息進(jìn)行集成，再按生產(chǎn)投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)，最終形成質(zhì)量數(shù)據(jù)。

以往的質(zhì)量數(shù)據(jù)分布在不同的信息系統(tǒng)或模塊中，如以往AO/FO編制完成后，無(wú)索引數(shù)據(jù)集成的功能，而是直接派工執(zhí)行實(shí)物工作，導(dǎo)致后續(xù)交付狀態(tài)清理混亂[9]；又如，所有資源要素信息是以AO為載體的，在進(jìn)行交付狀態(tài)清理過(guò)程中，無(wú)實(shí)時(shí)對(duì)AO/FO中裝配制造信息進(jìn)行抓取整合，導(dǎo)致交付狀態(tài)清理繁瑣且存在漏狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)；再如，不合格品管理為單獨(dú)的RFV（Request for variance）模塊，未集成在所涉及的故障AO/FO中，導(dǎo)致交付狀態(tài)清理時(shí)RFV單據(jù)清理困難等。

為了解決以上問(wèn)題，飛機(jī)交付狀態(tài)清理模塊集成了索引資源包、RFV單據(jù)集成功能、AO/FO裝配信息抓取功能，以加強(qiáng)在交付狀態(tài)清理過(guò)程中對(duì)質(zhì)量信息的管控。

（1）資源索引包。將AO/FO按設(shè)計(jì)和總工藝的飛機(jī)架構(gòu)規(guī)劃進(jìn)行段位劃分，分類和整合裝配/制造工藝文件，輸出產(chǎn)品交付目錄。

（2）RFV單據(jù)集成功能。將不合格品單據(jù)如故障單、審理單、報(bào)廢單等的相關(guān)信息集成在AO/FO可視化管理模塊中，將裝配與制造信息與不合格品信息關(guān)聯(lián)，提高交付狀態(tài)清理的準(zhǔn)確性。

（3）AO/FO裝配信息抓取功能。將AO/FO中的零組件配套信息、RFV單據(jù)信息、保留單信息等交付清理內(nèi)容進(jìn)行抓取分類和整合。

2 基于大部件配套的生產(chǎn)交付狀態(tài)清理模式

根據(jù)公司裝配信息無(wú)紙化中建立的產(chǎn)品部件結(jié)構(gòu)樹(shù)以及部件結(jié)構(gòu)樹(shù)與AO的關(guān)系，在AO工序中加入大部件配套關(guān)系的填寫(xiě)及審核，將子父部件串聯(lián)起來(lái)，使子件部件質(zhì)量編號(hào)與父件部件質(zhì)量編號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。同時(shí)通過(guò)部件結(jié)構(gòu)樹(shù)與AO的關(guān)系，以AO為載體精確關(guān)聯(lián)產(chǎn)品的相關(guān)質(zhì)量狀態(tài)信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大部件配套生產(chǎn)飛機(jī)質(zhì)量控制及交付狀態(tài)清理功能。

2.1 基于對(duì)合AO的部件配套管理

以某架飛機(jī)實(shí)物交付為基礎(chǔ)，闡述基于對(duì)合AO的部件配套關(guān)系管理流程。

第1步：由部裝工藝編制并設(shè)置對(duì)合AO，在AO編制時(shí)需按照交付結(jié)構(gòu)明確對(duì)合的子部件要求。

第2步：執(zhí)行對(duì)應(yīng)的對(duì)合AO開(kāi)工時(shí)，操作者對(duì)實(shí)際實(shí)物配套的子部件圖號(hào)、質(zhì)量編號(hào)進(jìn)行錄入，用于檢索查詢相關(guān)信息并將信息與整機(jī)關(guān)聯(lián)起來(lái)，在系統(tǒng)中查詢其在裝配過(guò)程中已形成的相關(guān)質(zhì)量信息，確認(rèn)并選擇，形成擬配套關(guān)系如圖4的大部件配套欄所示。

第3步：檢驗(yàn)人員對(duì)該信息進(jìn)行審核確認(rèn)（圖4的大部件對(duì)合AO信息欄），待審核通過(guò)后最終實(shí)現(xiàn)建立部件與部件之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖4 對(duì)屬于不同架次的部件進(jìn)行配套Fig.4 Matching components belonging to different sorties

2.2 以實(shí)物部件結(jié)構(gòu)組織交付數(shù)據(jù)

進(jìn)行交付狀態(tài)清理時(shí)，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)中選擇涉及需要清理的部件結(jié)構(gòu)并根據(jù)實(shí)際交付狀況凍結(jié)交付節(jié)點(diǎn)。通過(guò)“交付狀態(tài)清理功能按鈕”觸發(fā)交付狀態(tài)清理模塊，通過(guò)后臺(tái)計(jì)算，使數(shù)據(jù)有效性達(dá)到當(dāng)前時(shí)間節(jié)點(diǎn)，生成數(shù)據(jù)清理清冊(cè)，并以此作為交付狀態(tài)清理的依據(jù)（圖5）。

圖5 交付狀態(tài)清理視圖Fig.5 Delivery status cleanup view

2.3 以AO/FO為載體關(guān)聯(lián)制造過(guò)程信息

由于產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程主要以AO/FO為載體，操作是基于AO實(shí)現(xiàn)零/組件狀態(tài)，最終形成部件至整機(jī)。AO、零件、FO的追溯關(guān)系如圖6所示。在交付狀態(tài)清理過(guò)程中，AO通過(guò)零件信息關(guān)聯(lián)制造過(guò)程（FO），從原材料開(kāi)始，使零/組件可追溯、可控制。主要有以下兩種清理方式。

圖6 AO、零件和FO的追溯關(guān)系Fig.6 Traceability relation of AO,parts and FO

（1）以AO、批次、架次為單元基礎(chǔ)集成裝配、試飛過(guò)程的相關(guān)質(zhì)量信息，通過(guò)實(shí)物配套關(guān)系獲取零件、成品等實(shí)物的安裝信息。

（2）以FO、圖號(hào)、質(zhì)量編號(hào)為基礎(chǔ)集成零件制造過(guò)程中的相關(guān)質(zhì)量信息，進(jìn)一步追溯材料信息。

2.4 以清理未完項(xiàng)形成保留控制

清理未完成項(xiàng)目經(jīng)過(guò)生產(chǎn)、技術(shù)、質(zhì)量部門(mén)相關(guān)專業(yè)評(píng)估后形成遺留問(wèn)題清單，并以保留單的形成移交下一個(gè)工作單位。利用保留單據(jù)號(hào)可逐一追溯到具體裝配AO，通過(guò)AO控制未完成事項(xiàng)的后續(xù)歸零。

3 應(yīng)用案例

在生產(chǎn)資源短缺、物料供應(yīng)不及時(shí)以及受不可抗拒等客觀因素的影響情況下，部件產(chǎn)品如進(jìn)氣道、機(jī)翼、鴨翼、垂尾等無(wú)法按層級(jí)以固定順序裝配形成整機(jī)產(chǎn)品。為避免產(chǎn)品無(wú)效占用生產(chǎn)資源及配套設(shè)施影響生產(chǎn)計(jì)劃向前推進(jìn)，造成任務(wù)不能按節(jié)點(diǎn)完成，對(duì)大部件進(jìn)行串裝成為首選方案。

以進(jìn)氣道段串裝為例（圖7），通過(guò)將B架質(zhì)量編號(hào)為BBR右進(jìn)氣道段配套到A架并與A現(xiàn)有的左進(jìn)氣道段（質(zhì)量編號(hào)為AAL）形成A架實(shí)際裝機(jī)的進(jìn)氣道部件；待A架的右進(jìn)氣道段（質(zhì)量編號(hào)為AAR）滿足要求后再配套到B架，與B架的左進(jìn)氣道段（質(zhì)量編號(hào)為BBL）形成B的進(jìn)氣道部件。

圖7 進(jìn)氣道配套關(guān)系Fig.7 Inlet matching relationship

在大部件配套交付狀態(tài)清理系統(tǒng)中，通過(guò)AO開(kāi)工前進(jìn)行大部件配套選擇及審核，建立串裝部件子父級(jí)部件的對(duì)應(yīng)關(guān)系。將質(zhì)量編號(hào)為BBR右進(jìn)氣道段關(guān)聯(lián)到A架進(jìn)氣道段質(zhì)量編號(hào)下，并將其信息匯總至父級(jí)部件中（圖8），以此為后續(xù)交付的清理依據(jù)。此方式解決了由于大部件串裝所帶來(lái)的質(zhì)量控制混亂的問(wèn)題，提升了清理效率及準(zhǔn)確性。

圖8 部件配套關(guān)系及交付狀態(tài)清理Fig.8 Component matching relationship and delivery status cleaning

大部件配套交付狀態(tài)清理系統(tǒng)已投入實(shí)際應(yīng)用3年，該系統(tǒng)不僅解決了制造企業(yè)內(nèi)部產(chǎn)品流轉(zhuǎn)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，而且為產(chǎn)品客戶提供了有效的追溯手段，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)單機(jī)檔案的完整性。

該項(xiàng)目已成功論證并運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中，徹底解決了大部件串裝所帶來(lái)的質(zhì)量控制風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

本文闡述了一種基于大部件配套生產(chǎn)飛機(jī)裝配制造特點(diǎn)，針對(duì)飛機(jī)制造企業(yè)飛機(jī)交付節(jié)點(diǎn)狀態(tài)清理管控的需求，提出了構(gòu)建以單架次工藝索引為牽引，飛機(jī)部件配套結(jié)構(gòu)為脈絡(luò)，AO/FO為末端信息載體的交付狀態(tài)清理管控模型，并成功建立投入生產(chǎn)使用，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高效交付狀態(tài)清理的目的。