航空發(fā)動機燃油附件維修數(shù)字化管理方案實現(xiàn)

羅海潮

摘要：為滿足航空發(fā)動機燃油附件維修全生命周期數(shù)字化管理的需求，研究將零組件故檢工藝卡片解析為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型的方法，將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型應(yīng)用于數(shù)字化管理系統(tǒng)，采集翻修過程中燃油附件零組件修前、修后外觀形貌變化及配合尺寸變化數(shù)據(jù)，形成維修對象數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)航空發(fā)動機燃油附件維修全生命周期數(shù)據(jù)積累和維修全過程數(shù)字化管理。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機燃油附件；質(zhì)量追溯；數(shù)據(jù)積累；結(jié)構(gòu)化；數(shù)據(jù)解析；數(shù)據(jù)模型

Keywords：aero-engine fuel accessories；quality traceability；data accumulation；structured；data analysis；colony model

0 引言

航空發(fā)動機燃油附件維修（這里指使用一個返修間隔期后的翻修）需兼顧維修過程管理、維修數(shù)據(jù)積累和維修過程質(zhì)量追溯，構(gòu)建航空發(fā)動機燃油附件維修全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)是最佳的解決途徑。傳統(tǒng)企業(yè)物料管理、人力資源管理及生產(chǎn)計劃已在SAP系統(tǒng)實現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建維修過程數(shù)字化管理系統(tǒng)的最大挑戰(zhàn)是零組件故檢和修理過程數(shù)據(jù)信息的采集和管理。本文研究了故檢工藝的半結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法和將半結(jié)構(gòu)化故檢工藝卡片解析為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型的方法，對于實現(xiàn)航空發(fā)動機燃油附件維修全生命周期數(shù)字化管理具有重要的現(xiàn)實意義。

1 航空發(fā)動機燃油附件維修過程零組件故檢修理信息構(gòu)成

航空發(fā)動機燃油附件維修流程可分為附件入場驗收檢查、附件分解、零組件故檢、零組件修理、零組件修后檢驗、附件集件、附件裝配調(diào)試、附件交付出廠。其中，附件處于分散的零組件狀態(tài)的工作環(huán)節(jié)為零組件故檢、零組件修理和零組件修后檢驗，這三個環(huán)節(jié)的所有工作均圍繞零組件的故檢開展，產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)均源于零組件故檢。由于零組件故檢是基于故檢工藝規(guī)程進(jìn)行的，若故檢工藝卡片能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化并解析為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型應(yīng)用于數(shù)字化管理體系，故檢修理過程產(chǎn)生的數(shù)字化信息數(shù)據(jù)就能從深度和廣度上全面滿足航空發(fā)動機燃油附件維修全生命周期數(shù)字化管理需求。按生成類型不同，零組件故檢、維修過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可分為以下兩種數(shù)據(jù)信息類型。

1.1 基于時間維度的數(shù)據(jù)信息

每一個零組件在故檢、修理過程中的工作流程及其本身的工作狀態(tài)變化不盡相同，不同產(chǎn)品的零組件的自身狀態(tài)也不同，但總體而言，所有數(shù)據(jù)信息都可從時間維度上概括為“某零組件在某時被某操作人員進(jìn)行某項操作后被某檢驗人員進(jìn)行檢測確認(rèn)，其狀態(tài)由某狀態(tài)變成某狀態(tài)”的信息結(jié)合，表示為：

A1=A0（P1，G1，P2，T0，T1）

其中，P1表示操作人員；P2表示檢驗確認(rèn)人員；G1表示所進(jìn)行的操作內(nèi)容；T0表示進(jìn)行該操作的時間起點；T1表示進(jìn)行該操作的時間終點；A0表示進(jìn)行該操作前的零組件狀態(tài)；A1表示完成該操作后零組件的狀態(tài)。將零組件故檢修理過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息按時間序列劃分的數(shù)據(jù)模型如圖1所示，數(shù)據(jù)僅在時間序列上進(jìn)行分段存取，數(shù)據(jù)實例如圖2所示。

將維修過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息按時間序列劃分，數(shù)據(jù)只在時間序列上進(jìn)行分段存取，基本上適用于附件維修全過程隨時間推進(jìn)的信息流水記錄。

1.2 基于故檢、修理和修后檢驗過程的主數(shù)據(jù)信息

在零組件故檢、修理過程中，每個被操作對象都有對應(yīng)的故檢要求、故檢結(jié)果、對應(yīng)的維修措施、配件更換情況、維修結(jié)果、不合格品處理情況及修后檢驗結(jié)果。這些數(shù)據(jù)的構(gòu)成邏輯相對復(fù)雜，數(shù)據(jù)格式多樣，需要構(gòu)建專門的數(shù)據(jù)存儲模型，使不同維修對象維修過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)化。零組件故檢、修理時數(shù)據(jù)信息形成過程如圖3所示。

要使這些數(shù)據(jù)信息存儲結(jié)構(gòu)化，需構(gòu)建一個能涵蓋零組件故檢、修理過程數(shù)據(jù)信息全部輸入和輸出的數(shù)據(jù)模型，在該數(shù)據(jù)模型中可實現(xiàn)將故檢工藝條款解析為故檢條款、輸入故檢數(shù)據(jù)和尺寸測量數(shù)據(jù)、展示故檢結(jié)論和對應(yīng)維修措施、記錄修理過程配件更換情況、形成專用數(shù)據(jù)報表。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型概念視圖如圖4所示。

由數(shù)據(jù)模型可見，該模型的實現(xiàn)需解決操作人員信息識別、工件信息識別、故檢數(shù)據(jù)輸入和半結(jié)構(gòu)化故檢工藝解析。其中，信息識別接口和數(shù)據(jù)輸入接口屬于常規(guī)方式，這里不做贅述。半結(jié)構(gòu)化故檢工藝的科學(xué)設(shè)計是半結(jié)構(gòu)化故檢工藝解析的前提，下文將對半結(jié)構(gòu)化故檢工藝的設(shè)計和解析進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2 半結(jié)構(gòu)化故檢工藝設(shè)計思路和實現(xiàn)

2.1 半結(jié)構(gòu)化故檢工藝的設(shè)計思路

半結(jié)構(gòu)化故檢工藝用于零組件故障檢查、零組件故障修理措施指引和零組件故障修理后檢查，要實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型中的功能和邏輯，半結(jié)構(gòu)化故檢工藝應(yīng)具備以下內(nèi)容：

1）規(guī)定產(chǎn)品的型號、被故檢零組件的名稱和編號、被故檢零組件的標(biāo)識區(qū)域；

2）每一條款都有檢測方法和工具，對于測量值應(yīng)標(biāo)明“計算”；

3）檢查出的問題有相應(yīng)的處理規(guī)則，一般分為“報廢”“修理”和“不修理允許使用”三種；

4）每一條款檢查結(jié)果有相應(yīng)的依據(jù)，對外觀常見故障進(jìn)行窮舉以便勾選，尺寸測量結(jié)果自動判斷；

5）對于處理方法為“修理”的條款，應(yīng)有對應(yīng)的修理措施指引；

6）每一條款有修理后檢驗，即二次故檢。

這些內(nèi)容相對獨立，可單獨提取、引用和迭代。數(shù)字化管理系統(tǒng)用于維修業(yè)務(wù)時，系統(tǒng)可根據(jù)當(dāng)前被操作的零組件信息中的產(chǎn)品型號、零組件編號及當(dāng)前維修訂單號，精確檢索到有效版本的工藝數(shù)據(jù)信息，對工藝信息進(jìn)行提取和引用并復(fù)制到該零件的數(shù)據(jù)檔案中，形成唯一確定的工藝實例數(shù)據(jù)信息。半結(jié)構(gòu)化故檢工藝模型如圖5所示。

2.2 半結(jié)構(gòu)化故檢工藝設(shè)計思路實現(xiàn)

與眾多傳統(tǒng)企業(yè)一樣，本文所述的半結(jié)構(gòu)化故檢工藝設(shè)計在基于PDM的CAPP系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行。結(jié)構(gòu)化工藝是指通過對工藝卡片的表格化設(shè)計，在不同的表格欄目中表達(dá)不同的專項信息[1] 。在本文的結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計過程中，由于零件故檢技術(shù)條件中的信息需在數(shù)字化管理系統(tǒng)中進(jìn)行解析后二次提取關(guān)鍵字段，沒有做到完全結(jié)構(gòu)化，故將其定義為半結(jié)構(gòu)化故檢工藝。

表格化設(shè)計的工藝卡片首先要有產(chǎn)品型號、零件編號，這是業(yè)務(wù)驅(qū)動起始階段零件精準(zhǔn)鎖定執(zhí)行故檢內(nèi)容并形成唯一工藝實例數(shù)據(jù)信息的關(guān)鍵字段；其次，在零件號關(guān)聯(lián)區(qū)域定義零件標(biāo)識字段，用于在工藝實例數(shù)據(jù)中寫入零件標(biāo)識；最后，定義零件故檢信息字段，按行排序逐項列舉故檢位置及技術(shù)條件、故檢不合格處理分類、檢測方法和工具、故檢結(jié)果分類、不合格項修理方法、修后檢驗結(jié)果和工藝備注，每項所在列區(qū)域固定。表格化設(shè)計的工藝卡片布局如圖6所示。

由于表格化設(shè)計的工藝卡片中每一單元格都表示不同的專項信息，以便應(yīng)用時可精確提取和解析，所以需進(jìn)一步編制和細(xì)化填寫規(guī)定：

1）為確保數(shù)據(jù)輸入的標(biāo)準(zhǔn)化，故檢項目中涉及邏輯運算的尺寸必須用CAPP本身固有的符號填寫，形位公差必須用漢字進(jìn)行描述，不允許使用CAPP中的固有形位公差符號；

7）當(dāng)遇到尺寸中帶有“max/min”且需要自動判斷尺寸合格/不合格時，需在尺寸前添加大寫的希臘字母“Φ”，若該尺寸并非外圓或內(nèi)孔尺寸，則需在檢測方法和工具欄中注明“此處Φ代表XX”（“XX”表示厚度或長度）。

另外，由于半結(jié)構(gòu)化故檢工藝在數(shù)字化管理系統(tǒng)中解析形成的工藝實例數(shù)據(jù)完成維修訂單后，所產(chǎn)生的零件故檢實例數(shù)據(jù)會在系統(tǒng)中鎖定狀態(tài)，不受后續(xù)工藝更改影響，因此，后續(xù)半結(jié)構(gòu)化故檢工藝版本變更涉及到故檢項目增減時，為了確保歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計、對比和分析不與工藝更改沖突，應(yīng)做相應(yīng)更改。故檢項目減少時，應(yīng)去掉該項目序號，對其他項目序號不作更改；故檢項目增加時，只能在檢查項目末尾增加相應(yīng)檢查項目。在上述定義和規(guī)定下形成的半結(jié)構(gòu)化故檢工藝示例如圖7所示。

3 半結(jié)構(gòu)化故檢工藝解析

半結(jié)構(gòu)化故檢工藝解析為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型的過程是在數(shù)字化管理系統(tǒng)中進(jìn)行的。首先，將PDM中CAPP系統(tǒng)里的工藝文件用數(shù)據(jù)交換技術(shù)導(dǎo)入到數(shù)字化管理系統(tǒng)，本文采用常見的XML文檔作為中間數(shù)據(jù)源文件。利用XML文檔作為中間數(shù)據(jù)源實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫間信息的交換，需要將信息從源數(shù)據(jù)庫提取出來轉(zhuǎn)移到XML文檔，再將信息從XML文檔轉(zhuǎn)移到目的數(shù)據(jù)庫[2]。半結(jié)構(gòu)化故檢工藝解析為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)交換方式如圖8所示。

由于結(jié)構(gòu)化工藝在不同的表格欄目中表達(dá)不同的專項信息以使數(shù)據(jù)交換到數(shù)字化管理系統(tǒng)中時可直接提取和使用，但零件故檢技術(shù)條件中的信息需在數(shù)字化管理系統(tǒng)中進(jìn)行解析后二次提取關(guān)鍵字段并定義和解析其所需的運算邏輯，因此這里所說的解析是一個廣義上的概念，即不僅包含獨立數(shù)據(jù)單元格中信息的提取應(yīng)用，還包含單元格中信息的二次解析和運算規(guī)則的提取。

零件故檢技術(shù)條件中的信息為描述性語句時，直接提取，將當(dāng)前行的“一次故檢結(jié)果”列解析為兩個字段，其中第一個字段解析為選項“□合格□修理”，第二個字段解析為選項原因，如“□銹蝕□工作磨痕□壓傷#□金屬粘貼□磕碰傷□裂紋”（這些選項在半結(jié)構(gòu)化故檢工藝中已窮舉列出）。

零件故檢技術(shù)條件中的信息為邏輯性語句時，按圖9所示的方法解析。

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型實例數(shù)據(jù)示意如圖10所示。

4 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型在數(shù)字化管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

半結(jié)構(gòu)化故檢工藝解析為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型后可在數(shù)字化系統(tǒng)中直接應(yīng)用。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型通過數(shù)字化管理系統(tǒng)客戶端掃描零組件二維碼觸發(fā)，系統(tǒng)定位所執(zhí)行業(yè)務(wù)的所屬零組件，調(diào)取并顯示該零組件對應(yīng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型，生成實例數(shù)據(jù)，操作員掃描員工二維碼并錄入相應(yīng)故檢數(shù)據(jù)后，更新實例數(shù)據(jù)

零件實例數(shù)據(jù)中包含零件的故檢要求、檢測階段、故檢結(jié)果、故檢人員、故檢時間、應(yīng)執(zhí)行的維修措施及配件更換，數(shù)據(jù)將隨后續(xù)修理和修后檢驗動態(tài)實時更新。

在產(chǎn)品維修期間，可隨時調(diào)取產(chǎn)品中任意零件的進(jìn)展階段和當(dāng)前操作環(huán)節(jié)，采取相應(yīng)管控措施達(dá)到產(chǎn)品修理現(xiàn)場“入微”級管控狀態(tài)。

當(dāng)產(chǎn)品交付出廠后，維修訂單關(guān)閉，實例數(shù)據(jù)被數(shù)字化管理系統(tǒng)鎖定為只讀狀態(tài)，可以隨時通過數(shù)據(jù)調(diào)取進(jìn)行精準(zhǔn)質(zhì)量追溯，還可對同一零件進(jìn)行不限數(shù)量的多頻次修理數(shù)據(jù)統(tǒng)計、對比和分析，達(dá)到修理數(shù)據(jù)積累的目的。

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型在數(shù)字化管理系統(tǒng)中的應(yīng)用邏輯示意如圖11所示。

5 結(jié)束語

通過研究故檢工藝的半結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法和將半結(jié)構(gòu)化故檢工藝卡片解析為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型的途徑，有助于實現(xiàn)航空發(fā)動機燃油附件維修全生命周期數(shù)字化管理。結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場的應(yīng)用實踐，得出以下結(jié)論：

1）半結(jié)構(gòu)化故檢工藝解析為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型，邏輯嚴(yán)密，適用的生產(chǎn)場景廣泛，可廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機產(chǎn)品維修，實現(xiàn)維修產(chǎn)品修理全生命周期數(shù)字化管理；

2）采用結(jié)構(gòu)化故檢工藝解析為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型可全面滿足產(chǎn)品質(zhì)量追溯的需求；

3）采用結(jié)構(gòu)化故檢工藝解析為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型的數(shù)字化管理系統(tǒng)可深度滿足產(chǎn)品修理全生命周期數(shù)據(jù)積累的要求。

參考文獻(xiàn)

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