基于MES系統(tǒng)的航空軸承質(zhì)量檢驗平臺研究

吳 迪，胡亞欣，李 進

（中國航發(fā)哈爾濱軸承有限公司 信息檔案中心，哈爾濱 150025）

1 前言

隨著“中國制造 2025”戰(zhàn)略的提出，智慧工廠、智能制造將成為國內(nèi)航空軸承領(lǐng)域未來發(fā)展的一個重要方向。為全面推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型當前高端軸承供應(yīng)商已經(jīng)開始逐步搭建企業(yè)內(nèi)數(shù)字化質(zhì)量檢驗平臺，對質(zhì)量檢驗過程、檢測任務(wù)安排、檢驗數(shù)據(jù)記錄、檢驗報告審批及輸出、檢驗數(shù)據(jù)分析等進行信息化管理。但是獨立質(zhì)量檢驗系統(tǒng)或是MES系統(tǒng)中標準的質(zhì)量檢驗功能模塊，都存在與生產(chǎn)訂單適應(yīng)性差、功能單一、信息獲取不完整、獲取難度大、匹配度低的情況，造成質(zhì)量檢驗系統(tǒng)缺乏與MES系統(tǒng)有效深度融合，對MES系統(tǒng)支撐能力不足等問題則較為突出。由于上述原因，需要設(shè)計一種基于MES系統(tǒng)能夠符合航空軸承制造過程特點的質(zhì)量檢驗平臺。該平臺搭建能有效提升航空軸承質(zhì)量實時綜合管控能力與質(zhì)量檢驗工作效率，同時為后續(xù)在工控網(wǎng)內(nèi)布局檢驗采集系統(tǒng)提供檢驗訂單支撐，加速以數(shù)據(jù)為初始切入點，打造質(zhì)量數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能管理系統(tǒng)。

2 基于MES系統(tǒng)的航空軸承質(zhì)量檢驗平臺建設(shè)邏輯

2.1 可行性分析

依據(jù)航空軸承制造過程核心業(yè)務(wù)流，以典型質(zhì)量檢驗過程為模板，以制造及檢驗高度融合匹配為主線，確定以MES中的生產(chǎn)訂單與檢驗工藝路線為中心，覆蓋生產(chǎn)及檢驗管理的相關(guān)過程。實現(xiàn)檢驗工作計劃管理、計量檢測監(jiān)控、檢驗技術(shù)狀態(tài)管控、返廠情況跟蹤、首件鑒定統(tǒng)計、質(zhì)量履歷追溯等功能[1]。建設(shè)要求應(yīng)充分做到高度融合、先進性、開放性、高性能、高可擴展性、高可靠性、安全性及易操作性，重點解決質(zhì)量信息獨立分散交互不足、管理信息滯后及不完整等問題。本研究重點以檢測實驗室為建設(shè)藍本進行系統(tǒng)規(guī)劃及建設(shè)研究。

2.2 需求分析

2.2.1 需求概述

項目總體的建設(shè)目標將依據(jù)前期MES局部實施和應(yīng)用經(jīng)驗，按照數(shù)據(jù)采集、分析展示、平臺化管理和系統(tǒng)集成等多方面進行全面的規(guī)劃和部署。結(jié)合MES相關(guān)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，以產(chǎn)品質(zhì)量及保障過程全面提升為基礎(chǔ)，以質(zhì)量實時綜合管控為初始切入點，融合業(yè)務(wù)流程與IT建設(shè)相結(jié)合。質(zhì)量檢驗平臺具有任務(wù)流轉(zhuǎn)流程清晰，任務(wù)輸入、輸出量較大，數(shù)據(jù)追溯準確性要求高，數(shù)據(jù)存儲量大等特點[2]，質(zhì)量檢驗平臺框架參見圖1。由此，MES系統(tǒng)建立質(zhì)量檢驗平臺的重點在于實現(xiàn)任務(wù)、數(shù)據(jù)、資源和相關(guān)系統(tǒng)接口的管理。

圖1 質(zhì)量檢驗平臺

2.2.2 功能需求

（1）建立完善的產(chǎn)品質(zhì)量檢測信息數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)可有效追溯的產(chǎn)品質(zhì)量管理。

（2）實現(xiàn)軸承成品的檢測數(shù)據(jù)采集、結(jié)構(gòu)存儲和輸出，實現(xiàn)對過程進行質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計評價控制[3]。

（3）實現(xiàn)全過程質(zhì)量信息透明化、可視化管理，全面顯著提升生產(chǎn)質(zhì)量信息傳遞效率。

（4）實現(xiàn)成品驗收計劃、成品檢驗工序報表、成品檢驗驗收完成等方面的數(shù)字化管理。

（5）實現(xiàn)幾何量計量、計量校準、返廠情況統(tǒng)計、檢驗執(zhí)行通知單、質(zhì)量履歷等信息統(tǒng)計管理。

（6）實現(xiàn)產(chǎn)品檢測、計量信息快速查找、不合格品追蹤，為設(shè)備計量校準周期提供預(yù)警提示，加強設(shè)備過程管控，為后續(xù)質(zhì)量信息數(shù)據(jù)在線分析提供基礎(chǔ)[4]。

2.3 數(shù)據(jù)流圖

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖參見圖 2。

圖2 頂層數(shù)據(jù)流圖

3 基于MES系統(tǒng)的航空軸承質(zhì)量檢驗平臺具體功能開發(fā)與實現(xiàn)

本系統(tǒng)支持 B/S 及 C/S 兩種架構(gòu)訪問方式，系統(tǒng)語言以 java/c/c++/c#/pb/.net 等主流開發(fā)語言為主，數(shù)據(jù)庫采用 ORACLE，同時支持國產(chǎn)化主流數(shù)據(jù)庫，可進行快速數(shù)據(jù)庫切換。系統(tǒng)支持windows 7 等主流操作系統(tǒng)及國產(chǎn)化操作系統(tǒng)運行。系統(tǒng)支持二次開發(fā)，采用成熟的數(shù)據(jù)庫開放平臺，保證基于.NET 的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性和兼容性。

3.1 頂層搭建

應(yīng)用層邏輯圖示參見圖 3。

圖3 圖示應(yīng)用層邏輯

3.2 功能搭建

根據(jù)質(zhì)量檢驗平臺相關(guān)業(yè)務(wù)需求，以業(yè)務(wù)主線作為功能模塊的劃分，下面對質(zhì)量檢驗平臺的主要模塊進行詳細介紹。

成品檢驗驗收完成情況包含產(chǎn)品信息，驗收情況，成品軸承產(chǎn)品合格證檢測數(shù)據(jù)、檢測記錄、驗收材料等質(zhì)量信息的數(shù)字化歸檔等方面,參見圖 4。完成成品軸承檢驗驗收完成情況與檢測記錄、驗收材料等質(zhì)量檔案的關(guān)聯(lián)，可以直接查閱檢驗驗收進度及驗收合格后成品軸承的相關(guān)質(zhì)量檔案。質(zhì)量檔案的數(shù)字化歸檔可以實時調(diào)閱，極大地方便了后續(xù)相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量清查、首件鑒定等相關(guān)工作。

圖4 成品檢驗完成情況報表

成品檢驗工序報表主要含產(chǎn)品信息、在制品狀態(tài)、產(chǎn)品狀態(tài)、檢驗驗收信息等，參見圖 5。成品檢驗工序報表的數(shù)字化展現(xiàn)后，管理人員可以及時了解現(xiàn)場狀態(tài)，生產(chǎn)、檢驗排產(chǎn)計劃更加合理高效；工藝人員可以及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場檢驗狀況，及時解決現(xiàn)場檢驗問題；驗收提交人員可以合理安排驗收提交工作。成品檢驗整個流程更加清晰、順暢，保證了檢驗工作的進行。

計量檢驗管理模塊包括幾何量計量，熱、力、電校準計量單元，管理單元統(tǒng)計檢測尺寸信息、零件信息、檢驗數(shù)量、檢測日期等信息，參見圖 6。為后續(xù)質(zhì)量信息數(shù)據(jù)在線分析、產(chǎn)品檢測信息快速查找、不合格品信息追蹤提供基礎(chǔ)。

成品軸承返廠管理單元包含產(chǎn)品信息、返廠原因、復(fù)檢情況反饋及進度情況，參見圖 7。便于返廠質(zhì)量信息跟蹤，過程控制。

圖7 返廠情況統(tǒng)計

3.3 系統(tǒng)拓展性與安全性要求

3.3.1 拓展性要求

MES系統(tǒng)中搭建質(zhì)量檢驗平臺是一個長期的建設(shè)過程，在建設(shè)過程中需要不斷地對系統(tǒng)進行完善。系統(tǒng)可以根據(jù)在實際使用中的負載情況，對各相關(guān)軟件的部署進行調(diào)整，所有應(yīng)用模塊均基于同一數(shù)據(jù)庫實例，并能夠根據(jù)企業(yè)的要求進行有效的擴充。服務(wù)器端能夠很好地支持Windows 和 Linux 等多操作系統(tǒng)平臺。在數(shù)據(jù)存儲方面應(yīng)能夠支持 Oracle 10g 及以上企業(yè)版和標準版，并支持非結(jié)構(gòu)化大內(nèi)容數(shù)據(jù)的外部存儲，以滿足不斷增加的業(yè)務(wù)需求和訪問量。

3.3.2 安全性要求

數(shù)據(jù)安全要求:系統(tǒng)開發(fā)遵循編寫安全代碼的規(guī)范進行設(shè)計開發(fā)，最大限度地避免安全漏洞；軟件系統(tǒng)運行應(yīng)穩(wěn)定、可靠。應(yīng)用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫能夠支持備份機制和災(zāi)難恢復(fù)，從而避免因機器硬件或支撐軟件出現(xiàn)問題而系統(tǒng)無法使用的情況發(fā)生。能夠備份整個數(shù)據(jù)庫到不同的存儲媒體，并能夠進行方便的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的恢復(fù)[5]。

用戶安全要求：應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的安全除了要滿足 BMB17 和 BMB20 所規(guī)定的三員管理、登錄、日志等安全手段外，還要能夠?qū)ΤＲ姷?Web攻擊進行防范，以實現(xiàn)平臺的最高安全性。系統(tǒng)用戶實行集中統(tǒng)一管理，支持 Windows 域用戶賬戶授權(quán)機制。

4 結(jié)束語

通過在 MES 系統(tǒng)中搭建質(zhì)量檢驗平臺是為生產(chǎn)過程質(zhì)量監(jiān)控與質(zhì)量管理的信息采集工具。強調(diào)控制和協(xié)調(diào)，實現(xiàn)企業(yè)質(zhì)量管控與質(zhì)量執(zhí)行層的雙向信息流交互，覆蓋航空軸承產(chǎn)品從原材料到成品的質(zhì)量管控過程，從開立工單生產(chǎn)到最后的成品入庫，提供制造執(zhí)行的現(xiàn)場實時質(zhì)量控制、質(zhì)量管理，以及全過程產(chǎn)品質(zhì)量與制造工藝追溯。實現(xiàn)檢驗計劃與生產(chǎn)計劃之間承上啟下的實時信息通道，使生產(chǎn)質(zhì)量過程變得透明并可以追溯。