民用飛機(jī)制造紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)的研究及應(yīng)用

陶 琳 邱明泉

（上海飛機(jī)制造有限公司，上海 201324）

1 緒論

1.1 研究背景

制造符合性檢查作為適航管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，涉及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、材料、制造、工藝、試驗(yàn)、使用等各個(gè)方面，對最終產(chǎn)品的適航符合性驗(yàn)證發(fā)揮著重要作用，是保持產(chǎn)品構(gòu)型文件完整性與產(chǎn)品符合性的重要手段。

工程設(shè)計(jì)部門按照結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)等要素，從設(shè)計(jì)視角開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以工程數(shù)據(jù)集（工程圖紙等）表達(dá)并傳遞設(shè)計(jì)方案，制造工藝根據(jù)飛機(jī)的工藝特征和裝配流程進(jìn)行工藝規(guī)劃，以裝配大綱組織進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)裝配，最終保證產(chǎn)品制造構(gòu)型與設(shè)計(jì)理論構(gòu)型的符合性與一致性。

因此制造符合性控制技術(shù)貫穿整個(gè)產(chǎn)品的制造全生命周期，在設(shè)計(jì)EBOM到制造MBOM重構(gòu)、制造MBOM到產(chǎn)品制造的全過程控制、產(chǎn)品制造完成的階段性符合性比對（如供應(yīng)商部件交付、全機(jī)總裝等）均需要保證制造符合性控制的介入，使整個(gè)產(chǎn)品在過程與結(jié)果驗(yàn)證時(shí)均能滿足產(chǎn)品一致性的要求，并最終通過單機(jī)實(shí)物紀(jì)實(shí)清單進(jìn)行表達(dá)與審查。

1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)飛機(jī)制造企業(yè)在信息技術(shù)創(chuàng)新的應(yīng)用上已經(jīng)進(jìn)入深水區(qū)，在飛機(jī)制造企業(yè)逐步應(yīng)用了CAPP、DMU、PDM、ERP、MES等管理系統(tǒng)，大幅度提高了產(chǎn)品制造過程的信息化管理水平，但是由于系統(tǒng)之間的信息建設(shè)工作分階段逐步完成，導(dǎo)致大量企業(yè)存在數(shù)據(jù)煙囪、信息孤島等現(xiàn)象，需要通過人工識(shí)別并確認(rèn)不同數(shù)據(jù)字段、不同信息流之間的符合性結(jié)果。

從整個(gè)飛機(jī)制造行業(yè)的現(xiàn)狀來看，國外如波音、空客公司按照TC的基線方式開展審核，定期對增量的更改進(jìn)行審查，在單機(jī)符合性階段僅確認(rèn)偏離部分，不對單機(jī)的紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行專項(xiàng)審查。國內(nèi)的航空制造企業(yè)一般在飛機(jī)交付前開展針對全機(jī)零組件的專項(xiàng)符合性檢查，需投入大量的人力資源，以較長的周期對實(shí)物狀態(tài)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的一致性進(jìn)行確認(rèn)。

1.3 研究內(nèi)容及意義

飛機(jī)制造過程的信息流動(dòng)是非常復(fù)雜和冗余的，經(jīng)過了采購管理、零件生產(chǎn)管理、出入庫管理、裝配管理、系統(tǒng)測試、訂單管理等過程，導(dǎo)致了不同系統(tǒng)之間的交互效率低與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)無法有效銜接的情況，一旦飛機(jī)進(jìn)入批產(chǎn)階段，需要投入的人力資源成本將隨產(chǎn)量的爬坡線性提高。因此，飛機(jī)制造符合階段性的紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)管理是飛機(jī)制造領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如何對制造紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的識(shí)別與確認(rèn)，提高飛機(jī)生產(chǎn)效率，縮短交付周期已經(jīng)成為飛機(jī)制造企業(yè)所面臨的重大挑戰(zhàn)。

本文對飛機(jī)制造紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)的研究與應(yīng)用就是為了構(gòu)建一套全面支持飛機(jī)全過程紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)流管理并能適應(yīng)現(xiàn)代飛機(jī)生產(chǎn)分工與裝配模式的符合性應(yīng)用技術(shù)，通過對紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)的治理、對紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)的集成，研究面向飛機(jī)架次的紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用，最終可面向高產(chǎn)能的實(shí)現(xiàn)快速、高效、準(zhǔn)確的飛機(jī)符合性技術(shù)。

2 飛機(jī)制造符合性方案研究

2.1 元數(shù)據(jù)定義

飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)在通過單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源發(fā)放后，基于生產(chǎn)過程，演變成相對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)集組織方式，在不同的業(yè)務(wù)過程、表單中數(shù)據(jù)集的形式與表達(dá)均存在數(shù)據(jù)異構(gòu)性差異。

因此需要通過將件號(hào)作為元數(shù)據(jù)定義，通過以產(chǎn)品實(shí)體的最小顆粒度作為單元，對紀(jì)實(shí)類數(shù)據(jù)的范圍和關(guān)系進(jìn)行梳理，并以元數(shù)據(jù)為核心聚合、銜接各類異構(gòu)數(shù)據(jù)集。

2.2 件號(hào)與BOM、文檔的約束

飛機(jī)制造企業(yè)的BOM管理與文檔管理始終是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的核心，在件號(hào)被定義為元數(shù)據(jù)后，為了保證數(shù)據(jù)的變更與演進(jìn)，在每一個(gè)信息流上都得到準(zhǔn)確的識(shí)別和跟蹤，必須保證件號(hào)與BOM主屬性、件號(hào)與文檔主屬性的一致性、唯一性、實(shí)時(shí)性、有效性、交互性、可讀性的約束關(guān)系，正是基于該數(shù)據(jù)關(guān)系的確定性演進(jìn)，通過件號(hào)的紐帶作用，才可以將飛機(jī)產(chǎn)品實(shí)物紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)同工程定義的數(shù)據(jù)集建立起可靠信息流關(guān)系，并給最終的產(chǎn)品符合性提供滿足可靠性需求的數(shù)據(jù)集。

2.3 面向件號(hào)的紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)模型

飛機(jī)制造符合性的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)完整性，即從制造生產(chǎn)過程全生命周期的角度出發(fā)，充分考慮過程數(shù)據(jù)的種類和分布，并根據(jù)輸入輸出關(guān)系設(shè)定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，定義標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集，通過件號(hào)的主字段/次字段的關(guān)系、件號(hào)之間的關(guān)系以及產(chǎn)品BOM與文檔的映射關(guān)系，建立起一套基于件號(hào)的紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)模型。

3 單機(jī)實(shí)物紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)治理

3.1 單機(jī)實(shí)物紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)梳理范圍

飛機(jī)符合性相關(guān)紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)梳理工作需將制造過程中全生命周期的數(shù)據(jù)表單，包括但不限于表1所示數(shù)據(jù)。

表1 單機(jī)實(shí)物紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)梳理范圍

一般而言，飛機(jī)制造企業(yè)的紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)主要分布于VPM系統(tǒng)、PDM系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)，對于全生命周期紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)而言應(yīng)采取應(yīng)收盡收的原則，對各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行XML格式的解析，根據(jù)不同系統(tǒng)架構(gòu)下的異構(gòu)性數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取，并將件號(hào)的元數(shù)據(jù)作為主數(shù)據(jù)模型，以定義過的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的形式進(jìn)行結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)錄，作為單機(jī)紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)的支撐。

3.2 紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化治理內(nèi)容

飛機(jī)符合性相關(guān)紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)治理工作主要包括數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化等主要過程，包括但不限于以下表2方面。

表2 紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化治理內(nèi)容

3.3 紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化治理模板

見下表3。

表3 紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化治理表述模板

4 單機(jī)實(shí)物紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)集成

4.1 單機(jī)實(shí)物紀(jì)實(shí)表的定義

“單機(jī)實(shí)物紀(jì)實(shí)表”應(yīng)包含全機(jī)（包括主制造商及機(jī)體供應(yīng)商）所有的零組件（自制件）、成品件（不包含標(biāo)準(zhǔn)件、飛走化工、輔材等）；內(nèi)容應(yīng)包括“零組件件號(hào)”“理論版本”“裝機(jī)版本”“數(shù)量”“下級(jí)工藝裝配”“零件代碼”“制造路線”“使用路線”“制造輸入”“備注”。

（1）“零組件號(hào)”：工程零組件號(hào)；

（2）“理論版本”：工藝文件要求裝機(jī)的零組件版本；

（3）“裝機(jī)版本”：工藝文件實(shí)際裝機(jī)的零組件版本；

（4）“數(shù)量”：工藝文件要求裝機(jī)的零組件數(shù)量；

（5）“下級(jí)工藝裝配”：安裝該零組件的工藝文件編號(hào)；

（6）“零件代碼”：工藝策劃時(shí)零組件所分配的零件代碼；

（7）“制造路線”：零組件的制造單位；

（8）“使用路線”：零組件的使用單位；

（9）“制造輸入”：零組件的安裝輸入類別；

（10）“備注”：用于說明特殊情況。

4.2 紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建

4.2.1 紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)中心構(gòu)建原則

（1）明確構(gòu)建紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)的要素都來自哪些系統(tǒng)，并確定所需數(shù)據(jù)字段，根據(jù)不同的系統(tǒng)制定集成服務(wù)；

（2）明確集成數(shù)據(jù)服務(wù)的觸發(fā)機(jī)制，可手工觸發(fā)或者自動(dòng)觸發(fā)數(shù)據(jù)傳輸，在單架次飛機(jī)裝配和生產(chǎn)過程中，或者按照用戶觸發(fā)的方式，將紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)傳到單機(jī)構(gòu)型紀(jì)實(shí)的數(shù)據(jù)中心；

（3）明確紀(jì)實(shí)中心每一個(gè)紀(jì)實(shí)表單的數(shù)據(jù)字段、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，明確數(shù)據(jù)邊界。

4.2.2 紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)配置

紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)中心的用戶權(quán)限是可配置的，通過預(yù)定義紀(jì)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)表權(quán)限、預(yù)定義紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)字段權(quán)限，實(shí)現(xiàn)為用戶提供根據(jù)權(quán)限定義的差異化數(shù)據(jù)輸出表單與數(shù)據(jù)字段。

4.2.3 紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)中心搭建

（1）建立紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)管理：通過紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)，以單機(jī)零組件清冊為基礎(chǔ)，將必要的工程數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、供應(yīng)商交付數(shù)據(jù)、生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)偏離數(shù)據(jù)，以單架次的形式存放到紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)之間通過零組件號(hào)、版本、件號(hào)信息關(guān)聯(lián)（支持人工導(dǎo)入單架次基礎(chǔ)數(shù)據(jù)）。

（2）在紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)中心可輸入架次條件，查詢單架次飛機(jī)的紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)，展示單機(jī)紀(jì)實(shí)的詳細(xì)單項(xiàng)數(shù)據(jù)。

（3）紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)查詢：用戶可以通過數(shù)據(jù)紀(jì)實(shí)管理模塊，按需查詢單架次紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)。

5 單機(jī)實(shí)物紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)

5.1 單機(jī)實(shí)物紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)迭代

以某型號(hào)飛機(jī)為例，其單機(jī)實(shí)物紀(jì)實(shí)的數(shù)據(jù)迭代步驟如下：

（1）提取制造端接收的單架次有效工程更改清單；

（2）提取后依據(jù)產(chǎn)品定義完成版本等效計(jì)算；

（3）提取后保留零組件號(hào)、版本、等效版本、適用架次；

（4）使用上述處理過的單架次工程更改清單與單機(jī)零組件清冊進(jìn)行比對，以零組件號(hào)為對象進(jìn)行零組件號(hào)、版本/等效版本的匹配，比對結(jié)果分為“OK”“版本差異”“單架次工程更改清單需刪除”；

（5）應(yīng)用歷史架次的工程更改清單與單機(jī)零組件清冊差異比對核查及評估結(jié)果，以“零組件號(hào)+版本/等效版本”進(jìn)行匹配，對（4）得到的差異項(xiàng)進(jìn)行標(biāo)注；

（6）在（5）的結(jié)果上，以“零組件號(hào)+版本/等效版本+架次號(hào)”為對象，在生產(chǎn)數(shù)據(jù)中進(jìn)行匹配并提取出相應(yīng)工藝文件，做好存檔記錄；

（7）應(yīng)用歷史架次的工程更改落實(shí)清冊，以“零組件號(hào)+版本/等效版本”為對象與（6）進(jìn)行匹配，在（6）的基礎(chǔ)上增加歷史架次的工程更改落實(shí)清冊中與（6）的“零組件號(hào)+版本/等效版本”一致的歷史架次落實(shí)數(shù)據(jù)，比對兩者間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的差異，并對差異進(jìn)行存檔記錄；

（8）應(yīng)用工程更改落實(shí)記錄數(shù)據(jù)，以“零組件號(hào)+版本/等效版本+架次號(hào)”為對象與（7）進(jìn)行匹配，在（7）的基礎(chǔ)上增加工程更改落實(shí)記錄中與（7）中當(dāng)前架次的“零組件號(hào)+版本/等效版本+架次號(hào)”一致的工藝數(shù)據(jù)和/或生產(chǎn)數(shù)據(jù)，比對（6）與（8）結(jié)果的差異，并對差異進(jìn)行存檔記錄；

（9）對上述差異項(xiàng)標(biāo)注“需核查”，此處需人工確認(rèn)，核查完畢后由核查人員對當(dāng)前架次的落實(shí)情況、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、其他說明等信息進(jìn)行補(bǔ)充或修改，并進(jìn)行保存、上傳。

最終系統(tǒng)保存所有信息：機(jī)型、架次號(hào)、實(shí)物紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)版本、零組件號(hào)、零組件版本、等效版本、適用架次、工程更改接收日期、單機(jī)零組件清冊（零組件號(hào)、零組件版本）、當(dāng)前架次有效工程更改清單與單機(jī)零組件清冊比對結(jié)果、歷史架次有效工程更改清單與單機(jī)零組件清冊差異評估結(jié)果、歷史架次號(hào)、歷史架次落實(shí)類型（如已落實(shí)、無須落實(shí)等）、歷史架次生產(chǎn)數(shù)據(jù)、歷史架次其他說明、當(dāng)前架次落實(shí)類型（已落實(shí)、無須落實(shí)等）、當(dāng)前架次生產(chǎn)數(shù)據(jù)、當(dāng)前架次其他說明、當(dāng)前架次落實(shí)類型和生產(chǎn)數(shù)據(jù)與歷史架次落實(shí)類型和生產(chǎn)數(shù)據(jù)差異結(jié)果、當(dāng)前架次工程更改落實(shí)記錄（落實(shí)類型、工藝數(shù)據(jù)和/或生產(chǎn)數(shù)據(jù)、其他說明）、當(dāng)前架次落實(shí)類型和生產(chǎn)數(shù)據(jù)與當(dāng)前架次工程更改記錄差異結(jié)果、核查人、核查處理日期。

5.2 實(shí)物紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)功能

（1）紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)抽取：用于抽取單架次PDM、MES、ERP等系統(tǒng)紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)表；

（2）紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)清洗：用于對抽取的單架次紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，替換原人工處理的步驟；

（3）紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)聚合：將件號(hào)作為元數(shù)據(jù)，聚合清洗完成的構(gòu)型紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)，形成單機(jī)紀(jì)實(shí)結(jié)果；

（4）紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)比對：將制造端構(gòu)型紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)與工程數(shù)據(jù)匹配，建立索引關(guān)系，替換原人工處理的構(gòu)型比對、構(gòu)型差異分析、步驟；

（5）紀(jì)實(shí)差異分析：將人工確認(rèn)的制造重構(gòu)過程中產(chǎn)生的差異收集，形成等效庫，為后續(xù)架次核查進(jìn)行推送；

（6）紀(jì)實(shí)工作多用戶處理：平臺(tái)具備多用戶同時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化處理，大幅度降低門檻，使得飛機(jī)批產(chǎn)速率進(jìn)一步提升后，在不增加人力資源的情況下，實(shí)現(xiàn)構(gòu)型紀(jì)實(shí)、制造符合性工作并行。

6 結(jié)語

基于對民機(jī)制造構(gòu)型紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)的研究，可有效支撐制造符合性完工聲明的工作，應(yīng)用實(shí)物紀(jì)實(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)功能對企業(yè)工作模式進(jìn)行了全方位的效率提升、質(zhì)量提升、工時(shí)縮短。在工程更改落實(shí)清冊、裝機(jī)設(shè)備落實(shí)清冊制造符合性工作中的主要收益如下：

（1）效率提升：單架次平均符合性工作周期顯著縮短；

（2）使用人員低門檻：業(yè)務(wù)人員門檻顯著降低；

（3）精簡作業(yè)流：通過流程電子化精簡作業(yè)流程；

（4）數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提高：通過結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集成準(zhǔn)確率可達(dá)100%。