航空發(fā)動機修理技術(shù)狀態(tài)數(shù)字化管理創(chuàng)新

中國航發(fā)西航大修中心的發(fā)動機修理業(yè)務利用數(shù)字化、信息化管理工具，實現(xiàn)了發(fā)動機全生命周期技術(shù)狀態(tài)精準管理，推進質(zhì)量管理信息化在生產(chǎn)一線落地。

伴隨著航空發(fā)動機修理的復雜化和多元化，為了有效地確保發(fā)動機全生命周期內(nèi)所有更改內(nèi)容的可追溯性、可控性和有效性，實現(xiàn)發(fā)動機的設計與需求一致，交付產(chǎn)品與設計內(nèi)容一致，利用數(shù)字化技術(shù)做好各項技術(shù)狀態(tài)管理成為重中之重。

修理技術(shù)狀態(tài)管理要點

航空發(fā)動機修理流程主要包括分解、化學清洗、計量、探傷、故障檢查、修理、裝配、試車（見圖1），每個環(huán)節(jié)都有相應的技術(shù)狀態(tài)管理要求，并且不同翻修期、不同待修發(fā)動機要落實的技術(shù)要求各不相同，只有當修理過程中的技術(shù)狀態(tài)按規(guī)定得到控制，才能保證修理后的發(fā)動機質(zhì)量合格。

圖1 航空發(fā)動機修理流程

航空發(fā)動機修理技術(shù)狀態(tài)管理有如下要點：首先，根據(jù)歷次修理狀態(tài)和使用壽命，確定本次修理分解深度及特殊檢查要求，制訂單臺技術(shù)狀態(tài)的管理方案，形成單臺技術(shù)單；然后，依據(jù)技術(shù)單中的技術(shù)狀態(tài)要求制定最佳維修路線分解發(fā)動機，進行不同程度的檢查維護；接著，按技術(shù)狀態(tài)管理要求，在故障檢查流程中對不同的單元體、部件、組件及零件進行檢查修理；最后，檢查合格的發(fā)動機零部件按照工藝規(guī)程重新裝配檢查試驗后，進行試車驗證，滿足最終交付使用技術(shù)狀態(tài)條件后交付客戶。從上述的流程可以看出，在航空發(fā)動機修理過程中，為了保證使用可靠性，技術(shù)狀態(tài)管理貫穿整個流程，繁復且要求極高。

修理技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)的建立

中國航發(fā)西航大修中心基于航空發(fā)動機修理流程，通過確定管理要素，借助數(shù)字化、信息化技術(shù)，構(gòu)建技術(shù)狀態(tài)管理模型，運用信息集成自動化技術(shù)，建立航空發(fā)動機修理技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了技術(shù)狀態(tài)管理數(shù)字化，從而提高效率減少重復勞動，杜絕人為錯誤。

修理技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)架構(gòu)

按照產(chǎn)品最終技術(shù)狀態(tài)實現(xiàn)過程，將修理技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)架構(gòu)分為設計、工藝、管理和執(zhí)行4個層次，如圖2所示。

圖2 發(fā)動機修理技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)架構(gòu)

設計層文件包括翻修手冊、修理工藝規(guī)程、質(zhì)量驗收標準和單臺技術(shù)單等；工藝層文件包括分解、化學清洗、故障檢查、修理、裝配等工藝規(guī)程；管理層文件指單臺發(fā)動機修理技術(shù)單；執(zhí)行層文件包括臨時工藝規(guī)程、質(zhì)量控制卡、故障檢查單、修理通知單等。這些層級文件要求的落實均是有效實現(xiàn)技術(shù)狀態(tài)管理流程中的重要環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)互相承接，技術(shù)狀態(tài)要求自上而下、逐步分解，最終形成目的清晰、分工明確的執(zhí)行層文件指導現(xiàn)場作業(yè)。

建立數(shù)字化修理技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)

中國航發(fā)西航大修中心構(gòu)建的修理技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)以裝配制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）為內(nèi)核，通過集成產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）、數(shù)字化檢測、企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）等多個系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)管理接口，實現(xiàn)對發(fā)動機全生命周期技術(shù)狀態(tài)的數(shù)字化管控，系統(tǒng)應用場景如圖3所示。系統(tǒng)注重在設計技術(shù)文件下發(fā)后，如何對技術(shù)要求進行分解以及對分解后的技術(shù)狀態(tài)管理要求在現(xiàn)場的執(zhí)行結(jié)果進行監(jiān)控。經(jīng)過返廠通知單、單臺技術(shù)單、臨時工藝規(guī)程、單臺工藝分解裝配指令等操作指導方式，將單臺發(fā)動機的修理技術(shù)要求全面轉(zhuǎn)換成操作者的作業(yè)內(nèi)容，同時采集作業(yè)數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)進行判斷，對技術(shù)要求的執(zhí)行情況進行監(jiān)控，從而實現(xiàn)技術(shù)狀態(tài)管理的全流程閉環(huán)。

圖3 發(fā)動機修理技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)應用場景

在發(fā)動機完成試車后，系統(tǒng)自動完成發(fā)動機的技術(shù)狀態(tài)管理結(jié)果整理存檔，形成發(fā)動機卷宗。后期再次修理時能夠自動抽取發(fā)動機各類技術(shù)狀態(tài)信息，形成再次翻修發(fā)動機技術(shù)狀態(tài)管理要求，依此類推，最終完成發(fā)動機全生命周期技術(shù)狀態(tài)管理，可極大地降低人工復查強度、縮短工作周期，提高技術(shù)狀態(tài)管理準確性。

修理技術(shù)狀態(tài)數(shù)字化管理實踐

數(shù)字化環(huán)境下的發(fā)動機修理技術(shù)狀態(tài)管控是通過型號技術(shù)文件、設計技術(shù)單、更改單對發(fā)動機技術(shù)要求進行梳理，運用規(guī)范化、標準化的語言，明確各項執(zhí)行內(nèi)容，結(jié)合執(zhí)行條件納入工藝規(guī)程、故障檢查規(guī)范或單臺修理技術(shù)單中。

中國航發(fā)西航大修中心通過技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)建立技術(shù)數(shù)據(jù)庫，對零組件物料清單（BOM）等技術(shù)狀態(tài)管控執(zhí)行環(huán)節(jié)進行數(shù)字化轉(zhuǎn)變；然后將各模塊基礎數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的相互協(xié)同；最后通過技術(shù)單、臨時工藝規(guī)程結(jié)構(gòu)化關(guān)聯(lián)，將單臺發(fā)動機的技術(shù)狀態(tài)管理轉(zhuǎn)變成指導現(xiàn)場作業(yè)的單臺操作執(zhí)行指令，完成技術(shù)狀態(tài)的實施指導；同時現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)也會反饋至管理層文件，保證技術(shù)要求閉環(huán)及信息上傳存儲，為下一次修理奠定基礎。系統(tǒng)主要從以下幾方面開展應用實踐。

技術(shù)狀態(tài)標識

技術(shù)狀態(tài)標識的主要工作內(nèi)容是確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、選擇技術(shù)狀態(tài)項目和建立技術(shù)狀態(tài)基線。首先，建立數(shù)據(jù)語言的統(tǒng)一性，不同系統(tǒng)、不同部門版次多樣，需要統(tǒng)一至同一基準平臺上；其次，將多系統(tǒng)、多模塊數(shù)據(jù)進行共享；最后，數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、更改需要有完善的控制措施。技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)通過零組件BOM、發(fā)動機基礎信息、技術(shù)單條目、工藝規(guī)程和臨時工藝規(guī)程5個管理模塊來實現(xiàn)對技術(shù)狀態(tài)標識的數(shù)字化改造。

零組件BOM管理產(chǎn)品的數(shù)字化是通過搭建零組件BOM來實現(xiàn)的，以數(shù)據(jù)格式描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。為有效保證數(shù)字化設計與制造過程中產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性和完整性，系統(tǒng)的零組件BOM與PDM、ERP系統(tǒng)協(xié)同梳理，采用統(tǒng)一的BOM結(jié)構(gòu)樹進行管理，按結(jié)構(gòu)特點劃分為發(fā)動機、大部件、部件、組件、零件5個層級，從而能夠準確定義每個單元部件的從屬結(jié)構(gòu)和不同單元之間壽命、修理要求等差異。

發(fā)動機基礎信息管理由于發(fā)動機零件使用壽命、材料、性能、貫徹更改等不同，不同臺份的發(fā)動機技術(shù)狀態(tài)要求往往各不相同。同一臺發(fā)動機因返廠狀態(tài)、翻修周期的不同，修理技術(shù)要求也不盡相同。因此，做好發(fā)動機基礎信息的管理是保證發(fā)動機技術(shù)狀態(tài)準確落實的先決條件。發(fā)動機基礎信息管理主要包含發(fā)動機編號、型號、類型、返廠狀態(tài)、壽命、翻修期、更換件情況等，通過上述關(guān)鍵信息的相互組合，能夠唯一確定本次修理發(fā)動機的技術(shù)狀態(tài)要求。

技術(shù)單條目管理承接發(fā)動機修理過程中的技術(shù)單和更改單內(nèi)容，將其中的技術(shù)要求進行分解，形成結(jié)構(gòu)化的技術(shù)單條目，并按技術(shù)單條目編號規(guī)則賦予每項條目唯一編號。對技術(shù)單條目中的每條內(nèi)容，根據(jù)文件要求定義執(zhí)行范圍，如使用單位返廠狀態(tài)、批次、日期等。在后續(xù)的單臺技術(shù)單編制時，系統(tǒng)會根據(jù)發(fā)動機基礎信息，自動調(diào)用相關(guān)技術(shù)單條目，生成單臺技術(shù)單。同時，結(jié)構(gòu)化的技術(shù)單條目能夠被后續(xù)臨時工藝規(guī)程引用和執(zhí)行。

工藝規(guī)程管理工藝規(guī)程采用主流的PDM系統(tǒng)進行管理，與技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)通過集成PDM系統(tǒng)，直接獲取成形的工藝規(guī)程，包括編號、名稱、版次、類型、執(zhí)行階段等，并按照工藝分離面對工藝規(guī)程進行切割，將之分解成易于現(xiàn)場執(zhí)行的裝配指令。

臨時工藝規(guī)程管理由于航空發(fā)動機修理技術(shù)要求的多樣性和隨機性，單純依靠工藝規(guī)程無法涵蓋所有技術(shù)要求，因此采用臨時工藝規(guī)程對短期、批次性或特定臺份的技術(shù)要求進行管控。為保證臨時工藝規(guī)程語言描述的規(guī)范性和準確性，采用建立模板數(shù)據(jù)庫的形式進行制約。通過模板數(shù)據(jù)庫將臨時工藝規(guī)程各項要求以結(jié)構(gòu)化形式進行定義，可以關(guān)聯(lián)單臺技術(shù)單條款，也可以關(guān)聯(lián)工藝規(guī)程中的某項操作。后續(xù)臨時工藝編制時，只需調(diào)用數(shù)據(jù)模板內(nèi)容，經(jīng)過二次編輯即可完成。臨時工藝審批完成后隨班產(chǎn)任務同步推送至操作者界面。

技術(shù)狀態(tài)控制

技術(shù)狀態(tài)管理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)狀態(tài)項目標識等確定后，須對已批準的技術(shù)狀態(tài)進行控制，主要是保證技術(shù)狀態(tài)更改、偏離許可和讓步的準確實施。此階段的工作難點是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化和數(shù)據(jù)的閉環(huán)。數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化要求各項條款不僅能夠通過操作者執(zhí)行，同時還能被其他系統(tǒng)和模塊調(diào)用，具備統(tǒng)計分析能力；數(shù)據(jù)的閉環(huán)要求技術(shù)條款不僅能夠自上而下的分解，還能夠根據(jù)操作者的作業(yè)，自下而上地形成閉環(huán)，如圖4所示。

圖4 發(fā)動機技術(shù)狀態(tài)控制流程

發(fā)動機修理技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)在集成PDM系統(tǒng)獲取了工藝規(guī)程后，通過結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分解，將工藝細化至工步級管理，從而保證工藝規(guī)程的每一項要求能夠被準確的獲取和執(zhí)行。然后，系統(tǒng)通過搭建技術(shù)單條目解讀技術(shù)規(guī)定和設計技術(shù)單中的技術(shù)要求，通過設定的邏輯判斷和整理歸納，明確每一項技術(shù)要求的發(fā)動機狀態(tài)、壽命、批次、貫徹要求等內(nèi)容，并轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化的條目，對各項條目設置唯一編號，便于后續(xù)被調(diào)用、執(zhí)行和閉環(huán)。

發(fā)動機技術(shù)狀態(tài)的偏離許可層面主要包含兩項內(nèi)容，單臺技術(shù)單管理和單臺臨時工藝規(guī)程管理。單臺技術(shù)單是在技術(shù)單條目管理的基礎上，系統(tǒng)通過解讀該臺發(fā)動機的型號、翻修周期、壽命等信息，自動調(diào)用技術(shù)單條目中相對應的要求，并根據(jù)技術(shù)單條目編號規(guī)則，自動生成單臺技術(shù)單初稿，由技術(shù)人員核對、完善后，確認生效。臨時工藝規(guī)程是技術(shù)狀態(tài)管理執(zhí)行的核心，通過貫徹單臺技術(shù)單的修理要求，明確修理深度和作業(yè)內(nèi)容。系統(tǒng)對臨時工藝規(guī)程同樣做了結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)處理，建立數(shù)據(jù)庫提前關(guān)聯(lián)技術(shù)單條目和結(jié)構(gòu)化工藝中對應的要求。通過發(fā)動機返廠狀態(tài)調(diào)用對應屬性的修理模板，再引用結(jié)構(gòu)化工藝相關(guān)的工序和工步內(nèi)容，按部件生成人工執(zhí)行指令。

發(fā)動機技術(shù)狀態(tài)的讓步層面主要包含故障檢查單、修理通知單等執(zhí)行層文件。故障檢查單根據(jù)零件檢查結(jié)果，調(diào)用零件故障庫中的故障描述自動生成。修理通知單則是對臨時工藝規(guī)程中標準的修理要求和故障檢查單中返修零件的修理要求進行貫徹，同樣通過系統(tǒng)邏輯判斷自動匹配生成修理要求。故障檢查單、修理通知單和臨時工藝規(guī)程在被一線操作者執(zhí)行時，系統(tǒng)會依據(jù)操作者的執(zhí)行結(jié)果，自動閉環(huán)單臺技術(shù)狀態(tài)管理執(zhí)行的相關(guān)要求。

技術(shù)狀態(tài)紀實

數(shù)字化環(huán)境下的技術(shù)狀態(tài)紀實比傳統(tǒng)的紙質(zhì)記錄更規(guī)范、簡潔，同時數(shù)據(jù)共享性和查詢高效性使得紀實管理更加便捷。技術(shù)狀態(tài)紀實的數(shù)字化轉(zhuǎn)變重點須關(guān)注兩個方面，一是過程數(shù)據(jù)的記錄、查閱和長期保存，二是數(shù)據(jù)的真實性、可靠性保證。在數(shù)據(jù)的記錄和保存方面，技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)通過建表和多服務器存儲的方式，保證數(shù)據(jù)不丟失；在數(shù)據(jù)的真實性和可靠性方面，系統(tǒng)設置了嚴格的權(quán)限分配，通過流程設置保證數(shù)據(jù)不被篡改。此外，發(fā)動機修理結(jié)束后，系統(tǒng)打包修理數(shù)據(jù)，鎖定數(shù)據(jù)內(nèi)容。

發(fā)動機設計、更改層面的技術(shù)狀態(tài)紀實是通過PDM系統(tǒng)進行管理，偏離許可和讓步層面的技術(shù)狀態(tài)紀實，則是將技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)嵌入MES全流程監(jiān)控。系統(tǒng)開發(fā)有技術(shù)單管理、臨時工藝規(guī)程查看、故障檢查單查看、返修單查看等功能，能夠按文件快速查詢信息；還可根據(jù)發(fā)動機的修理和裝配作業(yè)數(shù)據(jù)，自動生成故障檢查質(zhì)量控制卡和裝配質(zhì)量控制卡。此外，針對修理發(fā)動機技術(shù)狀態(tài)復雜多變的特點，建立了發(fā)動機修理全過程技術(shù)狀態(tài)管控模式，形成修理發(fā)動機技術(shù)狀態(tài)單、發(fā)動機裝前故障檢查技術(shù)狀態(tài)確認表、裝配關(guān)鍵點控制狀態(tài)單、發(fā)動機試車前技術(shù)狀態(tài)落實匯總表等過程監(jiān)控表，系統(tǒng)自動抓取修理過程中的零件信息和裝配關(guān)鍵參數(shù)，對發(fā)動機整個修理過程進行全面監(jiān)控，加強技術(shù)狀態(tài)過程控制，通過嚴格管理裝配過程對試車狀態(tài)偏移進行提前管控，有效保證發(fā)動機修理裝配質(zhì)量，提高了發(fā)動機試車成功率。系統(tǒng)電子歸檔功能按照發(fā)動機履歷，對發(fā)動機修理過程的技術(shù)狀態(tài)紀實文件進行整理匯總，可以更加直觀、高效地查詢和審閱。

技術(shù)狀態(tài)審核

技術(shù)狀態(tài)審核是一個相對復雜的過程，技術(shù)狀態(tài)管理系統(tǒng)能為審核者提供正式技術(shù)文件的依據(jù)（如質(zhì)量復查報告，評審所需的設計文件等），并將審核結(jié)果轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)能夠識別的管理措施，完成產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)的變更。在這個過程中，為了保證技術(shù)狀態(tài)準確性，關(guān)鍵環(huán)節(jié)中真正的審核過程需要由人在系統(tǒng)外完成，如評審會議、項目驗收等，在得出技術(shù)結(jié)論后轉(zhuǎn)換為數(shù)字代碼，將技術(shù)狀態(tài)審核結(jié)論通過數(shù)字化管理系統(tǒng)實現(xiàn)，從而實現(xiàn)技術(shù)狀態(tài)審核目標。

結(jié)束語

由于航空發(fā)動機修理工作復雜，技術(shù)狀態(tài)管理的難度極大，傳統(tǒng)以紙為介質(zhì)通過人工記錄為主的技術(shù)狀態(tài)管理手段，難以百分百保證數(shù)據(jù)的完整性、準確性和技術(shù)狀態(tài)的符合性。數(shù)字化、信息化技術(shù)的應用為技術(shù)狀態(tài)管理有效開辟了新的理想路徑，極大地擴展了技術(shù)狀態(tài)管理應用場景，保證了技術(shù)要求執(zhí)行的準確性，實現(xiàn)了技術(shù)狀態(tài)全流程的監(jiān)控，打破了信息孤島壁壘，提高了信息利用效率，大大加快了信息檢索速度，顯著提高了工作效率。