王勝任

(沈陽飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司網(wǎng)絡(luò)信息中心，遼寧 沈陽 110034)

航空制造領(lǐng)域非常復(fù)雜，產(chǎn)品制造生產(chǎn)過程中涉及各種技術(shù)文件、圖紙、模型等制造數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的技術(shù)狀態(tài)控制和管理使用等方面的要求非常高?，F(xiàn)有的生產(chǎn)管理和技術(shù)信息基本是以紙質(zhì)形式傳遞，信息傳遞效率較低，生產(chǎn)現(xiàn)場信息的更新難以得到及時(shí)、準(zhǔn)確的反饋和控制，限制了管理和生產(chǎn)效率的提升空間，不能滿足企業(yè)信息化實(shí)時(shí)性的要求，整個(gè)企業(yè)信息化難以產(chǎn)生更大的效益[1]。如何實(shí)時(shí)有效地管理、傳遞和應(yīng)用這些制造數(shù)據(jù)，是值得研究的新的信息化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)用生產(chǎn)現(xiàn)場無紙化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場無紙化制造生產(chǎn)，能夠有效地控制制造生產(chǎn)數(shù)據(jù)的技術(shù)狀態(tài)，提高產(chǎn)品制造生產(chǎn)信息傳遞效率，進(jìn)而提高產(chǎn)品研制質(zhì)量和效率，降低研制成本。中航工業(yè)沈陽飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司是飛機(jī)制造生產(chǎn)企業(yè)，目前與西安地區(qū)廠所正開展航空產(chǎn)品異地聯(lián)合研制。本文就是該產(chǎn)品研制過程中所涉及的“某航空產(chǎn)品多廠所數(shù)字化協(xié)同研制技術(shù)研究及應(yīng)用”科研課題的研究內(nèi)容，主要是結(jié)合該航空產(chǎn)品研制過程中的業(yè)務(wù)實(shí)際，重點(diǎn)研究面向產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場的無紙化技術(shù)支撐體系構(gòu)建原理及方式方法，推動(dòng)信息化數(shù)字化技術(shù)在產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程中的深入應(yīng)用，提升產(chǎn)品研制能力。

1 無紙化技術(shù)體系基本原理

該體系基本原理是基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Manage，PDM)技術(shù)，開發(fā)生產(chǎn)現(xiàn)場無紙化應(yīng)用支撐平臺(tái)，在生產(chǎn)現(xiàn)場部署配套的網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境，建立生產(chǎn)現(xiàn)場無紙化技術(shù)支撐環(huán)境。依托無紙化應(yīng)用支撐平臺(tái)，以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(Bill Of Matieral，BOM)數(shù)據(jù)為核心，通過產(chǎn)品構(gòu)型及版本有效性管理，達(dá)到對產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)技術(shù)狀態(tài)的有效控制，構(gòu)造產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與相關(guān)制造數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地組織制造過程中相關(guān)制造數(shù)據(jù)，形成制造數(shù)據(jù)包向生產(chǎn)現(xiàn)場打包發(fā)放，以電子化數(shù)據(jù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)現(xiàn)場流轉(zhuǎn)的各種紙質(zhì)圖紙文件資料。通過生產(chǎn)現(xiàn)場配套的網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境，現(xiàn)場工人、檢驗(yàn)員、工藝員能方便快捷地檢索查看相關(guān)制造數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場無紙化技術(shù)應(yīng)用。現(xiàn)場無紙化技術(shù)體系架構(gòu)圖如圖1所示。

2 現(xiàn)場無紙化技術(shù)體系關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 無紙化應(yīng)用數(shù)據(jù)范圍

生產(chǎn)現(xiàn)場無紙化并不意味著生產(chǎn)現(xiàn)場完全沒有紙質(zhì)文檔文件，應(yīng)結(jié)合業(yè)務(wù)實(shí)際確定對哪些制造用數(shù)據(jù)進(jìn)行無紙化處理。不同的制造企業(yè)需要結(jié)合自身產(chǎn)品生產(chǎn)制造的實(shí)際技術(shù)要求，確定針對哪些制造數(shù)據(jù)進(jìn)行無紙化應(yīng)用。一般情況下主要包括如下可以進(jìn)行無紙化應(yīng)用的制造數(shù)據(jù):(1)技術(shù)單及更改單;(2)指令性交接狀態(tài)表及零件供應(yīng)狀態(tài)表;(3)工程數(shù)據(jù)集三維實(shí)體模型、輕量化模型;(4)制造數(shù)據(jù)集及檢驗(yàn)數(shù)據(jù)集三維實(shí)體模型、輕量化模型;(5)工藝規(guī)程數(shù)據(jù)(AO、FO);(6)各類仿真結(jié)果數(shù)據(jù);(7)基于三維工藝設(shè)計(jì)的截圖文件。

圖1 現(xiàn)場無紙化技術(shù)體系架構(gòu)圖

2.2 現(xiàn)場無紙化配套網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境

完善的配套網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境是開展現(xiàn)場無紙化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，主要包括工控觸摸一體機(jī)、延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)以及條碼掃描儀。其中，部署工控機(jī)的位置及數(shù)量需進(jìn)行合理規(guī)劃，既要滿足需要又要節(jié)約成本。原則是保證40m距離內(nèi)至少有2個(gè)信息反饋點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)都需配備條碼掃描儀。具體實(shí)施過程中可以結(jié)合企業(yè)自身實(shí)際進(jìn)行?，F(xiàn)場配套網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境邏輯圖如圖2所示。

2.3 現(xiàn)場無紙化技術(shù)支撐平臺(tái)

圖2 現(xiàn)場配套網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境邏輯圖

產(chǎn)品生命周期內(nèi)的不同階段的產(chǎn)品體現(xiàn)為不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的視圖，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視圖有多種表現(xiàn)形式，能夠集中并反映產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息和零部件信息的主要是各種BOM，即物料清單[2]。PDM能夠?qū)OM進(jìn)行有效的一體化管理，基于PDM系統(tǒng)，以其有效的BOM一體化管理以及有效性控制管理功能為基礎(chǔ)，開發(fā)基于產(chǎn)品零部件批架次有效的無紙化技術(shù)支撐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)以BOM為主線，按照有效性規(guī)則組織形成動(dòng)態(tài)的現(xiàn)場制造數(shù)據(jù)包，通過工控機(jī)登錄該平臺(tái)實(shí)時(shí)獲取制造數(shù)據(jù)包，瀏覽所需的制造數(shù)據(jù)。無紙化技術(shù)支撐平臺(tái)建設(shè)應(yīng)滿足如下要求:支持零件及裝配生產(chǎn);滿足批架次有效性約束條件;以EBOM、PBOM/MBOM組織展示制造數(shù)據(jù)包，支持多層級零部件裝配結(jié)構(gòu)展示;支持一般文檔類格式文件、CAD三維實(shí)體模型、輕量化模型以及視頻文件等數(shù)據(jù)提取和展示，同時(shí)要充分考慮數(shù)據(jù)類擴(kuò)展方面的問題;可以與MES系統(tǒng)集成應(yīng)用。

2.4 現(xiàn)場無紙化數(shù)據(jù)組織與管理

2.4.1 現(xiàn)場無紙化數(shù)據(jù)組織

要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場無紙化就需要實(shí)現(xiàn)基于BOM對相關(guān)的制造數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的技術(shù)狀態(tài)管理，對其有效性進(jìn)行嚴(yán)格控制，以BOM為主線，按照有效性規(guī)則組織形成現(xiàn)場制造數(shù)據(jù)包。在PDM系統(tǒng)中對BOM中零部件及相關(guān)文檔建立嚴(yán)格的批架次有效性及版次管理，現(xiàn)場無紙化的制造數(shù)據(jù)均與EBOM、PBOM及MBOM建立對應(yīng)關(guān)系。其中，工程數(shù)據(jù)集、技術(shù)單/更改單與EBOM零部件建立關(guān)聯(lián);制造/檢驗(yàn)數(shù)據(jù)集、AO/FO、指令性交接狀態(tài)表/零件供應(yīng)狀態(tài)表、各類仿真結(jié)果數(shù)據(jù)等與PBOM/MBOM零部件建立關(guān)聯(lián)。

2.4.2 現(xiàn)場無紙化數(shù)據(jù)管理

現(xiàn)場無紙化應(yīng)用數(shù)據(jù)都是用于指導(dǎo)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，必須按照既定業(yè)務(wù)流程進(jìn)行管理，簽審定版再發(fā)放。本文主要研究這些數(shù)據(jù)現(xiàn)場無紙化應(yīng)用方面的問題，不對其管理業(yè)務(wù)流程進(jìn)行深入探討。相關(guān)數(shù)據(jù)管理基本思想如下:

a.技術(shù)單/更改單。技術(shù)單/更改單是設(shè)計(jì)發(fā)放的技術(shù)文件，需要執(zhí)行貫徹、傳閱流程后發(fā)放，與EBOM關(guān)聯(lián)。

b.指令性交接狀態(tài)表/零件供應(yīng)狀態(tài)表。指令性交接狀態(tài)表/零件供應(yīng)狀態(tài)表是制造單位內(nèi)部產(chǎn)生的技術(shù)文件，需要執(zhí)行相應(yīng)的簽審流程后發(fā)放。指令性交接狀態(tài)表是部裝生產(chǎn)廠和總裝生產(chǎn)廠的工藝部門提給零件生產(chǎn)廠的裝配制造技術(shù)要求;零件供應(yīng)狀態(tài)表是零件車間的工藝部門提給相關(guān)零件車間的零件加工制造技術(shù)要求，與PBOM/MBOM關(guān)聯(lián)。

c.工程數(shù)據(jù)集。即工程模型，是設(shè)計(jì)發(fā)放數(shù)據(jù)，需要執(zhí)行發(fā)放管理流程后發(fā)放，同時(shí)要對工程數(shù)據(jù)集零部件進(jìn)行模型輕量化處理。制造過程中不允許更改產(chǎn)品工程數(shù)據(jù)集，與EBOM關(guān)聯(lián)。

d.制造數(shù)據(jù)集/檢驗(yàn)數(shù)據(jù)集。即制造模型/檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?，是制造單位?nèi)部按照工藝技術(shù)要求，基于工程數(shù)據(jù)集拷貝再進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)后產(chǎn)生的，需要執(zhí)行發(fā)放管理流程，同時(shí)要對制造數(shù)據(jù)集/檢驗(yàn)數(shù)據(jù)集零部件進(jìn)行模型輕量化處理。制造數(shù)據(jù)集用于零件加工，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)集用于測量，與PBOM/MBOM關(guān)聯(lián)。

e.AO/FO數(shù)據(jù)。AO/FO是制造單位工藝設(shè)計(jì)產(chǎn)生的關(guān)鍵技術(shù)文件，在CAPP中編制并簽審后定版發(fā)放，再通過系統(tǒng)集成技術(shù)傳送給PDM系統(tǒng)，與PBOM/MBOM關(guān)聯(lián)。沈飛公司稱之為裝配工藝規(guī)程和零件工藝規(guī)程，AO是在部總裝配生產(chǎn)時(shí)使用，F(xiàn)O在零件加工生產(chǎn)時(shí)使用。

f.各類仿真數(shù)據(jù)。各類仿真數(shù)據(jù)是基于專業(yè)工程仿真分析軟件得出的參考依據(jù)性試驗(yàn)結(jié)果，以獨(dú)立文件數(shù)據(jù)格式傳送給PDM系統(tǒng)，與PBOM/MBOM關(guān)聯(lián)。

3 現(xiàn)場無紙化實(shí)際應(yīng)用

沈陽飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司以保證生產(chǎn)單位能夠開展無圖制造業(yè)務(wù)前提下反饋點(diǎn)數(shù)量最小化為原則，對所有生產(chǎn)單位生產(chǎn)現(xiàn)場基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了有效改造，在生產(chǎn)現(xiàn)場部署了工控機(jī)，建立了現(xiàn)場無紙化應(yīng)用配套網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境。目前已經(jīng)在所有新產(chǎn)品的研制生產(chǎn)中進(jìn)行了全面應(yīng)用，生產(chǎn)現(xiàn)場工人、檢驗(yàn)及工藝人員基于無紙化技術(shù)支撐平臺(tái)開展工作，效果良好。實(shí)際應(yīng)用方式是通過授權(quán)，生產(chǎn)現(xiàn)場相關(guān)人員登錄該平臺(tái)，輸入零部件編號及批架次信息，便可獲取此批架次零部件的制造數(shù)據(jù)用于指導(dǎo)生產(chǎn)。平臺(tái)主界面如圖3所示，主要包含3個(gè)部分:最上面矩形框是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包條件輸入?yún)^(qū);下面左半部分矩形框是基于PBOM/MBOM的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組織，展示的是制造過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù);下面右半部分矩形框是基于EBOM的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組織，展示的是來源設(shè)計(jì)的工程數(shù)據(jù)。其中，“可視化”列用來展示輕量化模型。

4 結(jié)束語

圖3 現(xiàn)場無紙化應(yīng)用平臺(tái)主界面

本文結(jié)合中航工業(yè)沈飛公司產(chǎn)品研制生產(chǎn)實(shí)際，設(shè)計(jì)規(guī)劃了生產(chǎn)現(xiàn)場無紙化技術(shù)體系架構(gòu)，深入地闡述了數(shù)據(jù)組織管理的原理及方式方法，在其基礎(chǔ)上開發(fā)了無紙化技術(shù)支撐平臺(tái)，建立了現(xiàn)場無紙化技術(shù)支撐體系。通過沈陽地區(qū)與西安地區(qū)開展的航空產(chǎn)品異地聯(lián)合研制過程中的實(shí)際工程應(yīng)用驗(yàn)證，證明其技術(shù)架構(gòu)合理，技術(shù)方案切實(shí)可行，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，能夠?yàn)楝F(xiàn)場工人、檢驗(yàn)及工藝等人員開展現(xiàn)場業(yè)務(wù)工作提供有效的技術(shù)途徑，提高工作效率，保證工程更改貫徹的及時(shí)性，縮短向現(xiàn)場傳遞數(shù)據(jù)的時(shí)間，確?，F(xiàn)場制造數(shù)據(jù)技術(shù)狀態(tài)的準(zhǔn)確無誤，提升企業(yè)產(chǎn)品研制能力，其應(yīng)用范圍不限于航空領(lǐng)域，還可以為其他行業(yè)領(lǐng)域提供參考和借鑒。

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