華中科技大學(xué)數(shù)字制造裝備與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 朱海平 楊馥銘 何 杰 何 非

由于飛機(jī)產(chǎn)品的特殊性，飛機(jī)制造企業(yè)對(duì)其質(zhì)量管理的要求很高。不僅需要具有嚴(yán)格的質(zhì)量管控體系，還需要建立產(chǎn)品完整的裝配質(zhì)量檔案，質(zhì)檢過程繁瑣，質(zhì)量數(shù)據(jù)繁多，交付狀態(tài)嚴(yán)格。另外，飛機(jī)復(fù)雜的構(gòu)型控制和頻繁的工程變更也對(duì)檢驗(yàn)流程管理提出了更高的要求[1]。

目前，我國(guó)大多數(shù)飛機(jī)制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量管理仍以紙質(zhì)表單作為質(zhì)量數(shù)據(jù)傳遞的重要介質(zhì)，各部門分散管理各自直接相關(guān)的質(zhì)量記錄，信息傳遞緩慢，對(duì)質(zhì)量信息的共享、查詢和追溯十分不便。由于飛機(jī)裝配涉及的零件和部門很多，同時(shí)企業(yè)對(duì)質(zhì)量管理要求非常嚴(yán)格，在出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)需要執(zhí)行嚴(yán)格的質(zhì)量處理流程[2]。以某民機(jī)制造企業(yè)為例，處理一個(gè)零件問題（例如辦理故障通知單）需要10～15個(gè)流程節(jié)點(diǎn)，涉及的部門包括工程部、質(zhì)量部、項(xiàng)目生產(chǎn)部、物流部等。采用紙質(zhì)流程使質(zhì)量問題的處理周期更長(zhǎng)，質(zhì)量問題得不到及時(shí)的處理，導(dǎo)致生產(chǎn)周期延長(zhǎng)。

解決以上問題的根本途徑就是建立一個(gè)功能完善的質(zhì)量管理信息系統(tǒng)，在保證業(yè)務(wù)流程完整性的前提下，簡(jiǎn)化質(zhì)量問題處理流程，加速數(shù)據(jù)及表單的流轉(zhuǎn)，使相關(guān)質(zhì)量信息得到快速、及時(shí)的反應(yīng)和處理。同時(shí)，搜集質(zhì)量管理過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及表單，根據(jù)需要進(jìn)行分類保存或是統(tǒng)計(jì)分析，方便質(zhì)量信息和資料的查詢和獲取。

本文對(duì)飛機(jī)大部件裝配過程質(zhì)量管控業(yè)務(wù)需求進(jìn)行了深入分析，研究了裝配質(zhì)量管理系統(tǒng)構(gòu)建過程中的主要關(guān)鍵技術(shù)，在此基礎(chǔ)上研發(fā)了裝配質(zhì)量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)已在某民機(jī)制造企業(yè)成功上線應(yīng)用，取得了顯著效果。

飛機(jī)裝配質(zhì)量管理業(yè)務(wù)流程分析

飛機(jī)裝配過程中與質(zhì)量管理相關(guān)的主要業(yè)務(wù)流程如下：

（1）AO的質(zhì)量審核與質(zhì)量計(jì)劃制定。

AO（裝配大綱）既是工藝文件，又是生產(chǎn)指令，還是一本架次質(zhì)量檔案。在AO模板的發(fā)布流程中，質(zhì)保審核是最后環(huán)節(jié)。裝配工序中的檢驗(yàn)點(diǎn)由工藝員設(shè)置，質(zhì)保審核主要對(duì)AO完整性進(jìn)行檢查，并設(shè)置檢驗(yàn)工序和檢驗(yàn)要求，AO模板才正式生效。在工藝編制AO的同時(shí)，質(zhì)量部也編制質(zhì)量計(jì)劃，質(zhì)量計(jì)劃是質(zhì)量部的內(nèi)部文件，主要闡明針對(duì)某產(chǎn)品如何進(jìn)行檢驗(yàn)，包括要求、規(guī)范等，起到指導(dǎo)檢驗(yàn)工作的作用。

（2）裝配過程檢驗(yàn)與質(zhì)量問題處理。

在產(chǎn)品的裝配過程中，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)工人根據(jù)AO的檢驗(yàn)點(diǎn)定義，對(duì)剛完成的工序進(jìn)行質(zhì)檢，如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，則批注PI（不合格標(biāo)志），并啟動(dòng)不合格品控制流程，直到問題解決，才在AO中蓋章關(guān)閉PI，AO繼續(xù)流轉(zhuǎn)到下一工序。不合格品控制是產(chǎn)品質(zhì)量控制中重要的一環(huán)，零件不合格需填寫故障單，組件裝配偏差需填寫架次偏差記錄 （DI-SR）。辦有偏差單、故障單，客戶都要求有糾正措施，質(zhì)檢部須查找原因，提出糾正措施方案，并跟蹤歸零。質(zhì)量問題處理流程如圖1所示。

圖1 質(zhì)量問題處理流程

（3）AO歸檔前的檢驗(yàn)。

AO中的工序全部完成后，由質(zhì)量部歸檔，相關(guān)的檢驗(yàn)流程主要有2個(gè)：首件鑒定和終檢控制。對(duì)于批產(chǎn)項(xiàng)目來說，一般只記錄檢驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于研制件來說，需要記錄檢驗(yàn)的具體數(shù)據(jù)和結(jié)果。首件鑒定主要發(fā)生在研制件的場(chǎng)合。首先要填寫首件鑒定報(bào)告，然后把檢驗(yàn)結(jié)果記錄在3個(gè)表單中：產(chǎn)品核查表包括原材料、規(guī)范、特殊過程及功能試驗(yàn)，零件編號(hào)核查表、特性核查表包括特性驗(yàn)證及符合性評(píng)價(jià)。對(duì)于設(shè)計(jì)更改，會(huì)產(chǎn)生局部首件鑒定。局部首件鑒定應(yīng)用于已經(jīng)首件鑒定，有工藝方法或者工裝的變動(dòng)等，需要針對(duì)這個(gè)更改做局部首件鑒定。

（4）工程更改控制。

工程更改控制是設(shè)計(jì)更改最終歸檔的最后一環(huán)。具體來說，工程更改跟蹤是對(duì)設(shè)計(jì)更改的相關(guān)質(zhì)量檔案和實(shí)際裝配進(jìn)行跟蹤，更改的執(zhí)行記錄需要檢驗(yàn)人員進(jìn)行核實(shí)。

（5）質(zhì)量檔案與統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

與產(chǎn)品相關(guān)的最重要的一個(gè)文檔是產(chǎn)品質(zhì)量檔案。產(chǎn)品質(zhì)量檔案主要包括AO、AAO、FR（不合格品報(bào)告）、DISR、AOSR（AO偏差記錄）、AO索引、FR索引、交付資料等。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者測(cè)量報(bào)告通常直接附在AO中。

飛機(jī)裝配質(zhì)量管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

在飛機(jī)裝配質(zhì)量管理系統(tǒng)構(gòu)建過程中主要關(guān)鍵技術(shù)包括質(zhì)量物料清單定義、質(zhì)量主體狀態(tài)的質(zhì)量過程控制、角色任務(wù)分配的質(zhì)量工作流管理等。

1 質(zhì)量物料清單定義

質(zhì)量物料清單（Quality BOM，QBOM）[3]是企業(yè)的生產(chǎn)管理部門和質(zhì)量控制部門在實(shí)際制造和生產(chǎn)管理過程中生產(chǎn)某種產(chǎn)品所需的零部件質(zhì)量管理和控制信息清單，是根據(jù)產(chǎn)品的PBOM和MBOM對(duì)質(zhì)量的要求。其描述各種自制零部件、外協(xié)件以及采購件的質(zhì)量要求、質(zhì)量檢測(cè)和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，用來指導(dǎo)生產(chǎn)質(zhì)量控制和檢查的提綱。QBOM是動(dòng)態(tài)生成的，當(dāng)整架飛機(jī)裝配完畢，該機(jī)完整的QBOM就形成了。繼承了MBOM信息的QBOM也是樹型結(jié)構(gòu)。其零部件父子關(guān)系是按照MBOM的裝配關(guān)系來確定的，如圖2所示為QBOM結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 QBOM結(jié)構(gòu)示意圖

對(duì)于零件，質(zhì)量信息分為2類：零件層次的質(zhì)量信息和零件工序?qū)哟蔚馁|(zhì)量信息。零件層次的質(zhì)量信息包括產(chǎn)品的公共質(zhì)量信息、零件的質(zhì)量控制信息和該零件的實(shí)際加工質(zhì)量信息等；零件工序?qū)哟蔚馁|(zhì)量信息按照工序來劃分，每一道工序的質(zhì)量信息包括7個(gè)子信息：工序信息、工序輸入質(zhì)量信息、工序質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、加工設(shè)備信息、工藝裝備信息、人員信息和工序輸出質(zhì)量信息。而這些子類信息同時(shí)又可以往下劃分出不同的子類信息，如圖3所示其中每個(gè)零件的質(zhì)量信息可以通過質(zhì)量編號(hào)或生產(chǎn)編號(hào)和架次號(hào)來形成唯一標(biāo)識(shí)。

圖3 QBOM中零件質(zhì)量信息圖

對(duì)于組件或裝配件，質(zhì)量信息包括零件的質(zhì)量信息以及裝配相關(guān)的質(zhì)量信息如圖4所示。零件記錄零件的質(zhì)量編號(hào)或生產(chǎn)編號(hào)和架次號(hào)。裝配質(zhì)量信息主要包括與裝配過程相關(guān)的信息例如裝配圖紙、裝配工具、裝配夾具、裝配人員、工序內(nèi)容、工序圖、質(zhì)量指標(biāo)、檢驗(yàn)方法等。在裝配過程中的所有質(zhì)量信息都以生產(chǎn)編號(hào)和架次號(hào)兩個(gè)屬性唯一標(biāo)識(shí)，當(dāng)產(chǎn)品裝配完成后生產(chǎn)編號(hào)和架次號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化成該組件或裝配件的質(zhì)量編號(hào)。

圖4 QBOM中組件裝配件結(jié)構(gòu)示意圖

2 基于質(zhì)量主體狀態(tài)的質(zhì)量過程控制

在飛機(jī)裝配過程中，根據(jù)裝配的部件種類和裝配進(jìn)度的變化，裝配的主體零部件存在不同的受控狀態(tài)。每一種狀態(tài)對(duì)應(yīng)該狀態(tài)所能夠進(jìn)行的質(zhì)量操作。超越狀態(tài)限定做出和狀態(tài)不相匹配的生產(chǎn)裝配動(dòng)作后，將引發(fā)嚴(yán)重的質(zhì)量問題，或者出現(xiàn)潛在的不可控質(zhì)量隱患。所以，以裝配主體狀態(tài)來限制和約束飛機(jī)裝配參與者的行為是飛機(jī)裝配過程控制的重要手段。

（1） AO工序狀態(tài)與裝配過程檢驗(yàn)過程。

完整的飛機(jī)部件裝配工序由未就緒、就緒、已啟動(dòng)、提交質(zhì)保檢驗(yàn)、質(zhì)保檢驗(yàn)中、提交客戶檢驗(yàn)、客戶檢驗(yàn)中、提交適航檢驗(yàn)、適航檢驗(yàn)中、質(zhì)量問題處理中、工序保留、已關(guān)閉等12個(gè)狀態(tài)構(gòu)成，它們構(gòu)成了裝配工序的完整生命周期，在飛機(jī)裝配的質(zhì)量管理系統(tǒng)中采用面向狀態(tài)的過程控制方法后，所有的飛機(jī)裝配工作的參與者都要嚴(yán)格地按照狀態(tài)要求來完成飛機(jī)裝配作業(yè)，超越狀態(tài)要求的操作和裝配將得不到執(zhí)行，按照狀態(tài)流程可以嚴(yán)格有序地實(shí)現(xiàn)裝配質(zhì)量保證。

（2） 限用件狀態(tài)控制管理。

飛機(jī)裝配過程中，由于客戶的個(gè)性需求或者零件加工過程的特殊情況，會(huì)出現(xiàn)有的零件只能被裝配于特定架次。由于限用零件也可能是返修過后繼續(xù)使用的零件，該零件只能針對(duì)特定架次有效，所以在飛機(jī)裝配過程中，要嚴(yán)格落實(shí)限用件的使用要求，做到限用零件不漏用同時(shí)必須滿足限用零件不竄架次使用。飛機(jī)裝配過程中零部件眾多，限用零件的管理還需要多部門的配合協(xié)作，圖5顯示了限用件管理同庫房物料管理的關(guān)系，限用件使用過程中伴隨飛機(jī)裝配的過程有多種不同的控制狀態(tài)，基于狀態(tài)的嚴(yán)格管控才能實(shí)現(xiàn)飛機(jī)裝配質(zhì)量的完整管控。

圖5 限用件管理流程

3 質(zhì)量工作流管理技術(shù)

如前所述，在飛機(jī)裝配質(zhì)量管理過程中存在大量的業(yè)務(wù)流程，因此，需要引入工作流引擎，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)，支持任務(wù)指派、駁回與自動(dòng)流轉(zhuǎn)等靈活的處理機(jī)制，充分滿足質(zhì)量管理中各種審批流程，做到流程的嚴(yán)格執(zhí)行、過程可跟蹤、事后可追溯。依據(jù)對(duì)飛機(jī)裝配企業(yè)不合格品處理業(yè)務(wù)單據(jù)處理過程分析，可自頂層依次向底層進(jìn)行不合格品處理流程建模，直至最底層的可重用基礎(chǔ)流程。根據(jù)業(yè)務(wù)件的包含關(guān)系建立由可重用基礎(chǔ)流程、復(fù)合業(yè)務(wù)流程、頂層業(yè)務(wù)流程組成的飛機(jī)裝配過程不合格品控制流程模型體系，這樣既限定了單個(gè)流程的業(yè)務(wù)范圍，又極大地降低了業(yè)務(wù)建模的復(fù)雜程度。圖6展示了不合格品控制的分層流程模型。

圖6 不合格品報(bào)告分層流程模型

圖上的一級(jí)主流程主要實(shí)現(xiàn)不合格類型的大方向分類，分為故障通知單發(fā)起和DI-SR發(fā)起，2個(gè)二級(jí)子流程。由于故障通知單和DI-SR的處置所包含的底層原子處置方式相同，所以途中的授權(quán)質(zhì)保子流程組成了三級(jí)流程。其中報(bào)廢、返工、退回供應(yīng)商和原樣使用、返修流程同時(shí)也是MRB的處置類型，所以，上述紅色虛線框內(nèi)的流程還可以構(gòu)成第四層復(fù)雜質(zhì)量問題處置流程的子流程，成為第五層。

飛機(jī)裝配質(zhì)量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

針對(duì)以上業(yè)務(wù)流程需求，本文以國(guó)內(nèi)某民機(jī)制造企業(yè)為參考對(duì)象，設(shè)計(jì)了如圖7所示的飛機(jī)裝配質(zhì)量管理系統(tǒng)。可以看出，在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都涉及到了質(zhì)量管理活動(dòng)，各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理功能形式上相對(duì)獨(dú)立，但在系統(tǒng)內(nèi)部確實(shí)相互聯(lián)系、相輔相成。

圖7 質(zhì)量管理系統(tǒng)流程圖

該系統(tǒng)主要包括3大類功能模塊：與流程相關(guān)的功能模塊、與統(tǒng)計(jì)相關(guān)的模塊、其他輔助功能。其中，功能各個(gè)大類功能模塊由若干小功能模塊組成，共有19個(gè)小功能模塊。

（1） 與流程相關(guān)的功能模塊。

系統(tǒng)中涉及流程的質(zhì)量管理活動(dòng)主要包括印章管理、限用件管理、竄架管理、故障通知單管理、報(bào)廢單管理、DI-SR管理、不合格品報(bào)告通知單管理、不合格品報(bào)告管理、不合格品報(bào)告續(xù)頁管理、工程更改管理、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范審理管理等。該模塊主要實(shí)現(xiàn)這些流程的申請(qǐng)、審批以及執(zhí)行等操作。

（2） 與統(tǒng)計(jì)相關(guān)的功能模塊。

實(shí)現(xiàn)通過不同的形式，不同的粒度對(duì)系統(tǒng)中涉及的質(zhì)量問題的記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。主要的統(tǒng)計(jì)功能包括：PI統(tǒng)計(jì)管理、綜合臺(tái)賬管理、綜合統(tǒng)計(jì)管理、產(chǎn)品交付管理、質(zhì)量檔案管理。具體的統(tǒng)計(jì)查詢操作包括：AO完工情況統(tǒng)計(jì)、交檢提交合格率統(tǒng)計(jì)、裝配偏差統(tǒng)計(jì)（DI-SR）、裝配不合格品報(bào)告統(tǒng)計(jì)、對(duì)故統(tǒng)計(jì)、零組件報(bào)廢情況統(tǒng)計(jì)、內(nèi)部損失統(tǒng)計(jì)、返回故障統(tǒng)計(jì)。

（3） 其他輔助功能模塊。

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中輔助功能實(shí)現(xiàn)的模塊，包括對(duì)員工資質(zhì)進(jìn)行管理的用戶資質(zhì)管理功能，對(duì)不合格品代碼和原因代碼管理的不合格原因管理，對(duì)不合格品進(jìn)行存儲(chǔ)管理的MRCC庫房管理功能。

結(jié)束語

飛機(jī)裝配是典型的離散制造過程，由于飛機(jī)產(chǎn)品的特殊性，要求飛機(jī)裝配具有高可靠性和完整的質(zhì)量追溯性。質(zhì)量管理系統(tǒng)（QMS）是實(shí)現(xiàn)該要求的基本手段。本文對(duì)飛機(jī)裝配過程質(zhì)量管控的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行了深入分析，研究了裝配質(zhì)量管理系統(tǒng)（QMS）的關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了飛機(jī)裝配質(zhì)量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)已在某民機(jī)制造企業(yè)成功上線應(yīng)用，并在應(yīng)用中取得了顯著效果。

[1] 朱海平,茍坤,何非,等. 飛機(jī)裝配制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn). 航空制造技術(shù), 2012(15):26-29.

[2] 劉磊,張振明,田錫天,等.基于MBOM的飛機(jī)制造過程質(zhì)量管理.航空制造技術(shù), 2008(7):74-76.

[3] 劉曉冰,黃學(xué)文,馬躍,等.面向產(chǎn)品全生命周期的xBOM 的研究.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS. 2002(12):983-987.