（航空工業(yè)成都飛機工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司，成都 610092）

在飛機裝配過程中，任何部件的故障和處理方法都可能直接影響到飛機的調(diào)試和生產(chǎn)效率甚至影響產(chǎn)品質(zhì)量[1]。隨著智能制造國家戰(zhàn)略的提出和航空技術(shù)的不斷發(fā)展，飛機裝配將自動化、信息化和數(shù)字化[2]逐漸運用到生產(chǎn)實際工作中，而這種技術(shù)的發(fā)展也導(dǎo)致飛機故障現(xiàn)象的多樣化及故障原因的復(fù)雜化[3]。針對飛機裝配過程中不同部件出現(xiàn)的故障，專家們提出了相應(yīng)的記錄和防范措施。樊江等[4]提出了基于可復(fù)用面向?qū)ο蟮暮娇瞻l(fā)動機典型故障管理系統(tǒng)，具有故障信息豐富、故障表達直觀、操作簡潔、查詢方便等優(yōu)點，有很強的工程實用價值。李欣欣等[5]針對飛機鉚接裝配中遇到的故障進行了合理化分析，并提出了解決方法，取得了令人滿意的效果。杜娟[6]提出從飛機裝配不協(xié)調(diào)問題的成因方面進行分析，提出了幾種合理的措施，以便于縮短周期，確保擁有良好的飛機協(xié)調(diào)性。然而，由于飛機裝配具有涉及業(yè)務(wù)面廣，流程復(fù)雜，故障類型多樣化，維護方法不好掌控等特點，現(xiàn)有方法理論無法有效解決飛機裝配所面臨的所有故障問題，如何科學(xué)、合理地處理、總結(jié)和積累故障成為飛機生產(chǎn)過程中提升效率和節(jié)約成本的關(guān)鍵。

知識工程是工程技術(shù)學(xué)科，其研究內(nèi)容是如何組成由電子計算機和現(xiàn)代通信技術(shù)結(jié)合而成的新的通訊教育、控制系統(tǒng)，研究的中心是智能軟件服務(wù)，即研究編制程序，提供軟件服務(wù)[7]。本文針對某航空制造單位飛機裝配業(yè)務(wù)需求分析，研究了知識工程技術(shù)在飛機裝配故障管理中的應(yīng)用，建立了一種面向知識工程的飛機裝配故障記錄、處理及統(tǒng)計平臺，采用Myeclipse 編程環(huán)境開發(fā)。平臺規(guī)范了故障填寫和處理流程，提升了各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)飛機調(diào)試效率、測試效率以及生產(chǎn)效率。

1 飛機裝配故障類型和特點分析

故障的概念以故障類型為核心，同一故障在不同裝配流程中可以有不同的表現(xiàn)模式，同一故障模式可由多個故障歸納而成。對同一故障類型從多角度分析，可以總結(jié)出詳細(xì)的故障信息，根據(jù)具體的故障信息可簡化調(diào)試和測試工作，形成知識體系，便于后續(xù)避免故障發(fā)生[8]。通過對某航空制造單位業(yè)務(wù)調(diào)研，在飛機裝配過程中存在的故障類型主要包括裝配類、機械調(diào)試類和通電測試類，且呈樹狀形式分布，如圖1所示。

飛機裝配流程要經(jīng)過零部件的安裝、大部件裝配、整機裝配、分系統(tǒng)試驗及整機綜合性能試驗等一系列過程，涉及大量零件、成品、標(biāo)準(zhǔn)件的組裝裝配，也涉及多個部門和人員的協(xié)作，在此過程中，故障可以是任何部件、子部件或零件，也可以是各測試環(huán)節(jié)中參數(shù)設(shè)置故障或調(diào)試情況下的系統(tǒng)故障，因此飛機裝配故障數(shù)量較多，如若不及時發(fā)現(xiàn)并完善，會影響后續(xù)的安裝及調(diào)試工作，甚至影響整個飛機的性能。

在飛機完成整體裝配之后，要對飛機各部件的性能進行機械調(diào)試以及各項系統(tǒng)通電測試試驗，驗證裝配過程的完整性和準(zhǔn)確性，保證飛機滿足自身的設(shè)計性能。

通過對以上問題及故障隱患進行總結(jié)，在飛機裝配環(huán)節(jié)主要存在以下問題：

（1）故障形式零散，記錄內(nèi)容分散。傳統(tǒng)的故障及問題解決方法都是由有經(jīng)驗的師傅口頭傳授，沒有形成統(tǒng)一知識。

（2）飛機裝配環(huán)節(jié)零部件數(shù)量龐大，每一項裝配流程都涉及到多個部門或人員參加，故障形式無法掌控，問題較難及時處理。

（3）故障信息處理能力較弱。傳統(tǒng)故障沒有統(tǒng)一記錄模式，導(dǎo)致記錄混亂，無法準(zhǔn)確地對故障類型進行統(tǒng)計和分析，數(shù)據(jù)共享性差。

2 故障管理平臺總體框架及流程設(shè)計

2.1 故障管理平臺體系框架

飛機裝配故障管理平臺采用B/S (Browser/Sever)模式，從平臺結(jié)構(gòu)和邏輯組成出發(fā)，將總體結(jié)構(gòu)分為用戶層、功能層和數(shù)據(jù)層。用戶層主要設(shè)置人員操作權(quán)限，是平臺的入口。功能層包括平臺實現(xiàn)的各項主要功能，是平臺的核心。數(shù)據(jù)庫主要對故障數(shù)據(jù)的存儲和知識庫的建設(shè)，是平臺的基礎(chǔ)。具體框架結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 操作流程設(shè)計

在用戶層，平臺主要對用戶角色類型進行設(shè)置，以實現(xiàn)用戶操作權(quán)限的控制與管理，其中，管理員權(quán)限用戶具有全部功能的操作權(quán)限，部分用戶僅具有查看和統(tǒng)計權(quán)限，部分用戶具有對故障信息處理的權(quán)限。

在功能層，根據(jù)當(dāng)前飛機裝配過程對存在故障問題的人工記錄和操作情況進行分析，平臺所涉及的功能模塊包括添加功能模塊、修改功能模塊、查看功能模塊、刪除功能模塊、導(dǎo)出功能模塊和統(tǒng)計功能模塊。對于添加功能模塊，操作人員發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場故障之后，首先要對故障信息進行規(guī)范化記錄，包括故障發(fā)生的工段/站位、類別、AO、系統(tǒng)、制單人、處置狀態(tài)、故障描述、處理方法等信息，而后將信息及時錄入平臺內(nèi)進行記錄。對于平臺修改功能模塊，操作人員通過主頁面故障列表選擇要修改的故障信息，點擊進入修改頁面進行信息修改完善。對于刪除功能模塊，操作人員需在主頁面故障列表中選擇要刪除的數(shù)據(jù)，點擊刪除按鈕，刪除信息無法恢復(fù)，故平臺對于刪除操作設(shè)置了刪除提醒功能，以防止操作失誤帶來的數(shù)據(jù)丟失等危害。操作人員對數(shù)據(jù)進行修改和刪除操作，系統(tǒng)會將信息提交給主管領(lǐng)導(dǎo)，由主管領(lǐng)導(dǎo)進行審核，對不符合要求的操作駁回，對符合要求的操作進行確認(rèn)，從而更加有效地控制故障數(shù)據(jù)的真實性和完整性。對于查看操作模塊，操作人員進入主頁面之后，選擇相應(yīng)記錄，雙擊記錄所在行或者單擊選中該條記錄，單擊查看按鈕即可。部分功能流程如圖3所示。

圖1 飛機裝配故障類型Fig.1 Types of aircraft assembly failures

圖2 故障管理平臺體系框架Fig.2 Framework of fault management platform

圖3 故障管理平臺功能流程圖Fig.3 Functional flow chart of fault management platform

在數(shù)據(jù)層，平臺采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫Oracle 存儲故障信息，用戶在Web 瀏覽器端訪問的是同一個數(shù)據(jù)庫，保證了故障信息的一致性和數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一性。

3 故障管理平臺實現(xiàn)及應(yīng)用效果

3.1 故障管理平臺的開發(fā)

平臺的開發(fā)主要包括3 大模塊，分別是前端設(shè)計模塊、后端開發(fā)模塊以及數(shù)據(jù)庫設(shè)計模塊。其中，前端開發(fā)模塊采用Javascript 編程語言，頁面設(shè)計采用JSP 技術(shù)實現(xiàn)，系統(tǒng)界面采用鼠標(biāo)操作，簡單且實用；后端開發(fā)模塊采用Java 語言并在Myeclips 環(huán)境下進行編寫，編程過程可視化，編程效率高，容易實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的訪問[9]；數(shù)據(jù)庫設(shè)計模塊采用Oracle 進行數(shù)據(jù)表設(shè)計，根據(jù)故障信息類型，將信息進行結(jié)構(gòu)化存儲。

系統(tǒng)采用B/S模式開發(fā)，瀏覽器通過Web Server 同數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互，這樣一方面簡化了客戶端載荷，減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，另一方面滿足了系統(tǒng)穩(wěn)定性、保密性的要求。

3.2 故障管理平臺的應(yīng)用效果

某航空制造單位飛機裝配環(huán)節(jié)現(xiàn)場故障問題頻發(fā)，且種類多樣，傳統(tǒng)做法是以口頭通知和傳授為主，導(dǎo)致故障調(diào)試效率低，反復(fù)性工作量大，調(diào)試方法沒有形成知識性文件以供后續(xù)員工學(xué)習(xí)和掌握。2018年10月使用故障管理平臺以后，實現(xiàn)了故障類別、詳情描述、處理方法、處理人和處理時間、當(dāng)前狀態(tài)等信息的結(jié)構(gòu)化記錄和準(zhǔn)確、完整的存儲，根據(jù)不同篩選條件統(tǒng)計相應(yīng)故障信息，對故障現(xiàn)象進行簡單分析，實現(xiàn)了故障知識的可視化管理，可利用率更高。系統(tǒng)的典型界面如圖4~6所示。

目前該平臺具有良好的穩(wěn)定性和可靠性，操作方便簡潔，人機界面友好。平臺主要特點包括：

（1）故障記錄文字化、結(jié)構(gòu)化。改變了傳統(tǒng)故障處理只限于口頭傳述和靠經(jīng)驗解決問題的弊端，將故障以文字的形式記錄在平臺內(nèi)，為后續(xù)工作提供知識儲備和技術(shù)支持。

（2）信息及時記錄和共享。平臺通過對故障的信息化管控，將數(shù)據(jù)信息存放到統(tǒng)一的平臺上，實現(xiàn)了跨部門、多系統(tǒng)的信息共享。

（3）較強的查詢統(tǒng)計功能。平臺提供了故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，可實現(xiàn)故障分類統(tǒng)計，便于工作人員對故障進行分析和決策，通過統(tǒng)計分析，對于常規(guī)性故障可以實現(xiàn)預(yù)防的功效。

（4）用戶體驗良好?；赪eb結(jié)構(gòu)使平臺易于操作、管理和維護，使用非常方便。

4 結(jié)論

圖6 新增頁面Fig.6 Additional pages

通過分析航空制造企業(yè)飛機裝配生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的故障及管理需求，提出了故障管理平臺整體架構(gòu)，利用知識工程思想實現(xiàn)了模塊化的功能方法，并采用Myeclipse 編程環(huán)境實現(xiàn)了平臺結(jié)構(gòu)化的開發(fā)。通過平臺的實施，規(guī)范了飛機裝配各類故障現(xiàn)象的記錄和統(tǒng)計，形成了統(tǒng)一知識體系，有效解決了飛機裝配過程中的故障類型多樣、同一類型故障發(fā)生頻繁、處理難度大及時間長等問題，提高了信息管理水平和故障處理的及時性、準(zhǔn)確性，為飛機裝配全面實現(xiàn)知識工程技術(shù)提供了知識儲備和前提基礎(chǔ)。目前該平臺運行穩(wěn)定可靠，具有操作簡潔、表達直觀、信息量豐富和查詢、統(tǒng)計方便等優(yōu)點，用戶反饋良好。由于系統(tǒng)還在不斷完善過程中，目前只能根據(jù)故障類型和記錄信息進行簡單的故障分析，后續(xù)工作要對平臺進行升級改進，運用先進的數(shù)據(jù)分析方法手段，進一步提高飛機裝配故障管理的信息化管控水平。