面向異地協(xié)同環(huán)境的數(shù)字化地磅稱(chēng)重管理系統(tǒng)研究

為解決飛機(jī)生產(chǎn)制造過(guò)程中跨地域、跨企業(yè)海量重量數(shù)據(jù)的管控難題，本文提出面向異地協(xié)同環(huán)境數(shù)字化電子地磅稱(chēng)重管理系統(tǒng)，并引入將網(wǎng)絡(luò)化、信息化的系統(tǒng)建設(shè)思想，制定全新的設(shè)計(jì)生產(chǎn)一體化管理模式。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中重量、重心實(shí)時(shí)監(jiān)控、重量超差自動(dòng)甄別、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、稱(chēng)重進(jìn)度監(jiān)控等方面的研究，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所和生產(chǎn)廠稱(chēng)重檢驗(yàn)的無(wú)縫對(duì)接，極大縮短了稱(chēng)重工作周期，對(duì)建立智能化工廠有重要現(xiàn)實(shí)意義.

一、引言

我國(guó)的飛機(jī)設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入三維數(shù)字化設(shè)計(jì)階段，而制造領(lǐng)域中的重量管理部門(mén)一直以來(lái)與設(shè)計(jì)部門(mén)都是分散式管理，且朝向跨廠所協(xié)作的模式發(fā)展，謀求型號(hào)研制資源的最大化利用，但是異地協(xié)同環(huán)境下也帶來(lái)了一些問(wèn)題，容易造成設(shè)計(jì)、工藝等管理人員不能及時(shí)掌握飛機(jī)在生產(chǎn)制造過(guò)程中的真實(shí)重量情況。

國(guó)內(nèi)的零部件稱(chēng)重檢驗(yàn)工作大部分仍采用紙制采集、手動(dòng)錄入的方式，數(shù)據(jù)量大，整理困難，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性難以保證；設(shè)計(jì)部門(mén)干預(yù)少，干預(yù)手段落后，形成設(shè)計(jì)和制造的脫節(jié)；雙方溝通較少，致使飛機(jī)超重后期必須通過(guò)增加配重或者降低型號(hào)部分性能指標(biāo)來(lái)均衡重量分布，影響整個(gè)型號(hào)的研制質(zhì)量。主要問(wèn)題如下：

（1）設(shè)計(jì)和稱(chēng)重單位分散，稱(chēng)重時(shí)效不可控，收集整理困難；（2）數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差，人工干預(yù)對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性影響較大；（3）數(shù)據(jù)版次混亂，造成大量重復(fù)數(shù)據(jù)；（4）重量超差干預(yù)滯后，無(wú)法及時(shí)響應(yīng)，導(dǎo)致重量疑難問(wèn)題。

因此，迫切需要對(duì)現(xiàn)有稱(chēng)重工作進(jìn)行優(yōu)化，借助信息化手段，提升稱(chēng)重工作能力，搭建數(shù)字化稱(chēng)重管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)異地協(xié)同環(huán)境下對(duì)型號(hào)重量管理的靈活、高效及準(zhǔn)確。

二、系統(tǒng)構(gòu)建原則

異地協(xié)同環(huán)境的數(shù)字化地磅稱(chēng)重管理系統(tǒng)，其系統(tǒng)構(gòu)建原則如下：

（1）實(shí)用性。系統(tǒng)符合數(shù)字化稱(chēng)重業(yè)務(wù)工作流程，有能效地解決型號(hào)異地協(xié)同設(shè)計(jì)制造環(huán)境下的重量管控需要。

（2）可靠性。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須在投資可接受的條件下，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施以及容錯(cuò)處理等多方面綜合考慮，能夠確保系統(tǒng)長(zhǎng)期無(wú)故障地穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）可拓展性。系統(tǒng)應(yīng)充分考慮其將來(lái)潛在的需求，使現(xiàn)有系統(tǒng)能夠與需求同步增長(zhǎng)，使系統(tǒng)規(guī)模在急劇擴(kuò)張時(shí)亦不需要重新進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

安全性。系統(tǒng)應(yīng)采用多種系統(tǒng)容錯(cuò)手段和防攻擊手段，主要設(shè)備采用雙機(jī)容錯(cuò)或鏡像備份工作方式，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行；使用多級(jí)權(quán)限系統(tǒng)，對(duì)用戶進(jìn)行精確的權(quán)限分配，保證重要信息的安全性。

三、異地協(xié)同環(huán)境下數(shù)字化稱(chēng)重管理系統(tǒng)的架構(gòu)

異地協(xié)同環(huán)境下的數(shù)字化稱(chēng)重突出設(shè)計(jì)和工藝部門(mén)之間的關(guān)聯(lián)和協(xié)同，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)傳遞的控制、對(duì)稱(chēng)重工作過(guò)程控制、對(duì)稱(chēng)重結(jié)果進(jìn)行分析干預(yù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)重工作的有效管理。

從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度來(lái)看，數(shù)字化系統(tǒng)通過(guò)稱(chēng)重過(guò)程中數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)流程和系統(tǒng)集成等方面，加強(qiáng)設(shè)計(jì)狀態(tài)的控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)異地之間協(xié)同制造過(guò)程中稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)共享。

從系統(tǒng)應(yīng)用角度來(lái)看，需要按照用戶業(yè)務(wù)管理的需要，配置軟件功能組件，最大化滿足用戶需求，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的業(yè)務(wù)功能組件中 EPOB 管理、PBOM管理、工藝路線、稱(chēng)重規(guī)則、稱(chēng)重清單、數(shù)據(jù)分析等功能模塊。異地協(xié)同數(shù)字化稱(chēng)重管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖一所示。

四、稱(chēng)重業(yè)務(wù)流程

異地協(xié)同環(huán)境下數(shù)字化稱(chēng)重業(yè)務(wù)過(guò)程主要包括稱(chēng)重清單管理、工藝準(zhǔn)備工作管理、稱(chēng)重執(zhí)行管理以及稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)分析處理幾個(gè)環(huán)節(jié)。其中稱(chēng)重清單管理主要由設(shè)計(jì)所完成，通過(guò)對(duì) EBOM 理論重量數(shù)據(jù)整理、工藝路線以及稱(chēng)重單位配置規(guī)則梳理，形成基于工藝 PBOM 的稱(chēng)重清單，包括零部件圖號(hào)、理論重量、重量的工藝余量、稱(chēng)重單位、重量公差等信息；工藝準(zhǔn)備環(huán)節(jié)主要開(kāi)展工藝 PBOM 重構(gòu)、工藝分工、重量的工藝余量計(jì)算等內(nèi)容；稱(chēng)重執(zhí)行環(huán)節(jié)主要完成稱(chēng)重計(jì)劃下發(fā)、稱(chēng)重工序編制、稱(chēng)重操作執(zhí)行；稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)主要完成對(duì)稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)的記錄和管理，對(duì)稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)超差進(jìn)行處理，提出合理改進(jìn)措施等。

各環(huán)節(jié)通過(guò)數(shù)據(jù)的有效傳遞，協(xié)同開(kāi)展不同的稱(chēng)重工作，最終實(shí)現(xiàn)稱(chēng)重任務(wù)下發(fā)、稱(chēng)重執(zhí)行、稱(chēng)重反饋、稱(chēng)重分析等內(nèi)容，使得設(shè)計(jì)工藝能夠?qū)ΨQ(chēng)重各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，及時(shí)處理、及時(shí)干預(yù)存在的重量問(wèn)題。

1.稱(chēng)重清單管理

飛機(jī)設(shè)計(jì)階段的 EBOM 是稱(chēng)重管理系統(tǒng)所需產(chǎn)品數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，需要建立每個(gè)輪次下的 EBOM 數(shù)據(jù)庫(kù)，側(cè)重于零部件的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與重量特性數(shù)據(jù)。

（1）EBOM 導(dǎo)入：導(dǎo)出 EXCEL 格式的 EBOM清單，然后將 EBOM 數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)，形成稱(chēng)重管理系統(tǒng)的理論數(shù)據(jù)。

EBOM 部件重量計(jì)算：零件、標(biāo)準(zhǔn)件、成品件本身帶有重量特性數(shù)據(jù)，裝配件配置了重量重心的，直接使用原始重量重心數(shù)據(jù)，不帶重量的裝配件，它們的重量重心需要根據(jù)公式計(jì)算才能得到。

2. 工藝準(zhǔn)備工作管理

EBOM 經(jīng)過(guò)工藝部門(mén)工藝重構(gòu)后形成 PBOM。稱(chēng)重管理系統(tǒng)的零部件實(shí)稱(chēng)稱(chēng)重項(xiàng)目是在 PBOM的基礎(chǔ)上，依據(jù)稱(chēng)重業(yè)務(wù)關(guān)系配置的稱(chēng)重規(guī)則自動(dòng)計(jì)算生成。

（1）PBOM 導(dǎo)入：工藝部門(mén)將 PBOM 制作成符合稱(chēng)重管理系統(tǒng)所需格式的“工藝計(jì)劃表”。

（2）PBOM 維護(hù)：通過(guò) PBOM 導(dǎo)入自動(dòng)構(gòu)建的PBOM 樹(shù)，可以進(jìn)行人工維護(hù)，PBOM 維護(hù)包含節(jié)點(diǎn)添加、刪除、更新等操作。

（3）PBOM 重量特性匹配計(jì)算：通過(guò) PBOM 導(dǎo)入自動(dòng)構(gòu)建的 PBOM 樹(shù)，在同型號(hào)同輪次下的 E-BOM中去查找相同裝配節(jié)點(diǎn)，從而獲取理論重量、理論重心等重量特性數(shù)據(jù)。

（4）PBOM 部件重量計(jì)算：通過(guò) PBOM 重量特性匹配計(jì)算，已經(jīng)得到所有葉子節(jié)點(diǎn)的重量特性數(shù)據(jù)，部、組件的重量特性需要通過(guò)計(jì)算才能得到。

3.稱(chēng)重任務(wù)分配

根據(jù)需要自行設(shè)置所有零部件的稱(chēng)重規(guī)則，為系統(tǒng)自動(dòng)生成各個(gè)稱(chēng)重單位的零部件稱(chēng)重清單提供依據(jù)。

（1）生產(chǎn)單位管理：對(duì)生產(chǎn)車(chē)間和使用單位進(jìn)行統(tǒng)一管理，以滿足飛機(jī)研制過(guò)程中對(duì)整個(gè)稱(chēng)重工作全局掌控的需要。稱(chēng)重單位管理應(yīng)細(xì)分到生產(chǎn)廠、生產(chǎn)車(chē)間、生產(chǎn)工段，細(xì)化對(duì)稱(chēng)重單位的具體管理。

（2）工藝分工：生產(chǎn)廠工藝計(jì)劃部門(mén)在 PBOM編制過(guò)程中編制工藝分工路線，規(guī)劃零部件的生產(chǎn)制造過(guò)程，工藝分工路線的編制可通過(guò)導(dǎo)入或者人工手動(dòng)添加、刪除、修改等方式完成。

（3）工藝路線稱(chēng)重配置：將其工藝路線中的特定生產(chǎn)車(chē)間設(shè)置為稱(chēng)重單位，那么該生產(chǎn)車(chē)間的稱(chēng)重清單上就會(huì)包含該零部件，以此作為車(chē)間稱(chēng)重清單自動(dòng)生成的依據(jù)。

PBOM 圖號(hào)過(guò)濾：生產(chǎn)車(chē)間的零件稱(chēng)重清單依據(jù)工藝分工路線的稱(chēng)重廠配置自動(dòng)生成，但是對(duì)于一些特殊圖號(hào)的零部件不需要稱(chēng)重，因此，重量管理人員需要制定相應(yīng)的圖號(hào)過(guò)濾規(guī)則，將這些特殊圖號(hào)的零部件排除在各個(gè)生產(chǎn)廠的稱(chēng)重清單之外。

4.稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)分析

稱(chēng)重終端的零組件稱(chēng)重清單包含理論重量、工藝余量以及重量容差值。因此，零組件在稱(chēng)重時(shí)，稱(chēng)重終端能夠自動(dòng)判斷零件是否超差，并提示檢驗(yàn)人員。

重量超差判斷公式為：

實(shí)稱(chēng)重量 - 工藝余量 - 理論重量 < 重量容差。

由于稱(chēng)重清單已經(jīng)帶有工藝余量值，并且在超差判斷的時(shí)候已經(jīng)考慮了余量值，因此系統(tǒng)可以排除由工藝余量導(dǎo)致重量超差誤判。

重量管控系統(tǒng)中自動(dòng)標(biāo)記出重量超差的零組件，重量管理人員點(diǎn)擊“生成重量超差單”，系統(tǒng)自動(dòng)填寫(xiě)理論重量、實(shí)際重量等信息，具體流程如圖二所示。

另外，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)設(shè)定的規(guī)則自動(dòng)生成超差處理單，發(fā)起重量超差單審簽流程，并與 IQS 系統(tǒng)進(jìn)行集成，對(duì)超差單據(jù)進(jìn)行歸零管理。

在完成整機(jī)或者整部段零組件稱(chēng)重工作完成后，設(shè)計(jì)和工藝部門(mén)將可以對(duì)系統(tǒng)稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)系統(tǒng)報(bào)表功能，自動(dòng)生成各類(lèi)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，與設(shè)計(jì)理論稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)對(duì)比，以及通過(guò)重量歷史經(jīng)驗(yàn)的判斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)重量問(wèn)題，判斷重量走勢(shì)，制定不同的重量干預(yù)方案。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)重量趨勢(shì)，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，提高設(shè)計(jì)性能；工藝人員通過(guò)對(duì)重量問(wèn)題的統(tǒng)計(jì)分析，找出產(chǎn)生重量問(wèn)題的關(guān)鍵因素，重點(diǎn)攻克。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)面向異地協(xié)同環(huán)境的數(shù)字化稱(chēng)重管理系統(tǒng)的研究，梳理了從設(shè)計(jì)到工藝、從工藝到制造車(chē)間、從終端收集數(shù)據(jù)到設(shè)計(jì)反饋等一系列業(yè)務(wù)領(lǐng)域的流程和邏輯關(guān)系，進(jìn)一步明確了異地協(xié)同環(huán)境下數(shù)字化稱(chēng)重工作開(kāi)展的過(guò)程。梳理出包括基于PBOM 的稱(chēng)重清單管理、重量的工藝余量管理、稱(chēng)重工序細(xì)分與稱(chēng)重工序的下發(fā)、重量超差處理眾多關(guān)鍵技術(shù)，在廠、所異地協(xié)同研制過(guò)程中，及早干預(yù)重量異常問(wèn)題，縮短稱(chēng)重工作周期，確保型號(hào)研制的成功，對(duì)建設(shè)數(shù)字化、智能化工廠具有重要意義。