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

為解決飛機生產(chǎn)制造過(guò)程中跨地域、跨企業(yè)海量重量數據的管控難題，本文提出面向異地協(xié)同環(huán)境數字化電子地磅稱(chēng)重管理系統，并引入將網(wǎng)絡(luò )化、信息化的系統建設思想，制定全新的設計生產(chǎn)一體化管理模式。通過(guò)對生產(chǎn)過(guò)程中重量、重心實(shí)時(shí)監控、重量超差自動(dòng)甄別、數據校驗、稱(chēng)重進(jìn)度監控等方面的研究，實(shí)現設計所和生產(chǎn)廠(chǎng)稱(chēng)重檢驗的無(wú)縫對接，極大縮短了稱(chēng)重工作周期，對建立智能化工廠(chǎng)有重要現實(shí)意義.

一、引言

我國的飛機設計制造領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入三維數字化設計階段，而制造領(lǐng)域中的重量管理部門(mén)一直以來(lái)與設計部門(mén)都是分散式管理，且朝向跨廠(chǎng)所協(xié)作的模式發(fā)展，謀求型號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，容易造成設計、工藝等管理人員不能及時(shí)掌握飛機在生產(chǎn)制造過(guò)程中的真實(shí)重量情況。

國內的零部件稱(chēng)重檢驗工作大部分仍采用紙制采集、手動(dòng)錄入的方式，數據量大，整理困難，數據準確性難以保證；設計部門(mén)干預少，干預手段落后，形成設計和制造的脫節；雙方溝通較少，致使飛機超重后期必須通過(guò)增加配重或者降低型號部分性能指標來(lái)均衡重量分布，影響整個(gè)型號的研制質(zhì)量。主要問(wèn)題如下：

（1）設計和稱(chēng)重單位分散，稱(chēng)重時(shí)效不可控，收集整理困難；（2）數據準確性差，人工干預對數據準確性影響較大；（3）數據版次混亂，造成大量重復數據；（4）重量超差干預滯后，無(wú)法及時(shí)響應，導致重量疑難問(wèn)題。

因此，迫切需要對現有稱(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，搭建數字化稱(chēng)重管理系統，實(shí)現異地協(xié)同環(huán)境下對型號重量管理的靈活、高效及準確。

二、系統構建原則

異地協(xié)同環(huán)境的數字化地磅稱(chēng)重管理系統，其系統構建原則如下：

（1）實(shí)用性。系統符合數字化稱(chēng)重業(yè)務(wù)工作流程，有能效地解決型號異地協(xié)同設計制造環(huán)境下的重量管控需要。

（2）可靠性。系統的設計必須在投資可接受的條件下，從系統結構、技術(shù)措施以及容錯處理等多方面綜合考慮，能夠確保系統長(cháng)期無(wú)故障地穩定運行。

（3）可拓展性。系統應充分考慮其將來(lái)潛在的需求，使現有系統能夠與需求同步增長(cháng)，使系統規模在急劇擴張時(shí)亦不需要重新進(jìn)行系統規劃與設計。

安全性。系統應采用多種系統容錯手段和防攻擊手段，主要設備采用雙機容錯或鏡像備份工作方式，保證系統正常運行；使用多級權限系統，對用戶(hù)進(jìn)行精確的權限分配，保證重要信息的安全性。

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

異地協(xié)同環(huán)境下的數字化稱(chēng)重突出設計和工藝部門(mén)之間的關(guān)聯(lián)和協(xié)同，通過(guò)對數據傳遞的控制、對稱(chēng)重工作過(guò)程控制、對稱(chēng)重結果進(jìn)行分析干預等，實(shí)現對稱(chēng)重工作的有效管理。

從系統設計角度來(lái)看，數字化系統通過(guò)稱(chēng)重過(guò)程中數據、業(yè)務(wù)流程和系統集成等方面，加強設計狀態(tài)的控制，來(lái)實(shí)現異地之間協(xié)同制造過(guò)程中稱(chēng)重數據共享。

從系統應用角度來(lái)看，需要按照用戶(hù)業(yè)務(wù)管理的需要，配置軟件功能組件，最大化滿(mǎn)足用戶(hù)需求，實(shí)現應用層的業(yè)務(wù)功能組件中 EPOB 管理、PBOM管理、工藝路線(xiàn)、稱(chēng)重規則、稱(chēng)重清單、數據分析等功能模塊。異地協(xié)同數字化稱(chēng)重管理系統設計架構如圖一所示。

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、工藝準備工作管理、稱(chēng)重執行管理以及稱(chēng)重數據分析處理幾個(gè)環(huán)節。其中稱(chēng)重清單管理主要由設計所完成，通過(guò)對 EBOM 理論重量數據整理、工藝路線(xiàn)以及稱(chēng)重單位配置規則梳理，形成基于工藝 PBOM 的稱(chēng)重清單，包括零部件圖號、理論重量、重量的工藝余量、稱(chēng)重單位、重量公差等信息；工藝準備環(huán)節主要開(kāi)展工藝 PBOM 重構、工藝分工、重量的工藝余量計算等內容；稱(chēng)重執行環(huán)節主要完成稱(chēng)重計劃下發(fā)、稱(chēng)重工序編制、稱(chēng)重操作執行；稱(chēng)重數據分析環(huán)節主要完成對稱(chēng)重數據的記錄和管理，對稱(chēng)重數據進(jìn)行分析，對超差進(jìn)行處理，提出合理改進(jìn)措施等。

各環(huán)節通過(guò)數據的有效傳遞，協(xié)同開(kāi)展不同的稱(chēng)重工作，最終實(shí)現稱(chēng)重任務(wù)下發(fā)、稱(chēng)重執行、稱(chēng)重反饋、稱(chēng)重分析等內容，使得設計工藝能夠對稱(chēng)重各環(huán)節的數據進(jìn)行有效管理，及時(shí)處理、及時(shí)干預存在的重量問(wèn)題。

1.稱(chēng)重清單管理

飛機設計階段的 EBOM 是稱(chēng)重管理系統所需產(chǎn)品數據的基礎，需要建立每個(gè)輪次下的 EBOM 數據庫，側重于零部件的產(chǎn)品結構與重量特性數據。

（1）EBOM 導入：導出 EXCEL 格式的 EBOM清單，然后將 EBOM 數據導入系統，形成稱(chēng)重管理系統的理論數據。

EBOM 部件重量計算：零件、標準件、成品件本身帶有重量特性數據，裝配件配置了重量重心的，直接使用原始重量重心數據，不帶重量的裝配件，它們的重量重心需要根據公式計算才能得到。

2. 工藝準備工作管理

EBOM 經(jīng)過(guò)工藝部門(mén)工藝重構后形成 PBOM。稱(chēng)重管理系統的零部件實(shí)稱(chēng)稱(chēng)重項目是在 PBOM的基礎上，依據稱(chēng)重業(yè)務(wù)關(guān)系配置的稱(chēng)重規則自動(dòng)計算生成。

（1）PBOM 導入：工藝部門(mén)將 PBOM 制作成符合稱(chēng)重管理系統所需格式的“工藝計劃表”。

（2）PBOM 維護：通過(guò) PBOM 導入自動(dòng)構建的PBOM 樹(shù)，可以進(jìn)行人工維護，PBOM 維護包含節點(diǎn)添加、刪除、更新等操作。

（3）PBOM 重量特性匹配計算：通過(guò) PBOM 導入自動(dòng)構建的 PBOM 樹(shù)，在同型號同輪次下的 E-BOM中去查找相同裝配節點(diǎn)，從而獲取理論重量、理論重心等重量特性數據。

（4）PBOM 部件重量計算：通過(guò) PBOM 重量特性匹配計算，已經(jīng)得到所有葉子節點(diǎn)的重量特性數據，部、組件的重量特性需要通過(guò)計算才能得到。

3.稱(chēng)重任務(wù)分配

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

（1）生產(chǎn)單位管理：對生產(chǎn)車(chē)間和使用單位進(jìn)行統一管理，以滿(mǎn)足飛機研制過(guò)程中對整個(gè)稱(chēng)重工作全局掌控的需要。稱(chēng)重單位管理應細分到生產(chǎn)廠(chǎng)、生產(chǎn)車(chē)間、生產(chǎn)工段，細化對稱(chēng)重單位的具體管理。

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

（3）工藝路線(xiàn)稱(chēng)重配置：將其工藝路線(xiàn)中的特定生產(chǎn)車(chē)間設置為稱(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。

PBOM 圖號過(guò)濾：生產(chǎn)車(chē)間的零件稱(chēng)重清單依據工藝分工路線(xiàn)的稱(chēng)重廠(chǎng)配置自動(dòng)生成，但是對于一些特殊圖號的零部件不需要稱(chēng)重，因此，重量管理人員需要制定相應的圖號過(guò)濾規則，將這些特殊圖號的零部件排除在各個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)的稱(chēng)重清單之外。

4.稱(chēng)重數據分析

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，因此系統可以排除由工藝余量導致重量超差誤判。

重量管控系統中自動(dòng)標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，系統自動(dòng)根據設定的規則自動(dòng)生成超差處理單，發(fā)起重量超差單審簽流程，并與 IQS 系統進(jìn)行集成，對超差單據進(jìn)行歸零管理。

在完成整機或者整部段零組件稱(chēng)重工作完成后，設計和工藝部門(mén)將可以對系統稱(chēng)重數據進(jìn)行分析，通過(guò)系統報表功能，自動(dòng)生成各類(lèi)統計結果，與設計理論稱(chēng)重數據對比，以及通過(guò)重量歷史經(jīng)驗的判斷，及時(shí)發(fā)現重量問(wèn)題，判斷重量走勢，制定不同的重量干預方案。設計人員可以根據重量趨勢，對指標進(jìn)行優(yōu)化和調整，提高設計性能；工藝人員通過(guò)對重量問(wèn)題的統計分析，找出產(chǎn)生重量問(wèn)題的關(guān)鍵因素，重點(diǎn)攻克。

五、結束語(yǔ)

本文通過(guò)面向異地協(xié)同環(huán)境的數字化稱(chēng)重管理系統的研究，梳理了從設計到工藝、從工藝到制造車(chē)間、從終端收集數據到設計反饋等一系列業(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(chǎng)、所異地協(xié)同研制過(guò)程中，及早干預重量異常問(wèn)題，縮短稱(chēng)重工作周期，確保型號研制的成功，對建設數字化、智能化工廠(chǎng)具有重要意義。