面向異地協(xié)同環(huán)境的數(shù)字化電子地磅稱重管理系統(tǒng)研究
為解決飛機(jī)生產(chǎn)制造過程中跨地域、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)計生產(chǎn)一體化管理模式。通過對生產(chǎn)過程中重量、重心實時監(jiān)控、重量超差自動甄別、數(shù)據(jù)校驗、稱重進(jìn)度監(jiān)控等方面的研究，實現(xiàn)設(shè)計所和生產(chǎn)廠稱重檢驗的無縫對接，極大縮短了稱重工作周期，對建立智能化工廠有重要現(xiàn)實意義.
一、引言
我國的飛機(jī)設(shè)計制造領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入三維數(shù)字化設(shè)計階段，而制造領(lǐng)域中的重量管理部門一直以來與設(shè)計部門都是分散式管理，且朝向跨廠所協(xié)作的模式發(fā)展，謀求型號研制資源的最大化利用，但是異地協(xié)同環(huán)境下也帶來了一些問題，容易造成設(shè)計、工藝等管理人員不能及時掌握飛機(jī)在生產(chǎn)制造過程中的真實重量情況。
國內(nèi)的零部件稱重檢驗工作大部分仍采用紙制采集、手動錄入的方式，數(shù)據(jù)量大，整理困難，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性難以保證；設(shè)計部門干預(yù)少，干預(yù)手段落后，形成設(shè)計和制造的脫節(jié)；雙方溝通較少，致使飛機(jī)超重后期必須通過增加配重或者降低型號部分性能指標(biāo)來均衡重量分布，影響整個型號的研制質(zhì)量。主要問題如下：
（1）設(shè)計和稱重單位分散，稱重時效不可控，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，無法及時響應(yīng)，導(dǎo)致重量疑難問題。
因此，迫切需要對現(xiàn)有稱重工作進(jìn)行優(yōu)化，借助信息化手段，提升稱重工作能力，搭建數(shù)字化稱重管理系統(tǒng)，實現(xiàn)異地協(xié)同環(huán)境下對型號重量管理的靈活、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)字化電子地磅稱重管理系統(tǒng)，其系統(tǒng)構(gòu)建原則如下：
（1）實用性。系統(tǒng)符合數(shù)字化稱重業(yè)務(wù)工作流程，有能效地解決型號異地協(xié)同設(shè)計制造環(huán)境下的重量管控需要。
（2）可靠性。系統(tǒng)的設(shè)計必須在投資可接受的條件下，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施以及容錯處理等多方面綜合考慮，能夠確保系統(tǒng)長期無故障地穩(wěn)定運(yùn)行。
（3）可拓展性。系統(tǒng)應(yīng)充分考慮其將來潛在的需求，使現(xiàn)有系統(tǒng)能夠與需求同步增長，使系統(tǒng)規(guī)模在急劇擴(kuò)張時亦不需要重新進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計。
安全性。系統(tǒng)應(yīng)采用多種系統(tǒng)容錯手段和防攻擊手段，主要設(shè)備采用雙機(jī)容錯或鏡像備份工作方式，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行；使用多級權(quán)限系統(tǒng)，對用戶進(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)字化稱重突出設(shè)計和工藝部門之間的關(guān)聯(lián)和協(xié)同，通過對數(shù)據(jù)傳遞的控制、對稱重工作過程控制、對稱重結(jié)果進(jìn)行分析干預(yù)等，實現(xiàn)對稱重工作的有效管理。
從系統(tǒng)設(shè)計角度來看，數(shù)字化系統(tǒng)通過稱重過程中數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)流程和系統(tǒng)集成等方面，加強(qiáng)設(shè)計狀態(tài)的控制，來實現(xiàn)異地之間協(xié)同制造過程中稱重數(shù)據(jù)共享。
從系統(tǒng)應(yīng)用角度來看，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、稱重規(guī)則、稱重清單、數(shù)據(jù)分析等功能模塊。異地協(xié)同數(shù)字化稱重管理系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)如圖一所示。
四、稱重業(yè)務(wù)流程
異地協(xié)同環(huán)境下數(shù)字化稱重業(yè)務(wù)過程主要包括稱重清單管理、工藝準(zhǔn)備工作管理、稱重執(zhí)行管理以及稱重數(shù)據(jù)分析處理幾個環(huán)節(jié)。其中稱重清單管理主要由設(shè)計所完成，通過對 EBOM 理論重量數(shù)據(jù)整理、工藝路線以及稱重單位配置規(guī)則梳理，形成基于工藝 PBOM 的稱重清單，包括零部件圖號、理論重量、重量的工藝余量、稱重單位、重量公差等信息；工藝準(zhǔn)備環(huán)節(jié)主要開展工藝 PBOM 重構(gòu)、工藝分工、重量的工藝余量計算等內(nèi)容；稱重執(zhí)行環(huán)節(jié)主要完成稱重計劃下發(fā)、稱重工序編制、稱重操作執(zhí)行；稱重數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)主要完成對稱重數(shù)據(jù)的記錄和管理，對稱重數(shù)據(jù)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(jié)通過數(shù)據(jù)的有效傳遞，協(xié)同開展不同的稱重工作，最終實現(xiàn)稱重任務(wù)下發(fā)、稱重執(zhí)行、稱重反饋、稱重分析等內(nèi)容，使得設(shè)計工藝能夠?qū)ΨQ重各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，及時處理、及時干預(yù)存在的重量問題。
1.稱重清單管理
飛機(jī)設(shè)計階段的 EBOM 是稱重管理系統(tǒng)所需產(chǎn)品數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，需要建立每個輪次下的 EBOM 數(shù)據(jù)庫，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)，形成稱重管理系統(tǒng)的理論數(shù)據(jù)。
EBOM 部件重量計算：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)公式計算才能得到。
2. 工藝準(zhǔn)備工作管理
EBOM 經(jīng)過工藝部門工藝重構(gòu)后形成 PBOM。稱重管理系統(tǒng)的零部件實稱稱重項目是在 PBOM的基礎(chǔ)上，依據(jù)稱重業(yè)務(wù)關(guān)系配置的稱重規(guī)則自動計算生成。
（1）PBOM 導(dǎo)入：工藝部門將 PBOM 制作成符合稱重管理系統(tǒng)所需格式的“工藝計劃表”。
（2）PBOM 維護(hù)：通過 PBOM 導(dǎo)入自動構(gòu)建的PBOM 樹，可以進(jìn)行人工維護(hù)，PBOM 維護(hù)包含節(jié)點添加、刪除、更新等操作。
（3）PBOM 重量特性匹配計算：通過 PBOM 導(dǎo)入自動構(gòu)建的 PBOM 樹，在同型號同輪次下的 E-BOM 中去查找相同裝配節(jié)點，從而獲取理論重量、理論重心等重量特性數(shù)據(jù)。
（4）PBOM 部件重量計算：通過 PBOM 重量特性匹配計算，已經(jīng)得到所有葉子節(jié)點的重量特性數(shù)據(jù)，部、組件的重量特性需要通過計算才能得到。
3.稱重任務(wù)分配
根據(jù)需要自行設(shè)置所有零部件的稱重規(guī)則，為系統(tǒng)自動生成各個稱重單位的零部件稱重清單提供依據(jù)。
（1）生產(chǎn)單位管理：對生產(chǎn)車間和使用單位進(jìn)行統(tǒng)一管理，以滿足飛機(jī)研制過程中對整個稱重工作全局掌控的需要。稱重單位管理應(yīng)細(xì)分到生產(chǎn)廠、生產(chǎn)車間、生產(chǎn)工段，細(xì)化對稱重單位的具體管理。
（2）工藝分工：生產(chǎn)廠工藝計劃部門在 PBOM編制過程中編制工藝分工路線，規(guī)劃零部件的生產(chǎn)制造過程，工藝分工路線的編制可通過導(dǎo)入或者人工手動添加、刪除、修改等方式完成。
（3）工藝路線稱重配置：將其工藝路線中的特定生產(chǎn)車間設(shè)置為稱重單位，那么該生產(chǎn)車間的稱重清單上就會包含該零部件，以此作為車間稱重清單自動生成的依據(jù)。
PBOM 圖號過濾：生產(chǎn)車間的零件稱重清單依據(jù)工藝分工路線的稱重廠配置自動生成，但是對于一些特殊圖號的零部件不需要稱重，因此，重量管理人員需要制定相應(yīng)的圖號過濾規(guī)則，將這些特殊圖號的零部件排除在各個生產(chǎn)廠的稱重清單之外。
4.稱重數(shù)據(jù)分析
稱重終端的零組件稱重清單包含理論重量、工藝余量以及重量容差值。因此，零組件在稱重時，稱重終端能夠自動判斷零件是否超差，并提示檢驗人員。
重量超差判斷公式為：
實稱重量 - 工藝余量 - 理論重量 < 重量容差。
由于稱重清單已經(jīng)帶有工藝余量值，并且在超差判斷的時候已經(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)中自動標(biāo)記出重量超差的零組件，重量管理人員點擊“生成重量超差單”，系統(tǒng)自動填寫理論重量、實際重量等信息，具體流程如圖二所示。
另外，系統(tǒng)自動根據(jù)設(shè)定的規(guī)則自動生成超差處理單，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重工作完成后，設(shè)計和工藝部門將可以對系統(tǒng)稱重數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過系統(tǒng)報表功能，自動生成各類統(tǒng)計結(jié)果，與設(shè)計理論稱重數(shù)據(jù)對比，以及通過重量歷史經(jīng)驗的判斷，及時發(fā)現(xiàn)重量問題，判斷重量走勢，制定不同的重量干預(yù)方案。設(shè)計人員可以根據(jù)重量趨勢，對指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，提高設(shè)計性能；工藝人員通過對重量問題的統(tǒng)計分析，找出產(chǎn)生重量問題的關(guān)鍵因素，重點攻克。
五、結(jié)束語
本文通過面向異地協(xié)同環(huán)境的數(shù)字化稱重管理系統(tǒng)的研究，梳理了從設(shè)計到工藝、從工藝到制造車間、從終端收集數(shù)據(jù)到設(shè)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(shù)字化稱重工作開展的過程。梳理出包括基于PBOM 的稱重清單管理、重量的工藝余量管理、稱重工序細(xì)分與稱重工序的下發(fā)、重量超差處理眾多關(guān)鍵技術(shù)，在廠、所異地協(xié)同研制過程中，及早干預(yù)重量異常問題，縮短稱重工作周期，確保型號研制的成功，對建設(shè)數(shù)字化、智能化工廠具有重要意義。
