陶以政，李興蘭，唐定勇，姜 龍

（中國工程物理研究院 計算機(jī)應(yīng)用研究所，綿陽 621900）

發(fā)射藥制造信息集成系統(tǒng)研究與開發(fā)

陶以政，李興蘭，唐定勇，姜 龍

（中國工程物理研究院 計算機(jī)應(yīng)用研究所，綿陽 621900）

0 引言

發(fā)射藥制造工業(yè)是一類特殊的流程工業(yè)，其生產(chǎn)過程是連續(xù)生產(chǎn)和間歇式批量生產(chǎn)交替的混合過程，所用原材料有毒有害，生產(chǎn)制造過程易燃易爆，對生產(chǎn)安全和產(chǎn)品質(zhì)量要求很高。發(fā)射藥生產(chǎn)制造企業(yè)一般采用了分級的手工管理體制，分為決策層、計劃層、控制層、執(zhí)行層，每層各自負(fù)責(zé)自己職責(zé)范圍內(nèi)的工作。發(fā)射藥制造過程手工管理體制缺乏靈活的彈性，管理層次過多、生產(chǎn)過程和管理過程明顯分開、部門分割、存在明顯的“信息孤島”和“斷點(diǎn)”、無法實(shí)現(xiàn)協(xié)同制造，具體表現(xiàn)為：1）缺乏有效、統(tǒng)一的制造信息集成平臺；2）發(fā)射藥制造信息一致性、連貫性差，從生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、原材料、生產(chǎn)工藝、成品包裝、彈道測試到產(chǎn)品辦證全過程各自手工記錄和管理；部門之間信息溝通不及時，效率不高；3）制造及管理信息和過程控制信息存在斷點(diǎn)，沒有進(jìn)行有效集成；4）信息可追溯性差，沒有形成完整產(chǎn)品電子檔案[1]。

為解決發(fā)射藥制造中部門協(xié)同、部門之間出現(xiàn)的“信息孤島”和“斷點(diǎn)”等問題，研發(fā)以發(fā)射藥為核心，制造過程為線索，利用J2EE技術(shù)，采用RUP方法進(jìn)行了制造信息集成系統(tǒng)的研究開發(fā)[2,7-9]。

1 發(fā)射藥生產(chǎn)制造流程

制造過程中在同一生產(chǎn)線上要生產(chǎn)多個型號的發(fā)射藥產(chǎn)品，生產(chǎn)調(diào)度必須要知道生產(chǎn)從什么時間開始，何時結(jié)束，必須掌握生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況，物料、安全保障措施、產(chǎn)品質(zhì)量或生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備狀況信息等，因此，指揮控制中心在接收到相關(guān)生產(chǎn)指令后，向技術(shù)管理、質(zhì)量保證、安全控制、物流控制、設(shè)備控制、能源綜合平衡等部門及時發(fā)出需求計劃，各部門據(jù)此提出應(yīng)對計劃，并報指揮控制中心評審確認(rèn)后執(zhí)行，同時生產(chǎn)指揮控制中心接收現(xiàn)場過程控制系統(tǒng)和其他相關(guān)功能模塊上傳的過程控制管理信息。通過對計劃和實(shí)時反饋信息的分析比較，指揮控制中心決定修改或者維持原有的生產(chǎn)計劃，決定是否修改發(fā)出的需求計劃。發(fā)射藥產(chǎn)品生產(chǎn)制造作業(yè)計劃一旦確定，工藝和工序作業(yè)順序隨之確定，生產(chǎn)制造管理流程進(jìn)入過程控制層的作業(yè)管理通用模式[1,4-6]，某發(fā)射藥生產(chǎn)制造協(xié)作流程如圖1所示。

2 發(fā)射藥制造信息集成系統(tǒng)需求

發(fā)射藥制造信息集成系統(tǒng)主要包括兩部分的內(nèi)容，其一是發(fā)射藥生產(chǎn)制造企業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；其二是發(fā)射藥制造信息集成系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，包括生產(chǎn)計劃、技術(shù)、生產(chǎn)工藝過程、產(chǎn)品質(zhì)量、理化分析、彈道測試過程的信息管理等內(nèi)容。本文主要針對發(fā)射藥制造信息集成系統(tǒng)的需求進(jìn)行說明。

圖1 發(fā)射藥生產(chǎn)制造及管理流程

1）生產(chǎn)計劃管理需求，生產(chǎn)計劃部分根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)合同，編制年度總生產(chǎn)計劃，將總計劃分解下發(fā)到生產(chǎn)處、分廠、科研所及相關(guān)部門，并按月考核。同時合同可以變更要求，及時對生產(chǎn)計劃進(jìn)行調(diào)整調(diào)整，在計劃管理系統(tǒng)中，將制定全廠計劃管理模板，實(shí)現(xiàn)具體項目計劃的交互式定制與調(diào)整、子計劃和生產(chǎn)任務(wù)的分解、人員及資源的分派、計劃的增加、刪除與調(diào)整、進(jìn)度的跟蹤與監(jiān)控、所有項目計劃的分類匯總統(tǒng)計與報表等功能，同時，對生產(chǎn)月計劃完成情況進(jìn)行統(tǒng)計。

2）技術(shù)管理需求，主要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品分類管理、工藝參數(shù)及工藝文件管理，產(chǎn)品配方管理和結(jié)構(gòu)管理；工藝技術(shù)文件管理，根據(jù)產(chǎn)品配方以及各種配方比例和工藝過程卡，建立完成的產(chǎn)品技術(shù)文件。

3）工藝過程管理，針對不同型號發(fā)射藥生產(chǎn)制造工藝，建立不同的工藝、工序和工藝生產(chǎn)技術(shù)要求，以及檢驗(yàn)參數(shù)及要求，建立發(fā)射藥型號生產(chǎn)批次、生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)日期等情況。

4）理化分析管理，根據(jù)發(fā)射藥生產(chǎn)制造全過程理化分析要求，能夠?qū)Πl(fā)射藥生產(chǎn)制造原材料、半成品、成品等進(jìn)行理化分析、記錄理化分析結(jié)構(gòu)和出具理化分析證明書。

5）彈道測試管理，針對不同型號、批次發(fā)射藥生產(chǎn)情況，系統(tǒng)能夠根據(jù)導(dǎo)彈測試結(jié)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)彈測試信息記錄、導(dǎo)彈測試報告和彈道測試過程管理。

6）檢驗(yàn)辦證管理，根據(jù)發(fā)射藥生產(chǎn)制造合同和客戶要求，建立發(fā)射藥生產(chǎn)制造過程質(zhì)量檔案和主要工藝資料，形成完整的發(fā)射藥生產(chǎn)制造電子檔案。

7）控制信息集成，發(fā)射藥制造信息集成系統(tǒng)需要集成發(fā)射藥制造PCS（Process Control System）信息，如溫度、濕度、壓力等內(nèi)容；同時需要集成安全基礎(chǔ)設(shè)施CA系統(tǒng)的USB Key和協(xié)同辦公以及與物料管理系統(tǒng)等信息集成。

3 發(fā)射藥制造信息集成系統(tǒng)設(shè)計

3.1 制造信息集成系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)發(fā)射藥型號產(chǎn)品和生產(chǎn)過程特點(diǎn)，發(fā)射藥制造信息集成系統(tǒng)總體功能架構(gòu)如圖2所示，通過“謀、管、控、知”的層次將制造信息集成。

圖2 發(fā)射藥制造信息一體化集成系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)

1） 過程控制(PCS)系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)的最下層，是發(fā)射藥生產(chǎn)制造的生產(chǎn)線及自動化測量設(shè)備，實(shí)現(xiàn)測量信息感知、生產(chǎn)過程控制（DCS、PLC、智能儀表等）等功能。

2） 制造信息集成平臺，實(shí)現(xiàn)發(fā)射藥制造過程的決策、策劃、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)制造和相關(guān)過程活動管理。包括生產(chǎn)計劃及調(diào)度、原材料、生產(chǎn)技術(shù)、工藝過程、工藝檢驗(yàn)、理化分析、彈道測試和產(chǎn)品辦證等管理中功能。同時還包括一個發(fā)射藥制造信息集成總線，該總線完成發(fā)射藥生產(chǎn)制造信息集成平臺中各個模板的數(shù)據(jù)集成、應(yīng)用集成和流程集成。

3） 制造信息集成門戶，集成門戶提供對發(fā)射藥過程控制系統(tǒng)、集成平臺、其它系統(tǒng)的統(tǒng)一門戶，統(tǒng)一用戶管理、基于CA的用戶認(rèn)證等功能[3]。

3.2 動態(tài)工藝配置及制造信息自定義

在發(fā)射藥生產(chǎn)制造信息集成系統(tǒng)中，由于發(fā)射藥產(chǎn)品型號種類繁多，不同型號產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程工藝不同、不同工藝對應(yīng)不同的工序、不同工序要求的生產(chǎn)要求和檢驗(yàn)項目也不固定，不同工藝、工序包含的技術(shù)要求數(shù)量和屬性都是不同的，針對發(fā)射藥工藝、工序的技術(shù)和檢驗(yàn)項目可變的情況，要求用戶能夠動態(tài)可配置，而關(guān)系數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)不能滿足要求，會造成三方面的困難：一是運(yùn)行時創(chuàng)建數(shù)據(jù)表、二是數(shù)據(jù)表的劇增，三是不能適應(yīng)發(fā)射藥產(chǎn)品的動態(tài)變化，不利于發(fā)射藥型號產(chǎn)品工藝的動態(tài)配置。為了實(shí)現(xiàn)發(fā)射藥工藝、工序技術(shù)和檢驗(yàn)項可動態(tài)配置，將數(shù)據(jù)庫二維表的屬性列中的數(shù)據(jù)放到動態(tài)的行上，根據(jù)發(fā)射藥型號產(chǎn)品建立相應(yīng)的映射關(guān)系和技術(shù)要求、檢驗(yàn)項數(shù)據(jù)元模型，應(yīng)用矩陣變換技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射藥型號產(chǎn)品、工藝工序數(shù)據(jù)、屬性、數(shù)據(jù)類型的用戶動態(tài)可配置化。

3.3 制造信息集成數(shù)據(jù)流模型

系統(tǒng)的總體數(shù)據(jù)流模型如圖3所示，制造過程數(shù)據(jù)流模型首先從生產(chǎn)計劃管理業(yè)務(wù)的年度生產(chǎn)大綱開始、分別到生產(chǎn)過程管理、生產(chǎn)技術(shù)管理、原材料管理、工藝檢驗(yàn)管理、理化分析管理、彈道測試管理、產(chǎn)品辦證管理。同時與物流管理系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)（PCS）形成信息集成接口。

通過信息集成數(shù)據(jù)流模型，將發(fā)射藥生產(chǎn)制造中不同的生產(chǎn)過程通過發(fā)射藥產(chǎn)品、生產(chǎn)計劃集成起來了，形成了從發(fā)射藥生產(chǎn)計劃過程開始、生產(chǎn)過程、技術(shù)、原材料、工藝檢驗(yàn)、理化分析、彈道測試和產(chǎn)品辦證的全過程，最終形成了由主要發(fā)射藥原材料、工藝過程信息、包裝信息和彈道測試的發(fā)射藥產(chǎn)品完整的電子檔案。

4 結(jié)束語

通過有效的信息集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)了發(fā)射藥制造信息的集成。系統(tǒng)應(yīng)用表明，已將某發(fā)射藥制造企業(yè)的發(fā)展計劃部、生產(chǎn)技術(shù)部、特能公司、質(zhì)量保證部、研發(fā)理化中心、彈道測試中心、物流公司等七大部門的生產(chǎn)管理、技術(shù)、質(zhì)量控制等信息集成起來，搭建了生產(chǎn)管理人員、技術(shù)人員、生產(chǎn)人員、檢驗(yàn)人員、理化分析及彈道測試人員之間的信息交流和溝通平臺，極大地提高了發(fā)射藥制造和管理效率。建立起了發(fā)射藥生產(chǎn)制造過程一致、完整的發(fā)射藥制造信息鏈，形成了統(tǒng)一、有效、完整的發(fā)射藥電子信息檔案，增強(qiáng)了發(fā)射藥制造信息的可追溯性和過程質(zhì)量控制；上線運(yùn)行兩年多，已成為某發(fā)射藥制造企業(yè)發(fā)射藥制造過不可缺少的部分，在各種型號發(fā)射藥生產(chǎn)中起到了重要的作用。

圖3 發(fā)射藥生產(chǎn)制造信息集成數(shù)據(jù)流模型

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The development and research of integerated information system of propellant manufactory

TAO Yi-zheng, LI Xing-lan, TANG Ding-yong, JIANG Long

針對發(fā)射藥制造企業(yè)存在的“信息孤島”和“斷點(diǎn)”，應(yīng)用業(yè)務(wù)驅(qū)動方法，分析了發(fā)射藥制造流程、需求，提出了以發(fā)射藥為核心，制造過程為線索的發(fā)射藥制造信息集成總體結(jié)構(gòu)，并給出了制造信息流、信息模型和動態(tài)工藝配置技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射藥制造技術(shù)信息、管理信息和相關(guān)人員的集成，提高了發(fā)射藥制造管理效率和建立完整的產(chǎn)品電子質(zhì)量檔案。

發(fā)射藥；制造信息；系統(tǒng)集成；J2EE

陶以政（1971－），男，四川廣安人，研究員，碩士，主要從事軟件架構(gòu)設(shè)計、企業(yè)信息化關(guān)鍵核心技術(shù)研究工作。

TP391

B

1009-0134(2011)4(下)-0029-04

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(下).09

2011-02-22

中國工程物理研究院學(xué)科發(fā)展基金資助（2010B0403062）