□ 陽(yáng) 波 □ 陳金平 □ 黨敏升

航空工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 西安 710089

1 研究背景

產(chǎn)品數(shù)據(jù)指產(chǎn)品在研發(fā)、制造、銷(xiāo)售、售后服務(wù)全生命周期不同階段產(chǎn)生及應(yīng)用的所有數(shù)據(jù),是制造企業(yè)生產(chǎn)組織和管理的核心資源。構(gòu)型管理是在產(chǎn)品全生命周期內(nèi),以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為組織方式[1],將各階段產(chǎn)品數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái)并進(jìn)行有效管控,確保產(chǎn)品數(shù)據(jù)一致性、有效性、可追溯性、標(biāo)準(zhǔn)化的管理。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理以信息化技術(shù)為基礎(chǔ),以產(chǎn)品為核心,實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)、過(guò)程、資源一體化集成管理,可確保數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確、及時(shí)、可靠、無(wú)冗余、廣泛共享,支持企業(yè)高效、低成本生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)[2]。

飛機(jī)研制技術(shù)含量高、系統(tǒng)復(fù)雜、周期長(zhǎng),對(duì)研制管理工作要求極高[3-4]。飛機(jī)研制有鮮明的行業(yè)特點(diǎn):① 多品種，小批量，產(chǎn)品復(fù)雜等;② 產(chǎn)品數(shù)據(jù)多樣,各機(jī)型數(shù)據(jù)來(lái)源、要求、格式及發(fā)放模式不統(tǒng)一;③ 各機(jī)型產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理方式、環(huán)境存在較大差異。采用多場(chǎng)所異地協(xié)同制造的研制模式,對(duì)飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性提出了更高的要求,對(duì)飛機(jī)制造企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理也提出很大挑戰(zhàn)。可見(jiàn),研究飛機(jī)產(chǎn)品全生命周期各階段相關(guān)業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的需求,分析各類(lèi)數(shù)據(jù)的特點(diǎn),建立一套產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理機(jī)制,將飛機(jī)產(chǎn)品的研發(fā)、制造、銷(xiāo)售、售后服務(wù)有機(jī)聯(lián)系在一起,使各部門(mén)的活動(dòng)協(xié)調(diào)一致,形成一個(gè)科學(xué)、高效的運(yùn)作整體,可以提高企業(yè)整體效益,為飛機(jī)企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化提供有效的數(shù)據(jù)支持[5]。

2 存在的問(wèn)題

目前,我國(guó)飛機(jī)制造企業(yè)，特別是各主機(jī)生產(chǎn)企業(yè)都在不同程度上應(yīng)用信息化系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)制造的集成化和信息化。在應(yīng)用諸如計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、制造資源計(jì)劃等系統(tǒng)后,數(shù)字化制造取得了一定的成果,生產(chǎn)水平有了較大提高[6-7]?，F(xiàn)有的信息系統(tǒng)雖然在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、文檔管理等方面滿足了企業(yè)的需求,但是在產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)管理方面還有很多不足,實(shí)際應(yīng)用中仍缺乏對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)在全生命周期中的狀態(tài)變化及邏輯關(guān)系研究。飛機(jī)制造企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理主要存在四方面問(wèn)題。

(1) 對(duì)數(shù)據(jù)缺乏全生命周期管理的規(guī)劃。隨著產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、制造資源計(jì)劃等信息化技術(shù)在飛機(jī)數(shù)字化研制領(lǐng)域應(yīng)用程度的提高,產(chǎn)品生命周期不同階段會(huì)產(chǎn)生各種不同的物料清單,各類(lèi)物料清單獨(dú)立存在于企業(yè)的各個(gè)信息系統(tǒng)中。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變更時(shí),物料清單通過(guò)串行的方式實(shí)現(xiàn),數(shù)據(jù)的一致性及物料清單發(fā)布的效率很難得到保證[8-9]。產(chǎn)品數(shù)據(jù)在研發(fā)、制造、銷(xiāo)售、售后服務(wù)全生命周期傳遞過(guò)程中,對(duì)信息系統(tǒng)的需求、功能、資源缺乏統(tǒng)一規(guī)劃,導(dǎo)致產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理集成和協(xié)同程度低、效率低。當(dāng)前，飛機(jī)產(chǎn)品多場(chǎng)所分離的協(xié)同研制模式使此類(lèi)問(wèn)題更為突出。

(2) 業(yè)務(wù)流程未完全通過(guò)信息化系統(tǒng)貫通。雖然對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、物料管理、生產(chǎn)計(jì)劃管理、生產(chǎn)執(zhí)行管理、供應(yīng)商管理、售后管理等進(jìn)行了規(guī)劃，并建立了相應(yīng)的信息化系統(tǒng),但是各系統(tǒng)之間缺乏有效的集成,不利于各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞和交換。部分系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳遞依靠手工擺渡,難以保證數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性,導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)存在冗余缺失。

(3) 部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化不徹底。飛機(jī)產(chǎn)品雖采用協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理,但由于設(shè)計(jì)物料清單來(lái)源于不同的設(shè)計(jì)部門(mén)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)格式屬性不一致,既有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也有非結(jié)構(gòu)化文檔、圖紙等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在協(xié)同平臺(tái)同時(shí)存在,模式不統(tǒng)一。技術(shù)單、拒收單產(chǎn)生的零組件,以及成品、線纜接插件、標(biāo)準(zhǔn)件等未進(jìn)行結(jié)構(gòu)化管理,未遵循單一數(shù)據(jù)源原則。頂層工藝設(shè)計(jì)未對(duì)拒收單新增的零組件進(jìn)行管理,經(jīng)常出現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各機(jī)型數(shù)據(jù)需要人工核查一致性的問(wèn)題。

(4) 缺乏相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)管理缺乏相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系,不能有效指導(dǎo)產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)管理。

3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理方案

3.1 管理原則

以物料清單為主線,基于單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源,對(duì)飛機(jī)產(chǎn)品全生命周期中不同階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理。單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源是波音公司在構(gòu)建、實(shí)施飛機(jī)構(gòu)型控制與制造資源管理計(jì)劃時(shí)提出的,通過(guò)建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)的邏輯聯(lián)系,將物理上分布的產(chǎn)品數(shù)據(jù)形成邏輯上的統(tǒng)一整體,為產(chǎn)品數(shù)據(jù)的訪問(wèn)與操作提供唯一的數(shù)據(jù)源,體現(xiàn)了建立在分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)上的集中式管理思想。單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的建立和實(shí)施能夠保證企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)多流向與各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)同步,以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整性、正確性、及時(shí)性、安全性。單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源技術(shù)原理如圖1所示。

3.2 飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)流框架

飛機(jī)產(chǎn)品研制過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生六種物料清單,分別為設(shè)計(jì)物料清單、工藝物料清單、制造物料清單、生產(chǎn)物料清單、交付物料清單、售后物料清單。其中，制造物料清單根據(jù)設(shè)計(jì)物料清單和工藝物料清單構(gòu)建,生產(chǎn)物料清單、交付物料清單、售后物料清單等都依據(jù)制造物料清單構(gòu)建?？梢?jiàn),需要建立以制造物料清單為核心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)流框架如圖2所示。

設(shè)計(jì)物料清單是工程設(shè)計(jì)組織創(chuàng)建的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù),反映產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意圖和內(nèi)容,存儲(chǔ)工程產(chǎn)品及組件的結(jié)構(gòu)關(guān)系與數(shù)量信息,是產(chǎn)品工程數(shù)據(jù)的組織架構(gòu)。設(shè)計(jì)物料清單描述產(chǎn)品的設(shè)計(jì)屬性和裝配層次關(guān)系,包括節(jié)點(diǎn)基本屬性、三維模型、二維圖樣、相關(guān)文檔等，在層級(jí)劃分上包括機(jī)種層、機(jī)型層、專(zhuān)業(yè)層、構(gòu)型配置層、零部件層等。設(shè)計(jì)物料清單是設(shè)計(jì)部門(mén)向工藝、生產(chǎn)、采購(gòu)等部門(mén)傳遞產(chǎn)品數(shù)據(jù)的主要形式和手段,是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的源頭。

工藝物料清單是產(chǎn)品工藝規(guī)劃階段的物料清單,在不含標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)物料清單基礎(chǔ)上添加工藝組合件、零組件分工路線，依據(jù)設(shè)計(jì)文件對(duì)非結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,如技術(shù)單、拒收單新增件、成品等,是進(jìn)行工藝任務(wù)分工和工藝文件編制等工藝準(zhǔn)備的基礎(chǔ)。工藝物料清單對(duì)于組織工藝設(shè)計(jì)、安排生產(chǎn)計(jì)劃、制定采購(gòu)計(jì)劃都具有重要作用,是生產(chǎn)拉動(dòng)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃及成本核算的依據(jù)。

制造物料清單包含產(chǎn)品所有的裝配、制造零組件,反映工藝裝配關(guān)系是否符合工程設(shè)計(jì)要求。制造物料清單在工藝物料清單的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)工藝規(guī)劃,增加資源信息,并按生產(chǎn)模式重新構(gòu)建裝配關(guān)系。制造物料清單包含所有的零組件、標(biāo)準(zhǔn)件、成品、材料等組成單元，以及裝配關(guān)系和數(shù)量配套關(guān)系。

生產(chǎn)物料清單通過(guò)提取單架機(jī)制造物料清單,實(shí)時(shí)獲取計(jì)劃、完工記錄、質(zhì)量記錄等過(guò)程追溯信息，包含產(chǎn)品的層次結(jié)構(gòu)類(lèi)信息、物料信息、資源信息、工時(shí)定額、材料定額等。

交付物料清單在單架機(jī)制造物料清單基礎(chǔ)上,添加質(zhì)量信息、偏離等，形成完整的產(chǎn)品最終狀態(tài)物料清單,代表產(chǎn)品的最終狀態(tài)。

售后物料清單表示飛機(jī)的外場(chǎng)狀態(tài)信息,以設(shè)計(jì)物料清單、交付物料清單為基礎(chǔ),由售后服務(wù)部門(mén)建立符合飛機(jī)產(chǎn)品支援工程特點(diǎn)的飛機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu),以這一產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為核心組織服務(wù)工程過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)數(shù)據(jù),并且與工程更改流程結(jié)合起來(lái),主要數(shù)據(jù)包括備件信息、飛機(jī)維修維護(hù)所需的資源信息等。售后物料清單的構(gòu)建是保證在役飛機(jī)服務(wù)構(gòu)型數(shù)據(jù)一致性及完整性的基礎(chǔ)。

目前,企業(yè)信息化中往往各系統(tǒng)獨(dú)立存在，如何在多系統(tǒng)的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息共享,解決物料清單在多系統(tǒng)中的集成一致性及時(shí)效性等問(wèn)題，顯得尤為重要?；谪灤┢髽I(yè)信息過(guò)程的物料清單信息流,實(shí)現(xiàn)企業(yè)的多信息系統(tǒng)集成,可以達(dá)到數(shù)據(jù)共享,提高數(shù)據(jù)傳遞時(shí)效性和準(zhǔn)確性的目的[10]。

4 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理實(shí)施

4.1 措施

實(shí)施飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的措施主要有三點(diǎn)。

(1) 完善業(yè)務(wù)流程。以物料清單數(shù)據(jù)為主線,對(duì)各業(yè)務(wù)領(lǐng)域不同階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織管理,對(duì)各業(yè)務(wù)領(lǐng)域數(shù)據(jù)產(chǎn)生及使用流程進(jìn)行優(yōu)化,形成合理、可靠的產(chǎn)品數(shù)據(jù)鏈。

(2) 完善產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理文件制度體系。明確產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理內(nèi)容，規(guī)范產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理流程，確定產(chǎn)品數(shù)據(jù)生成、管理、應(yīng)用、維護(hù)、安全等方面的職責(zé)。

(3) 完善信息化平臺(tái)。依據(jù)確定的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理方案和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理規(guī)范制度,提出產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺(tái)所需要的功能，并進(jìn)行完善。

4.2 內(nèi)容

(1) 設(shè)計(jì)制造一體化模式機(jī)型。設(shè)計(jì)構(gòu)建面向制造的設(shè)計(jì)物料清單。在頂層規(guī)劃時(shí),完全繼承所有設(shè)計(jì)物料清單屬性,并在設(shè)計(jì)物料清單基礎(chǔ)上增加工藝路線及工藝零組件,將設(shè)計(jì)物料清單與工藝物料清單合二為一，形成工程設(shè)計(jì)物料清單,作為制造物料清單的唯一數(shù)據(jù)源。以設(shè)計(jì)物料清單為輸入,按消耗式構(gòu)建全機(jī)制造物料清單數(shù)據(jù),包含頂層裝配單元，以及裝配單元下所有的零組件、標(biāo)準(zhǔn)件、成品、材料等。

(2) 設(shè)計(jì)制造分離模式機(jī)型。構(gòu)建完整的全機(jī)結(jié)構(gòu)化工藝物料清單,基于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)物料清單,依據(jù)圖紙、技術(shù)單、拒收單添加新增零組件和成品數(shù)據(jù),或者調(diào)整相關(guān)零組件的有效性,形成符合設(shè)計(jì)圖紙要求的完整工藝物料清單數(shù)據(jù),作為構(gòu)建全機(jī)制造物料清單的數(shù)據(jù)輸入。以工藝物料清單為輸入,自頂向底消耗式統(tǒng)一構(gòu)建全機(jī)制造物料清單,包含裝配單元、裝機(jī)部件、裝機(jī)零組件、零件等,生產(chǎn)單位按構(gòu)建好的制造物料清單編制裝配指令。某飛機(jī)產(chǎn)品全機(jī)結(jié)構(gòu)化工藝物料清單如圖3所示，其中，P1為裝機(jī)部件,P2、P5、P6、P7、P8為裝機(jī)零組件,P3、P4為零件。

5 結(jié)束語(yǔ)

飛機(jī)的研制技術(shù)含量高、系統(tǒng)復(fù)雜、周期長(zhǎng),只有有效實(shí)行全生命周期各階段物料清單的統(tǒng)一管理,才能對(duì)整個(gè)飛機(jī)的研制過(guò)程和構(gòu)型進(jìn)行有效控制。筆者對(duì)飛機(jī)制造企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理進(jìn)行了研究，打破了傳統(tǒng)物料清單串行管理方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)飛機(jī)產(chǎn)品全壽命周期物料清單數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化管理。這樣做可以為飛機(jī)制造企業(yè)的研制過(guò)程管理和信息化建設(shè)提供有效數(shù)據(jù)支撐。