發射藥制造信息集成系統研究與開發

陶以政，李興蘭，唐定勇，姜 龍

（中國工程物理研究院 計算機應用研究所，綿陽 621900）

發射藥制造信息集成系統研究與開發

陶以政，李興蘭，唐定勇，姜 龍

（中國工程物理研究院 計算機應用研究所，綿陽 621900）

0 引言

發射藥制造工業是一類特殊的流程工業，其生產過程是連續生產和間歇式批量生產交替的混合過程，所用原材料有毒有害，生產制造過程易燃易爆，對生產安全和產品質量要求很高。發射藥生產制造企業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、執行層，每層各自負責自己職責范圍內的工作。發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”、無法實現協同制造，具體表現為：1）缺乏有效、統一的制造信息集成平臺；2）發射藥制造信息一致性、連貫性差，從生產技術準備、原材料、生產工藝、成品包裝、彈道測試到產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，沒有進行有效集成；4）信息可追溯性差，沒有形成完整產品電子檔案[1]。

為解決發射藥制造中部門協同、部門之間出現的“信息孤島”和“斷點”等問題，研發以發射藥為核心，制造過程為線索，利用J2EE技術，采用RUP方法進行了制造信息集成系統的研究開發[2,7-9]。

1 發射藥生產制造流程

制造過程中在同一生產線上要生產多個型號的發射藥產品，生產調度必須要知道生產從什么時間開始，何時結束，必須掌握生產設備的運行情況，物料、安全保障措施、產品質量或生產技術準備狀況信息等，因此，指揮控制中心在接收到相關生產指令后，向技術管理、質量保證、安全控制、物流控制、設備控制、能源綜合平衡等部門及時發出需求計劃，各部門據此提出應對計劃，并報指揮控制中心評審確認后執行，同時生產指揮控制中心接收現場過程控制系統和其他相關功能模塊上傳的過程控制管理信息。通過對計劃和實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計劃，決定是否修改發出的需求計劃。發射藥產品生產制造作業計劃一旦確定，工藝和工序作業順序隨之確定，生產制造管理流程進入過程控制層的作業管理通用模式[1,4-6]，某發射藥生產制造協作流程如圖1所示。

2 發射藥制造信息集成系統需求

發射藥制造信息集成系統主要包括兩部分的內容，其一是發射藥生產制造企業網絡基礎設施建設；其二是發射藥制造信息集成系統和控制系統，包括生產計劃、技術、生產工藝過程、產品質量、理化分析、彈道測試過程的信息管理等內容。本文主要針對發射藥制造信息集成系統的需求進行說明。

圖1 發射藥生產制造及管理流程

1）生產計劃管理需求，生產計劃部分根據生產任務合同，編制年度總生產計劃，將總計劃分解下發到生產處、分廠、科研所及相關部門，并按月考核。同時合同可以變更要求，及時對生產計劃進行調整調整，在計劃管理系統中，將制定全廠計劃管理模板，實現具體項目計劃的交互式定制與調整、子計劃和生產任務的分解、人員及資源的分派、計劃的增加、刪除與調整、進度的跟蹤與監控、所有項目計劃的分類匯總統計與報表等功能，同時，對生產月計劃完成情況進行統計。

2）技術管理需求，主要實現產品分類管理、工藝參數及工藝文件管理，產品配方管理和結構管理；工藝技術文件管理，根據產品配方以及各種配方比例和工藝過程卡，建立完成的產品技術文件。

3）工藝過程管理，針對不同型號發射藥生產制造工藝，建立不同的工藝、工序和工藝生產技術要求，以及檢驗參數及要求，建立發射藥型號生產批次、生產數量、生產日期等情況。

4）理化分析管理，根據發射藥生產制造全過程理化分析要求，能夠對發射藥生產制造原材料、半成品、成品等進行理化分析、記錄理化分析結構和出具理化分析證明書。

5）彈道測試管理，針對不同型號、批次發射藥生產情況，系統能夠根據導彈測試結構進行導彈測試信息記錄、導彈測試報告和彈道測試過程管理。

6）檢驗辦證管理，根據發射藥生產制造合同和客戶要求，建立發射藥生產制造過程質量檔案和主要工藝資料，形成完整的發射藥生產制造電子檔案。

7）控制信息集成，發射藥制造信息集成系統需要集成發射藥制造PCS（Process Control System）信息，如溫度、濕度、壓力等內容；同時需要集成安全基礎設施CA系統的USB Key和協同辦公以及與物料管理系統等信息集成。

3 發射藥制造信息集成系統設計

3.1 制造信息集成系統總體結構

根據發射藥型號產品和生產過程特點，發射藥制造信息集成系統總體功能架構如圖2所示，通過“謀、管、控、知”的層次將制造信息集成。

圖2 發射藥制造信息一體化集成系統總體功能結構

1） 過程控制(PCS)系統，在結構的最下層，是發射藥生產制造的生產線及自動化測量設備，實現測量信息感知、生產過程控制（DCS、PLC、智能儀表等）等功能。

2） 制造信息集成平臺，實現發射藥制造過程的決策、策劃、生產計劃、生產制造和相關過程活動管理。包括生產計劃及調度、原材料、生產技術、工藝過程、工藝檢驗、理化分析、彈道測試和產品辦證等管理中功能。同時還包括一個發射藥制造信息集成總線，該總線完成發射藥生產制造信息集成平臺中各個模板的數據集成、應用集成和流程集成。

3） 制造信息集成門戶，集成門戶提供對發射藥過程控制系統、集成平臺、其它系統的統一門戶，統一用戶管理、基于CA的用戶認證等功能[3]。

3.2 動態工藝配置及制造信息自定義

在發射藥生產制造信息集成系統中，由于發射藥產品型號種類繁多，不同型號產品生產制造過程工藝不同、不同工藝對應不同的工序、不同工序要求的生產要求和檢驗項目也不固定，不同工藝、工序包含的技術要求數量和屬性都是不同的，針對發射藥工藝、工序的技術和檢驗項目可變的情況，要求用戶能夠動態可配置，而關系數據庫的結構不能滿足要求，會造成三方面的困難：一是運行時創建數據表、二是數據表的劇增，三是不能適應發射藥產品的動態變化，不利于發射藥型號產品工藝的動態配置。為了實現發射藥工藝、工序技術和檢驗項可動態配置，將數據庫二維表的屬性列中的數據放到動態的行上，根據發射藥型號產品建立相應的映射關系和技術要求、檢驗項數據元模型，應用矩陣變換技術，就可以實現發射藥型號產品、工藝工序數據、屬性、數據類型的用戶動態可配置化。

3.3 制造信息集成數據流模型

系統的總體數據流模型如圖3所示，制造過程數據流模型首先從生產計劃管理業務的年度生產大綱開始、分別到生產過程管理、生產技術管理、原材料管理、工藝檢驗管理、理化分析管理、彈道測試管理、產品辦證管理。同時與物流管理系統、過程控制系統（PCS）形成信息集成接口。

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

4 結束語

通過有效的信息集成技術實現了發射藥制造信息的集成。系統應用表明，已將某發射藥制造企業的發展計劃部、生產技術部、特能公司、質量保證部、研發理化中心、彈道測試中心、物流公司等七大部門的生產管理、技術、質量控制等信息集成起來，搭建了生產管理人員、技術人員、生產人員、檢驗人員、理化分析及彈道測試人員之間的信息交流和溝通平臺，極大地提高了發射藥制造和管理效率。建立起了發射藥生產制造過程一致、完整的發射藥制造信息鏈，形成了統一、有效、完整的發射藥電子信息檔案，增強了發射藥制造信息的可追溯性和過程質量控制；上線運行兩年多，已成為某發射藥制造企業發射藥制造過不可缺少的部分，在各種型號發射藥生產中起到了重要的作用。

圖3 發射藥生產制造信息集成數據流模型

[1]扈小丹, 王永初. 特種含能材料制造MES系統的設計[J].自動化儀表, 2007.4, 28(4): 40-42.

[2]陶以政, 吳志杰, 等. 基于J2EE的Web應用表示層架構研究, 計算機應用研究[J]. 2005增刊, 660-661.

[3]陶以政, 吳志杰, 唐定勇, 等. 基于USB Key的J2EE 雙因素認證系統[J]. 兵工自動化, 2009.9, 28(9): 87-91.

[4]黃河清, 俞金壽. 面向流程工業的MES及其關鍵技術[J].自動化儀表, 2004.1, 25(1): 10-15.

[5]黃河清, 俞金壽. 流程工業CIMS與離散工業CIMS的多方位對比[J]. 華東理工大學報, 2001, 27(5): 480-484.

[6]陳靜, 杰等. 基于擴展BPR的企業敏捷生產計劃運作[J].信息與控制, 2003.8, 32(4): 304-308.

[7]Sun Microsystems, Inc. .Simplified Guide to the Java? 2 Platform Enterprise Edition [EB/OL]. http://java.sun.com/j2ee/reference/whitepapers/j2ee_guide.pdf.

[8]Apache Software Foundation. User and Developer Guides[EB/OL]. http://struts.apache.org// struts-doc-1.2.8/index.html.

[9]hibernate Hibernate Reference Documentation[EB/OL]http://www.hibernate.org/hib_docs/ reference/zh-cn/pdf/hibernate_reference.pdf.

The development and research of integerated information system of propellant manufactory

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

針對發射藥制造企業存在的“信息孤島”和“斷點”，應用業務驅動方法，分析了發射藥制造流程、需求，提出了以發射藥為核心，制造過程為線索的發射藥制造信息集成總體結構，并給出了制造信息流、信息模型和動態工藝配置技術，實現了發射藥制造技術信息、管理信息和相關人員的集成，提高了發射藥制造管理效率和建立完整的產品電子質量檔案。

發射藥；制造信息；系統集成；J2EE

陶以政（1971－），男，四川廣安人，研究員，碩士，主要從事軟件架構設計、企業信息化關鍵核心技術研究工作。

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科發展基金資助（2010B0403062）