航空產品的在線檢測研究與應用

張敏 趙梓淇 張敏濤 高戰輝

摘 要 航空產品呈現多品種、小批量的生產模式，且在科研生產呈現快速研制、多型號并存的常態。裝配面臨快速換線，產品種類差異大，全數據交檢，交檢等待時間長等現象，無法滿足產品交付周期短、質量標準要求高等需求，迫切需要改變生產組織方式和裝配模式。國際先進航空企業通過對在線檢測系統的研究與利用，形成線內自檢等方式，使用信息化、智能化手段從而提高交檢效率，縮短制造周期，從根本上改變傳統的制造方式，提高產品裝配制造水平。

關鍵詞 系統工程;在線檢測;影像識別

1 航空產品交檢現狀及問題

目前多品種、小批量產品交檢模式為，將產品按照模塊化劃分，分配到不同的生產班組，在固定區域進行裝配與檢驗，按照相關的技術要求對產品進行交檢，由于航空產品的批次數量少，且不同產品間的差異較大無法使用統一的交檢方式，且不同產品間的技術差異也大，需要相關業務水平能力，不可相互替代，交檢資源相對固化，不能根據生產任務進行快速有效的調整，容易形成交檢等待現象，且不同產品的交檢節奏與交檢節拍不同，交檢過程成為生產的巨大瓶頸點[1]。

2 對所建設系統進行參考定義

針對上述的問題，通過理論結合我公司多年來的實踐經驗，發現，流水線式的交檢模式及其不符合多品種、小批量的生產組織模式，裝配線上的產品常常需要進行換線，且不同產品功能、性能差異較大，所以系統需要針對不同的檢測內容進行分析，針對不同的檢測內容做出不同的檢測方法，這里使用系統工程的方法論對系統進行論述[2]。

3 利用系統工程的手段進行系統性的分析

3.1 系統邊界

根據黑盒理論，構建我們希望系統形成的功能單元，對實際操作過程的輸入、輸出、使能相關項的梳理得出，系統的邊界應在如下黑盒內。系統的輸入項為裝配過程的所有組成產品的項或支持產品的裝配項，系統的使能項為使用設備的操作人員及組成系統的相關設備，系統應符合相關的保密要求同時工藝文件對系統同樣存在約束。

3.2 需求定義

（1）識別利益攸關者

根據邊界圖所示，該課題所研究的邊界圖包括四大部分：輸入、輸出、約束、使能，根據第五個部分的內涵分析本課題的參與者，如下表所示：

（2）利益攸關者需求

經過調研、座談等方式，收集利益攸關者需求，并對各個需求進行分析，最后得出如下7項功能需求。

功能需求①系統應具備可視化終端顯示拍照內容的功能;功能需求②系統應具備區分產品（產品編號、工序號、工道號等）信息的功能;功能需求③系統應具備檢測內容打印的功能;功能需求④系統應具備檢索相關檢測內容的功能;功能需求⑤系統應具備記錄標準作業的功能;功能需求⑥系統數據庫內存信息可被CAPP系統調用的功能;功能需求⑦數據庫內存儲信息被MES系統調用的功能;

（3）對需求活動進行描述

對各功能需求進行活動描述，繪制需求活動流程圖：

功能需求①系統應具備可視化終端顯示拍照內容的功能;

系統對檢測內容可視化顯示的內容，檢測內容清洗可見，便于對檢測內容的復檢、復查等要求。

功能需求②系統應具備區分產品（產品編號、工序號、工道號等）信息的功能;

在檢測同種產品相同工位檢驗內容時，易造成產品信息的混淆，應有一種辦法區分產品信息，將所有產品的信息及檢驗工位錄入到系統的數據庫中，對相關內容進行檢測時從資料庫中調取相應的產品信息，在檢測完成后，僅輸入產品編號后，進行系統檢測。

功能需求③系統應具備檢測內容打印的功能;

通過MES系統，大多數的檢測內容信息已實現電子化，但是在部分場景下，仍需要紙質版的文件，所系系統需對檢測內容進行打印。

功能需求④系統應具備檢索相關檢測內容的功能;

檢索內容需被調用時，系統應具備檢索相關檢測內容的功能。

功能需求⑤系統應具備記錄標準作業的功能;

記錄高級技能人員的操作過程，并將記錄的信息上傳至系統數據庫，可在裝配時調取相關產品的裝配過程或裝配難點的操作過程，對人員進行培訓，具有動態標準作業指導的功能。

功能需求⑥系統數據庫內存信息可被CAPP系統調用的功能;

由于該系統需具備一定的迭代功能，所以系統輸出的數據庫中的檢測內容可被CAPP系統調用，用于細化工藝規程的功能。

功能需求⑦數據庫內存儲信息被MES系統調用的功能;

系統不具備直接輸出產品質量證明文件的功能，系統的質量證明內容可被MES（裝配）系統調用的功能，方便后續電子版裝試記錄直接調用裝配過程檢測內容的功能。

（4）系統運行場景

根據系統的邊界圖及各功能需求流程圖及上述過程對利益攸關者相關需求的分析，構建初步的系統運行場景圖，綜合需求分析中的一級活動要素，形成系統的整體框架[3]。

4 結束語

檢測系統，作為未來裝配不可或缺的一個系統，它通過直接安裝在生產線、生產單元上的設備，利用軟測量技術實時檢測、實時反饋，以便更好地指導生產，提升檢驗效率，大大減少了不必要的浪費，對多品種、小批量的生產模式，由在線檢測向離線檢測的模式進行轉變，通過機械化、信息化、智能化的手段替代原有人工檢驗，經過數據的累計，最終形成產品檢測數據庫，從供應、機加到最終的裝配，最終達到大數據運行的能力，通過各個零件間的尺寸配合等相關參數，進一步提高質量的穩定性，提升質量與生產效率。

參考文獻

[1] 張新國.系統工程手冊：系統生命周期流程和活動指南[M].北京：機械工業出版社，2013：201.

[2] 劉玉慧.復雜曲面數字化在線檢測系統的關鍵技術研究[D].武漢：武漢理工大學，2010.

[3] 愛德華·克勞利.系統架構：復雜系統的產品設計與開發[M].北京：機械工業出版社，2016：31.