遙感用印制板組件生產工藝設計數字化研究

北京空間機電研究所 北京 100094

隨著信息技術和制造技術不斷發展，以信息化方式驅動的制造業產品、裝備、工藝、管理、服務的智能化，即智能制造已經成為現代制造業的重要發展方向[1]。數字化在實際的應用中，具有柔性好，成本低，質量高等特點。由于這些優勢，使其成為當前制造業最前沿技術。隨著生產的數字化和智能化，工藝作為生產中的重要環節，傳統的工藝文件與質量記錄形式存在指導性不強、質量記錄信息化程度低、不利于分析與管理等問題。歐美等大型航空航天企業，如波音公司、德國航空航天公司、格魯曼公司等企業的質量管理，都已經實現了質量信息的實時采集與信息傳遞，建立了產品質量的可靠性管理體系[2]。然而國內外學者提出的“敏捷制造、精良生產、可重構生產和快速響應制造”等制造理念大多沒有結合我國軍工企業的現狀[3]。要提高航天的數字化智能制造水平，發展適應智能生產的結構化、數字化工藝設計為其中的一個重要環節。數字化工程在很大程度上使整個制造周期中所涉及的多種信息傳遞與反饋的轉變歷程進行簡化，最大程度的發揮制造的效率，能將生產制造期間的物流、作業等損耗減少到最低[4]。

本文以遙感用印制板組件生產過程的工藝文件與質量記錄為實例，結合數字化、智能化生產要求，設計并建立了基于CAPP、MES系統、電子數據包系統的遙感用印制板組件數字化工藝與質量記錄編制流程，通過工藝設計平臺與MES系統、電子數據包系統的對接，提升工藝文件與質量記錄的信息化、數字化水平，為產品研制過程的質量監控和追溯評估提供高效可靠的數據保障。

1 傳統工藝文件與質量記錄的弊端

傳統工藝文件與質量記錄采用紙質形式，跟隨印制電路板在各工序間流轉，電裝質量記錄卡、元器件登記信息卡等質量數據的填寫依靠手工進行。在工藝設計階段，除了進行必要的工藝設計，工藝人員還需要依據工藝文件編制電裝質量記錄卡片，依據設計文件編制元器件登記信息卡。上述工作的特點為勞動重復、缺乏技術含量。在生產階段，質量數據的手工填寫耗費了大量的精力與時間，并且易出錯、不易檢查。在質量追溯階段，大量的紙質數據不利于數據的查找、分析與統計。因此，工藝設計與質量記錄的數字化能夠有效地提高生產效率。

2 數字化工藝設計模式

2.1 工藝文件與質量記錄的數字化設計

構建了以CAPP、MES系統、電子數據包系統為核心的新一代智能制造信息系統體系架構，打破原有的信息傳輸模式，實現了工藝文件與質量記錄100%無紙化，過程簽署、記錄填寫、質量數據等均在線記錄。工藝設計師在CAPP中創建工藝文件與質量數據要求值，上傳XML格式的文檔給電子數據包系統完成審核并發布、投產。同時實現CAPP與MES系統數據傳輸，將工藝文件傳輸至生產車間。

2.2 工藝文件與質量記錄的數字化具體實現方式

遙感用印制板組件生產數據包包括生產過程中的一系列文檔、表單、數據和記錄組成[5]。我所采用北京軒宇信息技術有限公司開發的電子數據包系統進行質量記錄的編寫、采集與應用。實現了利用模板建立產品質量記錄要求，提高了工作效率；利用模板文件，提高編制、學習文件的效率，多種錄入方式，提高產品數據錄入效率，設置質量數據合并功能，根據需要快速生成新的質量記錄要求，三類關鍵特性管理，提供常用的統計分析圖表，提高工作效率。

通過CAPP系統與電子數據包系統數據傳輸，并與遙感用印制板組件生產工序相結合，實現遙感用印制板組件質量記錄要求值的快速生成，通過CAPP系統與MES系統數據傳輸，實現工藝文件電子化并快速傳輸至生產現場。具體實現流程見圖1。

圖1 工藝文件與質量記錄的數字化具體實現流程

具體實現過程中，為保證質量記錄規范與統一，在系統中每一種需要采集的質量記錄建立統一的模板規范，以確保不同人員編制的質量記錄格式相互統一。其次，要實現對分散在各個生產工序中的質量數據的采集，在產品工藝設計時需進行統籌規劃，在CAPP中對質量數據所在工序進行標記，數據導入到電子數據包系統后實現自動插入所在工序，實現質量數據與工序的自動對應功能。最后，將導入的內容按數據包系統要求完成在線投產后，操作人員在生產現場可以看到需要進行的工序，并且可以在生產過程中進行各個工序質量記錄的數據實時采集。所有生產過程中采集的數據可以隨時在數據應用管理模塊中進行查看產品研制進度、關鍵質量數據顯示、綜合查詢產品信息、分析比對數據。

2.3 元器件信息自動采集

元器件信息的自動采集，包括三方面的內容，一方面是將圖紙中的元器件位號、型號上傳至系統；另一方面是將元器件本身的生產廠家、型號規格等信息進行采集。為實現元器件信息自動采集在物資發放物料時采用人工智能自動點料系統，在物料出庫時，每種物料都配有二維碼，點料系統如圖2所示。

圖2 人工智能自動化點料系統

在進行元器件信息采集時，首先將圖紙元件表上傳至MES系統，實現要求值的采集。在生產現場，操作人員通過手持式終端設備掃碼元器件二維碼，實現元器件自身信息采集。兩方面信息結合形成最終元器件信息登記表。

3 數字化工藝設計模式優勢

采用以CAPP、MES系統、電子數據包系統為核心的新一代智能制造信息系統進行數字化工藝設計，相較于傳統工藝設計模式優勢明顯：

（1）實現工藝文件與質量記錄數字化傳遞和無紙化制造，改變了以往打印、填寫、傳遞、收集的繁雜過程，實現了信息與數據的快速準確傳遞，方便數據的管理與保持，也實現了無紙化的綠色生產。

（2）數字化的工藝設計模式，消除了信息孤島，生產全流程采集的數據可以被實時共享，生產進度、工藝參數等信息可實時、可視化反饋。生產數據分析、統計、處理等能力得到了提高。

（3）目前使用CAPP與電子數據包系統已實現了質量記錄要求值的自動化采集，隨著數字化生產線的不斷建設，信息化采集手段的不斷加強，為實現質量記錄數據全自動采集奠定基礎。

4 結束語

本文結合航天產品精細化質量管理要求以及當前的數字化、智能化生產要求，以遙感用印制板組件生產工藝文件與質量記錄為例，運用信息化手段進行工藝設計，不僅能夠高效的進行產品工藝的傳遞和數據的記錄與應用，還實現了產品質量全流程監控。為提高工藝文件與質量記錄的數字化水平提供了改進方向與思路。