碳纖維復合材料航空產品的質量管理信息化系統研究

張皓彧 楊紹昌 王天立 張維斌

摘要：隨著航空產品制造技術的日趨發展，復合材料因具有比模高、重量輕、可設計性強等能滿足航空產品結構要求的一系列優異特點，在航空產品結構設計與應用中越來越受到重視。本文在閱讀大量國內外技術資料的基礎上，研究了碳纖維復合材料制件的質量控制理論、質量控制方法、質量控制數據的系統分析等方面內容。通過對碳纖維復合材料制件的故障分類，對復合材料制造的工裝材料準備、制造過程控制、最終檢驗交付等進行全過程、系統化分析，總結碳纖維復合材料制件的質量控制要點，根據控制要點進行質量風險提前識別、預防及控制。最終實現航空產品優化工藝過程、質量控制手段有效、穩定產品質量的目的 [1-2]。

關鍵詞：復合材料;質量控制;質量管理;數據分析

引言

從復合材料制件的審圖到制造準備以及投產過程最終檢驗交付全過程都需要監控及管理，本文旨在對碳纖維復材產品故障進行梳理分類、原因分析、制定糾正措施的基礎上，對零件制造過程中產生的故障進行事先預防，做到風險識別、預判以及規避。使制造過程僅受隨機因素監控，能夠及時地發現生產過程中出現的異常因素，排除系統因素從而減少或防止不合格品的產生，降低企業的質量損失，達到控制質量的成本，提高企業的效益和競爭力。

1碳纖維復合材料航空產品質量管理系統需求分析

復合材料產品質量控制是一項多學科、多專業領域的綜合技術，應當全面綜合地考慮各方面的影響作用。隨著航空領域對飛行器復合材料質量控制越來越重視，針對飛行器復合材料的全壽命周期質量控制也形成了一系列標準（文件），其中，以制備過程標準和檢驗測試控制標準為主，這些標準在很大程度上保障了航空器復合材料產品的可靠性。但在產品制造過程中因技術、工裝、技能等影響因素導致產品不合格的問題仍然制約了復材產業向高效、低成本等領域發展。

1.1 基礎數據管理需求分析

生產現場許多問題為重復問題反復發生得不到根本解決，或是發生問題后不知道如何解決，更或是在工藝策劃階段可以避免發生的問題。各種管理過程控制要素的需求亟待解決。

1.2 缺陷原因分析

內部缺陷：孔隙密集、分層缺陷，外部缺陷：尺寸超差、表面質量。

使用魚骨圖，從人機料法環測六方面分析產生缺陷的原因：

由上分析，造成缺陷的主要因素由：人員質量意識淡薄，工裝材料不合格，現場管理不到位，工藝策劃不合理，環境不達標，檢測方法不正確以及自檢專檢不到位等7大因素。

1.3 解決措施分析

針對7大因素制定相應的解決措施，人員質量意識淡薄：進行質量意識培訓及警示教育，提高員工質量意識。工裝材料不合格：嚴控工裝材料不合格，禁止開工。現場管理不到位：編制管理辦法，對現場加嚴管控。工藝策劃不合理：嚴格實行工藝方案評審制度，對編、校、審履職進行考核。環境不達標：產品制造的環境必須嚴格符合相關要求。檢測方法不正確：工藝方案制定包括檢測方案，經評審后實施，充分發掘數字化檢測手段及設備的應用。自檢專檢不到位：制定考核制度約束操作人員制造完成后的自檢、復檢以及專檢履職情況。

2 質量管理系統總體功能設計

質量管理系統是在基于風險識別與預判決策的質量改進模型研究的基礎上，以質量管理部內部管理過程現有系統內積累的數據為基礎，搭建過程可視、管理規范的質量管理看板，為質量數據平臺建設提供支撐。質量看板業務范圍分為質量目標及指標、質量管理體系、產品質量管理、質量改進及質量考核5大業務模塊。

在質量管理中，各層領導可利用收集到的業務質量信息進行分析，以做出正確的判斷和決策，從而落實到具體質量控制及部門基礎工作管理中。所以

打造系統化質量管理系統平臺是質量管理部門對質量業務管理的重要支撐。全面深入的系統應用和準確規范的業務數據是提升質量精益化管理的先決條件，是質量管理數據分析應用的基本保證。

2.1 缺陷分類管理

內部缺陷：孔隙密集、分層缺陷，外部缺陷：尺寸超差、表面質量。輸入復材零件壁板、梁、肋、U型件等繼續故障分析。

2.2管理模型的應用

通過輸入不同類型的零件并進行判斷進行風險識別及預防，降低復材零件的不合格率。

3碳纖維復合材料航空產品質量管理系統的實現

3.1 碳纖維復合材料航空產品質量管理系統實現

通過輸入碳纖維復合材料零件類型進行航空產品質量管理風險預防，故障識別及規避，達到最終產品合格交付的目標。

3.1.1 基礎數據管理功能實現

本質量管理系統是基于大數據技術架構，實現質量相關數據采集、存儲、處理、服務、反饋和管理。

3.1.2 故障分類功能實現

故障分類功能基于故障零件經過檢測及判斷，對輸入故障明晰且可判斷。

3.1.3 故障原因管理功能實現

故障原因管理通過對故障產生的原因進行分類、在故障庫中對比問題從而判斷，要求前期故障庫的數據建立需要覆蓋全面、詳實，故障原因判斷準確并且為根本原因。

4結論

質量管理系統使質量業務數據顯性化，從源頭和動態過程上打下了高效執行的基礎。與此同時，數據顯性化通過實時監控和反饋、糾偏，減少了執行過程中的錯誤和返工，從而降低執行的人力、時間、資源等成本，能夠更好地實現預期目標，提高執行效率。碳纖維復合材料質量管理系統不僅在質量管理相關管理過程中運用，還可以延伸到企業其他經營管理過程，大大提升管理決策效率。

參考文獻

[1]林海波，周靜怡，徐珊，等.我國航天器復合材料質量控制標準分析與探討[J].中國標準化，2020（S01）：6.

[2]凌日文，朱林.復合材料航空產品制造過程質量控制的應用研究[J].質量與可靠性，2013（3）：25-28.

作者簡介：張皓彧（1993-），女，漢族，陜西西安人，工程師，本科，主要研究方向為復合材料零件制造及過程控制等方面。