基于MES系統的航空軸承質量檢驗平臺研究

吳 迪，胡亞欣，李 進

（中國航發哈爾濱軸承有限公司 信息檔案中心，哈爾濱 150025）

1 前言

隨著“中國制造 2025”戰略的提出，智慧工廠、智能制造將成為國內航空軸承領域未來發展的一個重要方向。為全面推進數字化轉型當前高端軸承供應商已經開始逐步搭建企業內數字化質量檢驗平臺，對質量檢驗過程、檢測任務安排、檢驗數據記錄、檢驗報告審批及輸出、檢驗數據分析等進行信息化管理。但是獨立質量檢驗系統或是MES系統中標準的質量檢驗功能模塊，都存在與生產訂單適應性差、功能單一、信息獲取不完整、獲取難度大、匹配度低的情況，造成質量檢驗系統缺乏與MES系統有效深度融合，對MES系統支撐能力不足等問題則較為突出。由于上述原因，需要設計一種基于MES系統能夠符合航空軸承制造過程特點的質量檢驗平臺。該平臺搭建能有效提升航空軸承質量實時綜合管控能力與質量檢驗工作效率，同時為后續在工控網內布局檢驗采集系統提供檢驗訂單支撐，加速以數據為初始切入點，打造質量數據驅動的智能管理系統。

2 基于MES系統的航空軸承質量檢驗平臺建設邏輯

2.1 可行性分析

依據航空軸承制造過程核心業務流，以典型質量檢驗過程為模板，以制造及檢驗高度融合匹配為主線，確定以MES中的生產訂單與檢驗工藝路線為中心，覆蓋生產及檢驗管理的相關過程。實現檢驗工作計劃管理、計量檢測監控、檢驗技術狀態管控、返廠情況跟蹤、首件鑒定統計、質量履歷追溯等功能[1]。建設要求應充分做到高度融合、先進性、開放性、高性能、高可擴展性、高可靠性、安全性及易操作性，重點解決質量信息獨立分散交互不足、管理信息滯后及不完整等問題。本研究重點以檢測實驗室為建設藍本進行系統規劃及建設研究。

2.2 需求分析

2.2.1 需求概述

項目總體的建設目標將依據前期MES局部實施和應用經驗，按照數據采集、分析展示、平臺化管理和系統集成等多方面進行全面的規劃和部署。結合MES相關系統的綜合應用，以產品質量及保障過程全面提升為基礎，以質量實時綜合管控為初始切入點，融合業務流程與IT建設相結合。質量檢驗平臺具有任務流轉流程清晰，任務輸入、輸出量較大，數據追溯準確性要求高，數據存儲量大等特點[2]，質量檢驗平臺框架參見圖1。由此，MES系統建立質量檢驗平臺的重點在于實現任務、數據、資源和相關系統接口的管理。

圖1 質量檢驗平臺

2.2.2 功能需求

（1）建立完善的產品質量檢測信息數據平臺，實現可有效追溯的產品質量管理。

（2）實現軸承成品的檢測數據采集、結構存儲和輸出，實現對過程進行質量數據統計評價控制[3]。

（3）實現全過程質量信息透明化、可視化管理，全面顯著提升生產質量信息傳遞效率。

（4）實現成品驗收計劃、成品檢驗工序報表、成品檢驗驗收完成等方面的數字化管理。

（5）實現幾何量計量、計量校準、返廠情況統計、檢驗執行通知單、質量履歷等信息統計管理。

（6）實現產品檢測、計量信息快速查找、不合格品追蹤，為設備計量校準周期提供預警提示，加強設備過程管控，為后續質量信息數據在線分析提供基礎[4]。

2.3 數據流圖

本系統數據流圖參見圖 2。

圖2 頂層數據流圖

3 基于MES系統的航空軸承質量檢驗平臺具體功能開發與實現

本系統支持 B/S 及 C/S 兩種架構訪問方式，系統語言以 java/c/c++/c#/pb/.net 等主流開發語言為主，數據庫采用 ORACLE，同時支持國產化主流數據庫，可進行快速數據庫切換。系統支持windows 7 等主流操作系統及國產化操作系統運行。系統支持二次開發，采用成熟的數據庫開放平臺，保證基于.NET 的網絡系統的可靠性和兼容性。

3.1 頂層搭建

應用層邏輯圖示參見圖 3。

圖3 圖示應用層邏輯

3.2 功能搭建

根據質量檢驗平臺相關業務需求，以業務主線作為功能模塊的劃分，下面對質量檢驗平臺的主要模塊進行詳細介紹。

成品檢驗驗收完成情況包含產品信息，驗收情況，成品軸承產品合格證檢測數據、檢測記錄、驗收材料等質量信息的數字化歸檔等方面,參見圖 4。完成成品軸承檢驗驗收完成情況與檢測記錄、驗收材料等質量檔案的關聯，可以直接查閱檢驗驗收進度及驗收合格后成品軸承的相關質量檔案。質量檔案的數字化歸檔可以實時調閱，極大地方便了后續相關產品的質量清查、首件鑒定等相關工作。

圖4 成品檢驗完成情況報表

成品檢驗工序報表主要含產品信息、在制品狀態、產品狀態、檢驗驗收信息等，參見圖 5。成品檢驗工序報表的數字化展現后，管理人員可以及時了解現場狀態，生產、檢驗排產計劃更加合理高效；工藝人員可以及時發現現場檢驗狀況，及時解決現場檢驗問題；驗收提交人員可以合理安排驗收提交工作。成品檢驗整個流程更加清晰、順暢，保證了檢驗工作的進行。

計量檢驗管理模塊包括幾何量計量，熱、力、電校準計量單元，管理單元統計檢測尺寸信息、零件信息、檢驗數量、檢測日期等信息，參見圖 6。為后續質量信息數據在線分析、產品檢測信息快速查找、不合格品信息追蹤提供基礎。

成品軸承返廠管理單元包含產品信息、返廠原因、復檢情況反饋及進度情況，參見圖 7。便于返廠質量信息跟蹤，過程控制。

圖7 返廠情況統計

3.3 系統拓展性與安全性要求

3.3.1 拓展性要求

MES系統中搭建質量檢驗平臺是一個長期的建設過程，在建設過程中需要不斷地對系統進行完善。系統可以根據在實際使用中的負載情況，對各相關軟件的部署進行調整，所有應用模塊均基于同一數據庫實例，并能夠根據企業的要求進行有效的擴充。服務器端能夠很好地支持Windows 和 Linux 等多操作系統平臺。在數據存儲方面應能夠支持 Oracle 10g 及以上企業版和標準版，并支持非結構化大內容數據的外部存儲，以滿足不斷增加的業務需求和訪問量。

3.3.2 安全性要求

數據安全要求:系統開發遵循編寫安全代碼的規范進行設計開發，最大限度地避免安全漏洞；軟件系統運行應穩定、可靠。應用系統及數據庫能夠支持備份機制和災難恢復，從而避免因機器硬件或支撐軟件出現問題而系統無法使用的情況發生。能夠備份整個數據庫到不同的存儲媒體，并能夠進行方便的系統和數據的恢復[5]。

用戶安全要求：應用程序和數據的安全除了要滿足 BMB17 和 BMB20 所規定的三員管理、登錄、日志等安全手段外，還要能夠對常見的 Web攻擊進行防范，以實現平臺的最高安全性。系統用戶實行集中統一管理，支持 Windows 域用戶賬戶授權機制。

4 結束語

通過在 MES 系統中搭建質量檢驗平臺是為生產過程質量監控與質量管理的信息采集工具。強調控制和協調，實現企業質量管控與質量執行層的雙向信息流交互，覆蓋航空軸承產品從原材料到成品的質量管控過程，從開立工單生產到最后的成品入庫，提供制造執行的現場實時質量控制、質量管理，以及全過程產品質量與制造工藝追溯。實現檢驗計劃與生產計劃之間承上啟下的實時信息通道，使生產質量過程變得透明并可以追溯。