民用飛機制造紀實數據的研究及應用

陶 琳 邱明泉

（上海飛機制造有限公司，上海 201324）

1 緒論

1.1 研究背景

制造符合性檢查作為適航管理的一個重要環節，涉及產品的設計、材料、制造、工藝、試驗、使用等各個方面，對最終產品的適航符合性驗證發揮著重要作用，是保持產品構型文件完整性與產品符合性的重要手段。

工程設計部門按照結構、系統等要素，從設計視角開展產品設計，以工程數據集（工程圖紙等）表達并傳遞設計方案，制造工藝根據飛機的工藝特征和裝配流程進行工藝規劃，以裝配大綱組織進行實際生產裝配，最終保證產品制造構型與設計理論構型的符合性與一致性。

因此制造符合性控制技術貫穿整個產品的制造全生命周期，在設計EBOM到制造MBOM重構、制造MBOM到產品制造的全過程控制、產品制造完成的階段性符合性比對（如供應商部件交付、全機總裝等）均需要保證制造符合性控制的介入，使整個產品在過程與結果驗證時均能滿足產品一致性的要求，并最終通過單機實物紀實清單進行表達與審查。

1.2 國內外研究現狀

國內飛機制造企業在信息技術創新的應用上已經進入深水區，在飛機制造企業逐步應用了CAPP、DMU、PDM、ERP、MES等管理系統，大幅度提高了產品制造過程的信息化管理水平，但是由于系統之間的信息建設工作分階段逐步完成，導致大量企業存在數據煙囪、信息孤島等現象，需要通過人工識別并確認不同數據字段、不同信息流之間的符合性結果。

從整個飛機制造行業的現狀來看，國外如波音、空客公司按照TC的基線方式開展審核，定期對增量的更改進行審查，在單機符合性階段僅確認偏離部分，不對單機的紀實數據進行專項審查。國內的航空制造企業一般在飛機交付前開展針對全機零組件的專項符合性檢查，需投入大量的人力資源，以較長的周期對實物狀態與產品設計要求的一致性進行確認。

1.3 研究內容及意義

飛機制造過程的信息流動是非常復雜和冗余的，經過了采購管理、零件生產管理、出入庫管理、裝配管理、系統測試、訂單管理等過程，導致了不同系統之間的交互效率低與數據關聯無法有效銜接的情況，一旦飛機進入批產階段，需要投入的人力資源成本將隨產量的爬坡線性提高。因此，飛機制造符合階段性的紀實數據管理是飛機制造領域的一個關鍵環節，如何對制造紀實數據進行有效的識別與確認，提高飛機生產效率，縮短交付周期已經成為飛機制造企業所面臨的重大挑戰。

本文對飛機制造紀實數據的研究與應用就是為了構建一套全面支持飛機全過程紀實數據流管理并能適應現代飛機生產分工與裝配模式的符合性應用技術，通過對紀實數據的治理、對紀實數據的集成，研究面向飛機架次的紀實數據服務應用，最終可面向高產能的實現快速、高效、準確的飛機符合性技術。

2 飛機制造符合性方案研究

2.1 元數據定義

飛機產品數據在通過單一產品數據源發放后，基于生產過程，演變成相對穩定的數據集組織方式，在不同的業務過程、表單中數據集的形式與表達均存在數據異構性差異。

因此需要通過將件號作為元數據定義，通過以產品實體的最小顆粒度作為單元，對紀實類數據的范圍和關系進行梳理，并以元數據為核心聚合、銜接各類異構數據集。

2.2 件號與BOM、文檔的約束

飛機制造企業的BOM管理與文檔管理始終是產品數據管理的核心，在件號被定義為元數據后，為了保證數據的變更與演進，在每一個信息流上都得到準確的識別和跟蹤，必須保證件號與BOM主屬性、件號與文檔主屬性的一致性、唯一性、實時性、有效性、交互性、可讀性的約束關系，正是基于該數據關系的確定性演進，通過件號的紐帶作用，才可以將飛機產品實物紀實數據同工程定義的數據集建立起可靠信息流關系，并給最終的產品符合性提供滿足可靠性需求的數據集。

2.3 面向件號的紀實數據模型

飛機制造符合性的基礎是數據完整性，即從制造生產過程全生命周期的角度出發，充分考慮過程數據的種類和分布，并根據輸入輸出關系設定數據標準，定義標準化、結構化的數據集，通過件號的主字段/次字段的關系、件號之間的關系以及產品BOM與文檔的映射關系，建立起一套基于件號的紀實數據模型。

3 單機實物紀實數據治理

3.1 單機實物紀實數據梳理范圍

飛機符合性相關紀實數據梳理工作需將制造過程中全生命周期的數據表單，包括但不限于表1所示數據。

表1 單機實物紀實數據梳理范圍

一般而言，飛機制造企業的紀實數據主要分布于VPM系統、PDM系統、MES系統、ERP系統，對于全生命周期紀實數據而言應采取應收盡收的原則，對各系統的數據進行XML格式的解析，根據不同系統架構下的異構性數據進行抽取，并將件號的元數據作為主數據模型，以定義過的數據標準化的形式進行結構化轉錄，作為單機紀實數據的支撐。

3.2 紀實數據結構化治理內容

飛機符合性相關紀實數據治理工作主要包括數據接口、數據定義、數據抽取、數據結構化等主要過程，包括但不限于以下表2方面。

表2 紀實數據結構化治理內容

3.3 紀實數據結構化治理模板

見下表3。

表3 紀實數據結構化治理表述模板

4 單機實物紀實數據集成

4.1 單機實物紀實表的定義

“單機實物紀實表”應包含全機（包括主制造商及機體供應商）所有的零組件（自制件）、成品件（不包含標準件、飛走化工、輔材等）；內容應包括“零組件件號”“理論版本”“裝機版本”“數量”“下級工藝裝配”“零件代碼”“制造路線”“使用路線”“制造輸入”“備注”。

（1）“零組件號”：工程零組件號；

（2）“理論版本”：工藝文件要求裝機的零組件版本；

（3）“裝機版本”：工藝文件實際裝機的零組件版本；

（4）“數量”：工藝文件要求裝機的零組件數量；

（5）“下級工藝裝配”：安裝該零組件的工藝文件編號；

（6）“零件代碼”：工藝策劃時零組件所分配的零件代碼；

（7）“制造路線”：零組件的制造單位；

（8）“使用路線”：零組件的使用單位；

（9）“制造輸入”：零組件的安裝輸入類別；

（10）“備注”：用于說明特殊情況。

4.2 紀實數據中心的構建

4.2.1 紀實數據中心構建原則

（1）明確構建紀實數據的要素都來自哪些系統，并確定所需數據字段，根據不同的系統制定集成服務；

（2）明確集成數據服務的觸發機制，可手工觸發或者自動觸發數據傳輸，在單架次飛機裝配和生產過程中，或者按照用戶觸發的方式，將紀實數據傳到單機構型紀實的數據中心；

（3）明確紀實中心每一個紀實表單的數據字段、數據標準，明確數據邊界。

4.2.2 紀實數據配置

紀實數據中心的用戶權限是可配置的，通過預定義紀實標準表權限、預定義紀實數據字段權限，實現為用戶提供根據權限定義的差異化數據輸出表單與數據字段。

4.2.3 紀實數據中心搭建

（1）建立紀實數據管理：通過紀實數據服務，以單機零組件清冊為基礎，將必要的工程數據、工藝數據、供應商交付數據、生產執行數據和生產偏離數據，以單架次的形式存放到紀實數據中心，數據之間通過零組件號、版本、件號信息關聯（支持人工導入單架次基礎數據）。

（2）在紀實數據中心可輸入架次條件，查詢單架次飛機的紀實數據，展示單機紀實的詳細單項數據。

（3）紀實數據查詢：用戶可以通過數據紀實管理模塊，按需查詢單架次紀實數據。

5 單機實物紀實數據服務

5.1 單機實物紀實數據迭代

以某型號飛機為例，其單機實物紀實的數據迭代步驟如下：

（1）提取制造端接收的單架次有效工程更改清單；

（2）提取后依據產品定義完成版本等效計算；

（3）提取后保留零組件號、版本、等效版本、適用架次；

（4）使用上述處理過的單架次工程更改清單與單機零組件清冊進行比對，以零組件號為對象進行零組件號、版本/等效版本的匹配，比對結果分為“OK”“版本差異”“單架次工程更改清單需刪除”；

（5）應用歷史架次的工程更改清單與單機零組件清冊差異比對核查及評估結果，以“零組件號+版本/等效版本”進行匹配，對（4）得到的差異項進行標注；

（6）在（5）的結果上，以“零組件號+版本/等效版本+架次號”為對象，在生產數據中進行匹配并提取出相應工藝文件，做好存檔記錄；

（7）應用歷史架次的工程更改落實清冊，以“零組件號+版本/等效版本”為對象與（6）進行匹配，在（6）的基礎上增加歷史架次的工程更改落實清冊中與（6）的“零組件號+版本/等效版本”一致的歷史架次落實數據，比對兩者間的生產數據的差異，并對差異進行存檔記錄；

（8）應用工程更改落實記錄數據，以“零組件號+版本/等效版本+架次號”為對象與（7）進行匹配，在（7）的基礎上增加工程更改落實記錄中與（7）中當前架次的“零組件號+版本/等效版本+架次號”一致的工藝數據和/或生產數據，比對（6）與（8）結果的差異，并對差異進行存檔記錄；

（9）對上述差異項標注“需核查”，此處需人工確認，核查完畢后由核查人員對當前架次的落實情況、生產數據、其他說明等信息進行補充或修改，并進行保存、上傳。

最終系統保存所有信息：機型、架次號、實物紀實數據版本、零組件號、零組件版本、等效版本、適用架次、工程更改接收日期、單機零組件清冊（零組件號、零組件版本）、當前架次有效工程更改清單與單機零組件清冊比對結果、歷史架次有效工程更改清單與單機零組件清冊差異評估結果、歷史架次號、歷史架次落實類型（如已落實、無須落實等）、歷史架次生產數據、歷史架次其他說明、當前架次落實類型（已落實、無須落實等）、當前架次生產數據、當前架次其他說明、當前架次落實類型和生產數據與歷史架次落實類型和生產數據差異結果、當前架次工程更改落實記錄（落實類型、工藝數據和/或生產數據、其他說明）、當前架次落實類型和生產數據與當前架次工程更改記錄差異結果、核查人、核查處理日期。

5.2 實物紀實數據服務功能

（1）紀實數據抽取：用于抽取單架次PDM、MES、ERP等系統紀實數據表；

（2）紀實數據清洗：用于對抽取的單架次紀實數據進行清洗，替換原人工處理的步驟；

（3）紀實數據聚合：將件號作為元數據，聚合清洗完成的構型紀實數據，形成單機紀實結果；

（4）紀實數據比對：將制造端構型紀實數據與工程數據匹配，建立索引關系，替換原人工處理的構型比對、構型差異分析、步驟；

（5）紀實差異分析：將人工確認的制造重構過程中產生的差異收集，形成等效庫，為后續架次核查進行推送；

（6）紀實工作多用戶處理：平臺具備多用戶同時處理，實現平臺化處理，大幅度降低門檻，使得飛機批產速率進一步提升后，在不增加人力資源的情況下，實現構型紀實、制造符合性工作并行。

6 結語

基于對民機制造構型紀實數據的研究，可有效支撐制造符合性完工聲明的工作，應用實物紀實數據服務功能對企業工作模式進行了全方位的效率提升、質量提升、工時縮短。在工程更改落實清冊、裝機設備落實清冊制造符合性工作中的主要收益如下：

（1）效率提升：單架次平均符合性工作周期顯著縮短；

（2）使用人員低門檻：業務人員門檻顯著降低；

（3）精簡作業流：通過流程電子化精簡作業流程；

（4）數據準確性提高：通過結構化數據集成準確率可達100%。