面向航天標準件產品的企業生產制造數據庫建設思路

劉蘇 孫千惠 王昌輝 趙碩

（首都航天機械有限公司， 北京， 100076）

航天標準件 （以下簡稱標準件） 是指為航天產品配套的、 按照相關標準制造的機械類通用系列產品， 一般包括： 緊固件、 鉚釘、 管路附件、軸承、 卡箍、 密封件、 快卸鎖等， 達上千種產品。 標準件作為航天制造企業中使用數量最多的通用件， 品種規格繁多， 分布在各種型號、 各類部組件產品當中應用， 其可靠性直接決定了最終航天產品本身的質量及壽命。

標準件其執行標準類別可分為： 國家標準、國家軍用標準、 航天行業標準、 航空行業標準、院標準及其他部、 所、 廠標準等標準件。

面對航天產品精益生產模式的轉型， 標準件產品的加工信息、 技術狀態把控、 精準投產量、質量信息追溯的需求顯得尤其迫切， 單純依賴人工派發生產任務、 開具質量合格證明書的管理模式已無法完全滿足產品數據源統一、 質量可追溯的要求。 應采用信息化手段， 搭建航天標準件生產制造數據庫， 從源頭上把控標準件信息， 面向企業所有業務單元的數據共享， 全面提升標準件產品的全生命周期的數據管理。

1 標準件生產制造數據標準化

1.1 標準件生產制造數據信息管理現狀

依據標準件生產制造驗收標準文件， 其生產制造環節涉及的基礎數據信息主要包括： 標準牌號、 名稱、 規格、 材料、 表面處理、 性能等級等。 目前型號生產管理中常出現標準件數據不標準的問題， 主要分為3 種情況。

a）輸入格式規范性問題： 例如， 標準件規格中以 “*” 號代替 “×”， 標準件的牌號與規格中間是否輸入空格隔開、 標準件牌號字母大小寫等。

b）錄入的標準件信息不完整問題： 比如在下發標準件投產任務時， 標準牌號中沒有明確標準的年代號， 亦或缺失了某項規格尺寸。

c）設計選用的標準件超標問題： 在產品選用標準件過程中選擇了超出標準范圍內的標準件尺寸， 主要包括直徑、 長度、 厚度等超出標準規定的范圍。

標準件生產制造數據的不標準， 導致了在制造過程中加工參數信息的不一致， 上下游工藝要求及采購等業務環節出現數據錯誤， 最終使得標準件產品信息難以查詢、 統計、 配套及追溯， 對標準件的生產管理、 配套管理、 技術狀態把控、成本核算工作都帶來較大影響。 因此， 標準件生產制造數據庫的建立要首先解決數據信息標準化的問題， 同時確保所有使用人員在各環節工作中， 其選擇輸入或輸出的標準件信息全部來源于一個數據庫。

1.2 標準件基礎數據信息建立

基于信息化系統， 將標準件的基礎數據信息進行結構化處理， 設定企業專用的數據錄入準則， 將企業常用的標準件信息標準化， 數據信息錄入主要依托標準文本信息為主， 同時根據企業需求增加或完善標準數據庫中的數據內容。 標準件生產制造數據信息結構見表1。

表1 標準件生產制造數據信息結構

a）標準號錄入準則： 標準件的標準號主要由標準牌號和年代號組成。 標準牌號應與標準號保持一致，年代號統一采用阿拉伯數字四位進行標識， 遇有上級標準文本中標準年代號為兩位，與基礎數據庫中年代號四位不一致時， 默認技術狀態一致， 產品實物可等同使用 （如： GB 930—88 與GB 930—1988 相同）。

b）標準件名稱信息錄入準則： 標準件名稱錄入信息應與標準文本保持一致， 不建議采用簡稱形式。

c）規格的信息錄入準則： 以標準正文中的標準規格示例進行錄入。

d）標準件材料信息錄入準則： 當標準文本中材料信息為具體材料牌號時， 可直接錄入數據庫中， 當標準文本中對于標準件材料信息僅明確類別 （如： 鋼、 不銹鋼、 有色金屬） 時， 建議按標準件生產制造車間設立材料優選規則， 如可以明確材料牌號時， 盡量細化至具體牌號， 如可以采用多種材料生產加工時， 可將一條數據信息分解為多條數據信息進行錄入。

e）標準件表面處理信息錄入準則： 標準件采用的表面處理信息以標準文本內容為輸入依據， 數據庫中統一采用文字描述形式， 不使用字母符號進行表示； 同時可以根據企業實際加工情況或禁限用工藝要求， 對表面處理信息進行補充和修改。

f）標準件性能等級信息錄入準則： 標準件性能等級信息與標準文本保持一致。

2 標準件工藝管理信息規范化

標準件生產制造數據庫的建立， 除了涵蓋標準件制造生產本身所屬的基本信息外， 還應包含標準件的工藝管理信息， 其主要包括了標準件生產過程中的工藝路線信息、 材料定額信息以及配套使用過程中標準件的選用、 更新代替等情況。工藝管理數據信息結構見表2。

表2 工藝管理數據信息結構

2.1 標準件工藝路線信息管理

標準件工藝路線主要由2 部分組成： 加工路線和交付路線。 在標準件基礎數據庫中應對企業生產和管理的標準件明確加工路線， 之后在某型號具體配套某一標準件的使用時， 調用標準件信息， 明確標準件的交付路線。

明確產品生產路線時， 首先對標準件產品類別進行劃分， 同時按照主要加工工藝方法， 劃分制造主體單元； 根據標準文本中的表面處理信息、 性能等級信息， 考量標準件在生產制造過程中對于熱處理、 表面處理方式的選擇； 最終編制形成數據庫中某一條具體標準件產品的加工路線。 加工路線表示產品生產過程周轉的先后順序， 一般不表示具體的工序內容。 一般用單位代號表示產品生產過程的先后順序， 即通過主制生產單位貫穿其它單位加工周轉的先后順序， 代號之間用橫線銜接， 個別特殊的工序內容可用符號標示， 與代號并列標注。

標準件生產制造數據庫是標準件的加工路線信息的唯一載體和數據源， 其他系統只能進行借用， 電子數據一經發布， 作為生產派工系統、 質量信息系統提供數據源， 供生產任務下達、 物資準備、 成本估算、 質量復查、 工時審核等使用。

標準件交付路線， 主要是依據本批次產品的具體使用單位進行編寫， 可根據不同的任務批次及合同需求進行修改， 即同一標準件的交付路線可以是不同單位， 一般將交付路線用 “（）” 進行標識， 表示產品交付后無需加工即可入庫。

2.2 標準件材料定額信息管理

標準件的材料定額信息對于產品備料、 成本核算就起著至關重要的作用， 材料定額一般應包括3 部分： 主要材料定額、 輔助材料定額和材料綜合定額。

主要材料定額又分為金屬和非金屬， 一般估算的主要材料定額， 可以作為材料訂貨和試制發料的依據， 是以圖樣為依據， 考慮工藝方法， 核算單件定額。

輔助材料定額一般是工藝文件中規定使用的輔助材料項目， 一般由工藝人員用統計分析法或計算法確定。

材料綜合定額信息一般包括： 原材料名稱、 牌號、 狀態、 技術條件、 規格； 單件毛質量、 單件凈質量、 材料利用率、 單件工藝定額等信息。

在標準件生產制造數據信息錄入的同時， 明確每一條標準件的材料信息， 系統可統計匯總材料消耗工藝定額清單， 作為后續生產制造管理的工藝信息輸入。

2.3 標準件選用及更新代替信息管理

航天產品研制和生產過程中應明確各型號的“標準選用范圍”， 作為產品設計的標準依據[1]，“標準選用范圍” 以外的標準一般不得使用。 一般情況下產品在生產中實施的標準應與設計文件中明確的標準相一致。

標準件在生產使用環節， 還存在標準的選用以及新舊標準代替的相關要求。 新標準的產生，導致舊標準的替代， 甚至是作廢， 均有嚴格的制度管理[2]。 除了文字性的管理文件外， 還應在基礎數據庫中建立新舊牌號間的邏輯關系， 判斷屬于新舊標準可互相替代均有效、 新標準代替舊標準、 舊標準保留、 舊標準報廢等狀態， 以配合生產配套使用過程中的工藝管理。

在設置標準替代關系的屬性時， 注意當舊標準作廢時， 數據庫中的信息不應直接做刪除處理， 還應保留原始數據。 但是在標準件投產過程中， 如輸入舊標準牌號時， 數據庫系統應具備自動推送出新牌號標準進行替換處理的功能， 確保新投產任務不再調用已作廢的標準數據。

3 工藝質量數據同源化

3.1 標準件物資編碼方案

完成標準件生產制造數據庫建設后， 應隨之開展標準件物資編碼方案的研究與實施。 在每一條標準件信息后附帶一項編碼， 用于快速匹配，適應于各類系統的集成與應用， 快速索引標準件相關信息。 標準件物資編碼組成： 標準層編碼+標準件類別編碼+標準件牌號編碼+標準件規格編碼。

a） 標準層編碼：將國家標準、 國家軍用標準、航天行業標準、 航空行業標準、 院標準及其他部、所、 廠標準等進行劃分， 并通過不同的編碼進行區分。 例如首四位編碼1111 代表國家標準。

b） 標準件類別編碼：將標準件產品按制造工藝類別進行區分， 比如螺栓類、 螺母類、 平墊類、 鉚釘類、 彈簧類等， 并通過不同的編碼進行區分。 例如中間四位采用0001 代表螺栓類。

c） 標準件牌號編碼：按照標準件牌號， 從小到大的順序進行編碼。

d） 標準件規格編碼：同一牌號下不同規格可采用多位數流水碼進行順序編號。

在上述基礎上， 企業可根據實際生產需求細化編碼原則， 例如在大類別的基礎上劃分小類別， 螺栓下細分六角頭螺栓等； 也可按制造車間細分編碼， 增加車間編碼號段。 通過識別標準件編碼自動輸出標準件全集信息， 從而更好地解決標準件唯一化問題。

3.2 工藝質量信息系統數據互通

標準件生產制造數據庫信息應與工藝系統使用的工藝設計平臺以及產品質量數據管理平臺進行集成， 通過增加各系統接口， 實現數據互通，主要滿足以下場景應用。

工藝文件編制場景： 工藝人員采用工藝設計系統平臺編制工藝文件時， 其配套使用的標準件信息不應再進行人工錄入， 而是通過輸入牌號或規格， 自動調用標準件數據庫信息， 如圖1 所示。 人工選定具體狀態后， 填入工藝文件中， 如圖2 所示。

圖1 工藝文件編制場景調用標準件生產制造信息

圖2 標準件信息自動調入

標準件開具產品合格證明書場景： 標準件產品加工合格后， 檢驗人員對標準件產品開具產品合格證明書時， 應在質量信息系統中調用標準件數據信息， 自動填入合格證對應屬性欄中， 自動生成產品合格證明書。

標準件出入庫場景： 標準件生產完成后， 出入庫房管理過程中， 標準件信息的輸入也應統一來源， 調用數據庫信息， 通過人工補充批次、 數量等信息后標準件將直接入庫管理。

3.3 標準件質量信息追溯性

標準件的數據信息除了通用的基礎數據信息、 工藝管理信息外， 在制造及周轉環節仍然存在與實際批次生產相關的制造信息， 如任務下發信息、 生產批次信息、 原材料信息、 檢驗檢測信息等內容。

這些信息與標準件產品本身無關， 但與具體生產任務、 實際配套情況息息相關， 為確保標準件質量信息的可追溯性， 在實物管理過程中， 應考慮將標準件數據庫綁定質量信息管理系統， 同時具備向質量信息中回錄實際生產信息的功能，有效將標準件數據庫信息與質量生產實測信息相結合。

系統集成后， 將便于查詢某一個具體型號上安裝的某一件標準件， 其生產信息來源于哪一個任務下哪一個具體批次， 所涉及的原材料采購信息、 熱處理性能、 批次數量等詳盡內容， 同時對于后續統計分析某一類標準件的全流程質量信息數據采集打下數據基礎。

4 結束語

航天標準件的廣泛使用已成為航天制造領域提高產品質量、 降低產品成本、 縮短制造周期的必要手段， 標準件生產制造數據是整個企業面向標準件產品的全生命周期數據源頭， 其數據的準確性、 規范性是保證工藝、 生產、 采購等業務環節的核心。

面向標準件制造企業， 標準件在標準文件中的基礎信息是生產加工輸入， 同時還要結合企業自身的工藝管理要求， 包括工藝路線、 材料定額、 標準的選用和替代， 這些信息均對標準件的加工工藝方案有著直接影響， 同時標準件生產制造數據還應與工藝設計系統、 質量信息管理系統相互融合， 實現信息共享和數據調用， 擺脫人為因素造成的數據缺失、 錯誤等問題導致制造鏈條延長， 造成標準件產品質量問題。

本文在結合了航天企業在標準件制造生產過程中存在的問題， 以及未來的生產結構布局需求， 初步形成了面向航天標準件產品的企業生產制造數據庫建設思路， 并為數據庫信息的建立方法、 規則制定方案、 系統數據互通的場景需求等提供了解決思路。