上海無線電設備研究所互聯網+科研生產質量管理平臺的實踐經驗

◆任正權朱臻李昕張海春楊揚 / 文

一、企業概況

上海無線電設備研究所地處上海市楊浦區，長期從事空間無線電設備研究、設計和制造，在我國航天系統內擁有較高的學術地位。我所重視質量管理，不斷學習先進的質量管理方法并貫徹實施。通過借助先進的質量控制方法和措施，對研制生產全過程進行有效的質量控制，取得了良好效果，在行業內獲得好評。歷年來獲得部級以上科技成果獎197項，各類專利900余項。先后獲得2010年度蘇浙皖贛滬地區質量工作先進單位、華東地區“十一五”期間軍械裝備質量工作先進單位、2015年全國工業企業質量標桿等多項榮譽稱號，也曾獲得2014、2015、2016上海市質量優秀小組，2017年全國質量優秀小組，2017年全國質量創新一等獎。

二、實施背景

上海無線電設備研究所承擔的任務有小批量、多品種的特點，加上航天產品特有的質量管控要求，無法直接引用汽車等行業信息化經驗。我所自主開發建設基于互聯網技術的科研生產質量管理，從下幾個重點進行突破。

首先，開發A5設計開發平臺，這是互聯網+科研生產質量管理平臺的輸入端。通過統一設計開發的軟件工具，制定一系列設計規范，滿足協同設計和數據共享的要求，實現設計制造一體化。

其次，重塑物資管理系統，實現全過程信息流的貫通，這是互聯網+科研生產質量管理平臺的主軸。通過打造互聯網采購平臺，新建立物資信息庫，遷移和完善原有的生產管理系統、質量管理系統、電裝MES系統。以物資代碼和二維碼為信息流的兩大抓手，打通各系統之間信息交流障礙，解決“信息孤島”問題，實現全過程信息共享。

另外，開發裝調MES系統，這是互聯網+科研生產質量管理平臺的輸出端，是制造類似產品的航天企業共同的信息化短板。通過開發裝調MES系統，原來人工操作為主的單板、組合、整機工序實現信息化，實現了數據自動化采集、分析、質量問題自動提取推送、設備狀態在線監控、過程記錄自動存儲等諸多功能，最終實現全過程的信息化建設目標。

三、互聯網+科研生產質量管理平臺實施與運行

按策劃，將某產品的生產質量管理納入互聯網+科研生產質量平臺進行管理，取得了提升高質量水平和生產效率的預期目標，互聯網+科研生產質量管理平臺的實施和運行情況如下。

圖1 產品生產線示意圖

（一）生產模式特點

產品用來探測和跟蹤亞音速、超音速飛行的飛行目標。產品由回波天線組件、可控位標器、直波接收機、回波接收機、回波接收機輔助通道和二次電源等組成。

產品的生產流程（見圖1）包括電裝、機械裝配、單板/組合裝調、整機總裝總調等工序。其中，單板調試、組合裝調、整機裝調是關鍵環節，占生產周期的60%以上，流程最復雜、質量最難控制，已成為生產的瓶頸。

現有生產線以產品為軸線組織生產，產品之間相對獨立。產品配套的單板平均需要經過11道測試環節，組合平均需要經過20道測試環節，整機平均需要經過24道測試環節。每個產品都按照各自管理體系進行縱向生產。調試人員采用儀器儀表進行手工測試、調試，并將測試結果記錄在書面調試記錄中。調試環節的生產效率成為生產亟待突破的瓶頸，直接制約了產品生產周期。結合獲知的航天產品訂單信息，即使按目前實行的模式繼續加班加點開展生產，仍然存在40%～50%生產能力缺口。為解決長期高強度工作給質量帶來的隱患，利用網絡技術改造生產流程、策劃自動化測試，將相關工作交由設備來完成，是解決生產能力不足和保證產品質量的不二之選。

（二）互聯網+科研生產質量管理平臺建設目標

從裝調流程、工藝布局及問題原因分析結果可以看出，目前的薄弱環節如下：

1．信息流沒有打通，關聯度低。設計端信息化平臺缺失，各管理平臺還不完善，產品信息鏈路沒有打通，存在信息孤島，不利于質量的過程管控。

2．過程信息采集、識別和分析受限。過程信息采集不全，主要靠人工書面記錄，容易出現人為差錯，質量可追溯性差。

3．產品測試自動化、通用化程度低。調試工位大部分采用老舊測試儀表搭建模式，調試工位松散，自動化程度不高，缺乏通用性和互換性。

綜上所述，裝調MES系統建設的目標包括：

1．建立A5設計制造一體化開發平臺，實現數字化設計、設計和工藝的協同，同時建立以物資代碼為唯一性標識的物資信息庫。

2．建立互聯網采購平臺，完善原有管控平臺，打通信息鏈路，實現過程實時監控和過程數據自動采集能力提升，通過平臺的數據分析反饋系統，提升產品質量和一致性。

3．改變按產品組織生產的模式，形成多個調試制造單元和柔性化制造，滿足小批量、多品種共線裝調生產需求，提高資源利用率。

4．實現產品測試自動化。自主研制自動化測試設備，提高測試效率和測試數據自動采集，減少人為差錯。

（三）建設的主要內容

1．建立A5設計制造一體化開發平臺，打造物資信息庫

建設A5設計制造一體化開發平臺，實現以下功能：

?PDM系統必備功能：能夠實現產品設計過程管理和產品相關信息（包括產品BOM、零部件、文檔、二維圖紙、三維模型等）管理；

?覆蓋現有CAPP產品功能，支持工藝在線應用，實現數字化工藝設計全過程的管理；

?通過集成向科研生產管理系統輸出完整、準確的工藝制造數據，切實打通設計、工藝、制造關鍵環節，縮短生產準備周期，降低人為錯誤；

?通過設計工具、應用系統集成，實現面向制造的約束設計；

?建立完整物資信息庫，規范物資選用。

2．建立互聯網采購平臺，打通信息鏈路

（1）互聯網采購平臺建設

目前采購管理為紙質訂貨，效率很低，準確度和及時性差，采購人員花大量時間進行詢價、傳真發送和跟蹤確認工作。開發互聯網采購平臺（見圖2），可實現如下功能：

圖2 采購平臺功能模塊示意圖

（a）通過互聯網向供應商下達采購和詢價任務，詢價、采購任務通過數據交換自動傳遞到互聯網平臺；平臺向供應商發送消息，保證訂單準確及時送達。

（b）供應商業務人員通過平臺參與報價、接收訂單、反饋生產進度。

（c）平臺提供供應商自助關聯完成的訂單，并將數據交換傳遞回訂貨單位。

（d）平臺是供應商考評的信息依據，可提取下單執行速度、備貨速度、質量問題反饋、價格考評等信息。

（2）打通信息鏈路

為打通各信息管理模塊之間的孤島，實現信息交換和互聯互通，通過開發科研生產管理平臺集成各信息管理模塊，以物資代碼和產品二維碼為兩大抓手進行信息統一工作。

（a）以物資代碼為抓手，進一步提升物資管理系統

與A5設計開發平臺關聯，提取產品物資選用信息，同時實現自動關聯發料、發料查詢、成本統計等功能。物資管理系統的信息傳遞以物資代碼貫穿，并傳遞到裝調MES系統，實現了物資采購、查詢、發放、追溯工作的信息化（見圖3）。

（b）以產品二維碼為抓手，開發裝調MES系統

針對調試過程信息化瓶頸問題，對單板、組合及整機各級產品采用二維碼識別技術，開發裝調MES系統，實現了從物料采購、單板裝配到整機調試驗收交付之間的所有工序信息化管理目標。裝調MES信息系統（見圖4）可實現以下功能：

?所有測試數據按照產品、批次、圖號、代號、二維碼號等字段進行存儲和查詢；

?抓取在線測試數據，開發數據分析模塊，自動分析產品質量一致性情況。評價本批產品一致性和產品成功數據包絡情況，并實現在線故障數據統計和自動推送；調試和檢驗記錄表、產品證明書等文件自動生成和打印；

?數字化攝像頭實現Web在線監控，并可以回看歷史錄像。

3．開展柔性化生產模式布局

改變現有按產品組織生產的模式，統籌考慮和優化生產流程，形成多個調試制造單元和柔性化制造模式，滿足小批量、多品種共線裝調生產需求。針對該裝調生產線的特點，將各產品的單板、組合按電路性能分類，依托于自動化、通用化測試設備進行測試，并將所有產品的組合裝配、電參數調試等工序集中。優化后只需6類調試工位即可完成，每類工位配備若干臺通用測試設備，實現了通用設備對原有調試工位近百臺不同儀器儀表的替代，功能區域集中的同時縮短了物流路徑，減少了在制品周轉時間。

圖3 物資管理平臺

圖4 裝調MES相關圖示

4．研發自動化、通用化系列測試設備

互聯網+科研生產管理平臺的輸出端是最終產品的測試數據，這部分的管理在整機產品航天企業里普遍比較薄弱。為此，針對產品手動測試瓶頸，研發自動化、通用化系列測試設備，測試范圍覆蓋此系列多產品配套單板、組合、整機測試，并可在線監控和管理。

通過梳理相關產品的測試需求，采用軟、硬件技術實現在一套測試設備上完成各產品的自動化測試。產品通用綜合測試系統采用基于虛擬儀器的DAQ方案。DAQ數據采集系統是基于計算機標準或擴展總線（如ISA、PCI、PXI、PC/104等）的內置功能插卡，它能更加充分地利用計算機的資源，增加了測試系統的靈活性和擴展性。在硬件方面，產品通用綜合測試系統主要由測試控制計算機、數據采集和通訊系統、電源模塊、測試插箱等部分構成；在軟件方面，產品通用綜合測試系統具有良好的人機交互界面，根據測試產品選擇對應的測試功能，實現了對產品的自動化測試并存儲測試數據。

通用性的自動化測試設備，改變了原有測試平臺需人工連接和轉換的情況，實現了測試系統只需點擊選擇就可自動轉換的功能；改變了原有測試數據需人工記錄的情況，實現了測試數據自動記錄和存儲的功能，極大地縮短了調試周期，實現了調試高效性（見圖5）。以某型號某組合調試為例，原來需填寫表格32張、填寫參數273個，常溫調試一次要花費將近3小時，通過自動測試設備，調試周期縮短至0.5小時。

四、互聯網+科研生產質量管理平臺實施效果

科研生產質量管理平臺建成后，我所質量管理流程更加通暢，質量問題處理和分析更加到位。

（一）生產效率提升25%

互聯網+科研生產質量管理平臺建成并經過一段時間的調試、優化后，在不增加人力資源的情況下，生產線的生產能力提升了25%。

（二）全過程數據在線收集管理能力極大改善

通過物資代碼管理、工人刷卡操作、掃描產品二維碼、設備聯網等，建立實施的電裝MES系統和裝調MES系統實現了產品全生命周期的信息化管理，實現了產品質量追溯的信息化管理。

（三）數據分析能力顯著加強

每隔10分鐘提取一次在線測試設備的增量數據。在產品調測數據庫的基礎上，實現了產品指標的數據分析功能。如某一指標在本批產品中的分布情況、與成功包絡線的對比分析等，可以根據需要輸出數據包絡線分布圖、直方分布圖和散點分布圖，可提前發現異常，避免質量隱患，使質量管理從事后向過程預防前移。

（四）過程記錄自動保存，打印方便快捷

根據需要選擇打印產品的調試記錄、驗收記錄、產品證明書以及產品的測試原始數據，使人工判讀差錯率和記錄差錯率為0。

（五）實現多樣化的過程管理功能

建立了通用化采購物資庫，能實現產品采購成本統計匯總。可實時對測試設備狀態進行監控；可實現計劃和派工管理，并分不同緯度進行進度查詢。過程管理更加透明，提高了工作效率。

圖5 手動、自動測試優化對比圖

五、互聯網+科研生產質量管理平臺深化與推廣

(一)平臺的深化

根據科研生產管理體制的調整和生產運行的實際情況，對平臺運行中發現的問題進行梳理，逐項確認是生產流程設計本身不合理還是網絡流程設計不符合生產流程，并針對梳理結果進行改進。同時，對落實任何集團公司、八院以及所的新管理要求之前，充分考慮如何落實到平臺中，確保制度發布和平臺更改同步執行，避免制度和平臺更改不同步執行的問題。

(二)平臺推廣建議

在互聯網全面融入生產生活的時代，航天產品制造企業必須全面擁抱互聯網，充分利用互聯網技術提升科研生產質量管理水平。推進過程要做好以下幾方面的工作。

1．充分策劃，全員參與

充分利用互聯網技術來提高產品質量管理工作，與產品實現過程相關的所有人員一起，共同研究和梳理產品實現過程的合理性，同時與信息化人員進行定期溝通和討論，設計適合產品實現過程的本地化管理流程。

2．細化流程，確保減少生產管理人員的工作量

要成功實現互聯網技術融入科研質量管理，必須做到設計的質量管理信息化流程既符合質量管理規定又能減少生產管理人員的工作量。即使不能減少也要保證不增加生產管理人員的工作量，同時能通過軟件技術來實現該管理流程。

3．盡量采取設備錄入信息，減少人工錄入差錯

設計的流程要做到可操作性強，不會導致誤操作；利用互聯網技術，盡量實現相關信息關聯，讓操作人員以少輸入甚至無人工輸入的方式來減少工作量，杜絕輸入信息出現錯誤的可能，保證信息的準確性和唯一性。

4．建立開放的平臺，讓大家共享信息

平臺的建設在滿足生產流程的同時，要考慮如何充分利用平臺中的信息，所以將互聯網技術融入科研質量管理的過程中，必須要創建一個開放的信息共享平臺，讓需要者可以通過平臺快速獲取所需信息，這樣才能保證大家為平臺的活力和持續優化不斷提供有益的建議，實現互聯網+科研生產質量管理平臺的良性互動。