標(biāo)識和追溯性管理在民用飛機(jī)項目中的應(yīng)用

王婷婷 馬偉澤 陳 潔 /

(中國商飛上海飛機(jī)制造有限公司，上海 201324)

0 引言

民用飛機(jī)的制造是一項宏大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其制造周期長、技術(shù)復(fù)雜、多系統(tǒng)交叉、零部件龐雜、適航要求嚴(yán)苛[1]。處于研發(fā)階段的民機(jī)制造，設(shè)計更改頻繁，能夠精準(zhǔn)識別和追溯飛機(jī)所有零部件信息成為制造系統(tǒng)必不可少的內(nèi)容之一。民機(jī)系統(tǒng)是通過零部件的標(biāo)識來實現(xiàn)民機(jī)制造的追溯性管理。

1 標(biāo)識和追溯性

標(biāo)識是生產(chǎn)過程中信息表示的物質(zhì)體現(xiàn)，是用于識別零部件及其質(zhì)量、特征、特性和制造方法所做的各種表示的統(tǒng)稱，是零部件不可缺少的一部分。飛機(jī)制造過程中零部件的標(biāo)識用文字、數(shù)字、符號、印章以及其他說明物表示。追溯性是可以追查零件和裝配件的整個制造過程[2]。標(biāo)識為飛機(jī)零部件載有零件號、圖紙版本號和制造日期等各種可供追溯的信息，可以確保零件準(zhǔn)確安裝在指定部件上，在問題產(chǎn)生時或不同架次飛機(jī)零部件互換時，又可以準(zhǔn)確定位問題零部件，從而采取相應(yīng)措施，實現(xiàn)制造和使用過程的追溯性管理。

2 標(biāo)識和追溯性的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

在飛機(jī)零部件的制造和裝配過程中，如何使用適宜的方法標(biāo)識零部件是實現(xiàn)可追溯性管理的基礎(chǔ)。需要編制一系列的工藝規(guī)范來對標(biāo)識內(nèi)容和方法做出具體規(guī)定，才能避免不同架次或批次的零部件的混裝和誤裝，實現(xiàn)飛機(jī)全生命周期的可追溯。

2.1 設(shè)計文檔的標(biāo)識

民機(jī)零部件標(biāo)識內(nèi)容的輸入是設(shè)計文檔的標(biāo)識。設(shè)計文檔對零部件進(jìn)行定義，為每個零部件提供唯一的標(biāo)識符，用于記錄零部件的全部生產(chǎn)信息，是零部件制造的基礎(chǔ)。設(shè)計部門使用構(gòu)型文件對零部件圖樣進(jìn)行編號，文件規(guī)定零部件圖樣編號由代碼和件號組合而成，具體構(gòu)成舉例如下：

COK4209C01491G69ABCDEFGHIJKLMNOP

其中，A到C位是圖樣類型代碼，從D到P位是零部件的件號，組合編號體現(xiàn)零部件在整個飛機(jī)系統(tǒng)中的位置、所被應(yīng)用的機(jī)型、架次號以及構(gòu)型號等關(guān)鍵信息。

2.2 零部件的標(biāo)識

零部件標(biāo)識和設(shè)計文檔標(biāo)識相互關(guān)聯(lián)又有所區(qū)別，零部件標(biāo)識既要體現(xiàn)設(shè)計文檔的標(biāo)識內(nèi)容，又要體現(xiàn)零部件的整個制造過程。通過編制《零件和裝配件的標(biāo)識》工藝規(guī)范，從而保證每個零部件都有自己獨自的編號可用于識別；當(dāng)設(shè)計文檔發(fā)生更改時，零部件標(biāo)識同時做出相應(yīng)的變化，這樣即使零部件和工藝文件發(fā)生分離，零部件的標(biāo)識也能體現(xiàn)零部件執(zhí)行過哪幾個版次的更改，或者是否有過返工、返修等再加工，進(jìn)而實現(xiàn)對零部件制造全過程的可追溯。零部件的標(biāo)識舉例如圖1所示。

圖1 零部件標(biāo)識舉例

其中零部件號、版本號和設(shè)計文檔保持一致，當(dāng)設(shè)計文檔發(fā)生變化時，應(yīng)采用規(guī)范允許的方法重新標(biāo)識；生產(chǎn)序列號和工藝文件保持一致，體現(xiàn)零部件的具體加工過程、加工方法以及后續(xù)加工步驟。當(dāng)有必要時，零部件的標(biāo)識包括但不限于上述內(nèi)容，可以增加架次號、制造商等關(guān)鍵信息。

3 標(biāo)識方法的選擇

對民機(jī)零部件標(biāo)識方法的選擇應(yīng)遵循以下三個基本原則：

1)可持續(xù)性。在零部件制造及使用的全壽命周期、全系統(tǒng)范圍內(nèi)標(biāo)識要是可持續(xù)的，能經(jīng)受住環(huán)境的腐蝕和變化。

2)可擴(kuò)展性。標(biāo)識要能支持設(shè)計文檔或工藝文件狀態(tài)變化的需求，當(dāng)設(shè)計更改時，標(biāo)識要便于更新。

3)可操作性。針對不同的機(jī)體材料，標(biāo)識要操作方便，且不能影響材料本身的性能和狀態(tài)。

針對上述基本原則，民機(jī)常用的標(biāo)識方法有墨印法、型板噴刷、金屬箔銘牌標(biāo)識、金屬硬印、電化學(xué)刻蝕等。

3.1 墨印標(biāo)識法

墨印法是目前民機(jī)項目中最常用的標(biāo)識方法，通常使用噴墨打印機(jī)和專用的油墨，通過打印機(jī)的設(shè)定程序，在零部件表面噴印上需要標(biāo)識的內(nèi)容。這種方法字跡清晰醒目，操作簡單；還可以使用木制或塑料印模，蘸取油墨，用一定壓力將印模壓在零部件表面形成標(biāo)識，這種方法設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，字跡清晰持久，可連續(xù)重復(fù)打印，但一般不能在線更換字符或標(biāo)識內(nèi)容。無論哪種方式，都被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)零部件標(biāo)識。但是墨印法在一些極端環(huán)境或可能接觸到液壓油、燃油的區(qū)域而造成使用受限，需要使用合適的方法對標(biāo)識進(jìn)行保護(hù)。

3.2 型板噴刷法

型版噴刷標(biāo)識法利用型版與噴槍通過壓縮空氣將油漆噴涂在零部件表面形成字跡，工廠目前多采用手持噴槍、型版的手工噴印，少部分也采用型版和閥控噴槍的半自動噴印。這種方法最顯著的特點是噴槍和零部件表面無接觸，對零部件表面無物理損傷，但是型版是一次性的，不能重復(fù)使用，而且容易造成過噴，在型版下形成流淌，導(dǎo)致標(biāo)識模糊。

3.3 金屬箔銘牌法

民機(jī)項目中使用的金屬箔銘牌標(biāo)識既不像軍工產(chǎn)品的銘牌固定安裝在產(chǎn)品上[3]，也不像傳統(tǒng)的金屬箔燙印，將金屬箔(電化鋁箔)轉(zhuǎn)印到需標(biāo)識的表面。這里的金屬箔銘牌標(biāo)識特指通過粘貼的方式將金屬箔銘牌標(biāo)識在零部件表面。這種方法操作方便快捷，一旦貼合在零部件上即可投入使用，而且粘接強(qiáng)度會隨著時間增加而增大。但是銘牌儲存要求苛刻，銘牌上的膠粘劑有壓敏型、溶劑活化型、防腐劑型等多種類型，對低溫、高溫、溶劑活化劑的用量等都很敏感，粘貼過程中一旦形成折痕、裂紋、夾帶氣泡，就會影響粘貼效果，影響粘貼強(qiáng)度。

3.4 金屬硬印法

金屬硬印標(biāo)識法是利用重錘或沖擊氣缸將字模沖打在零部件表面形成印記。這種方法打印多個字符時，需要較大沖擊力，字頭容易磨損造成標(biāo)識不清，而且易造成零件變形；打印時通常需要零部件靜止不動，因而速度較慢、效率較低。但是金屬硬印標(biāo)識一般不會受后續(xù)加工步驟的影響，即使噴漆或者熱處理也不會覆蓋標(biāo)識內(nèi)容。

3.5 電化學(xué)刻蝕法

電化學(xué)刻蝕法，利用電解原理，將型版和浸有電解質(zhì)液的敷料器覆在零部件表面，通電以后即可在零部件表面被腐蝕處形成字跡[4]。這種方法字跡耐久，但改變標(biāo)識內(nèi)容時需更換型版，后續(xù)加工步驟如熱處理后需要對標(biāo)識處進(jìn)行加深二次處理，而且會產(chǎn)生廢棄的電解液和敷料芯墊，需要后續(xù)環(huán)保處理，增加制造成本。

4 自動識別技術(shù)的應(yīng)用

4.1 自動識別技術(shù)簡述

當(dāng)零部件上已作標(biāo)識，能夠有效快速地識別出標(biāo)識內(nèi)容，也是追溯性管理的關(guān)注點。自動識別技術(shù)是指以標(biāo)識技術(shù)為工作原理，采用特定的識別設(shè)備，通過其與被識別零部件之間的相互接近，自動獲取零部件的相關(guān)信息，并將獲取的信息傳輸至計算機(jī)來完成讀取、錄入、追溯等后續(xù)工作的一種技術(shù)。自動識別技術(shù)目前主要包括條碼識別、射頻識別、光學(xué)字符識別、生物特征識別以及語音識別等[5]。

4.2 民機(jī)標(biāo)識自動識別系統(tǒng)要求

結(jié)合民機(jī)生產(chǎn)和市場需求的特點，民機(jī)標(biāo)識自動識別系統(tǒng)應(yīng)能滿足以下基本要求：

1)穩(wěn)定性

民機(jī)零部件標(biāo)識識別過程是在不影響零部件使用和裝配過程中進(jìn)行的，對識別技術(shù)的穩(wěn)定性有很高的要求，應(yīng)確保識別系統(tǒng)在民機(jī)的整個壽命周期能夠不間斷、穩(wěn)定地運行識別。

2)準(zhǔn)確性

一架民機(jī)由上百萬個零部件組成，小到螺釘大到機(jī)頭都有自己的標(biāo)識，這就要求自動識別技術(shù)能夠保證對不同規(guī)格的零部件識別的準(zhǔn)確率，才能使追溯性管理和整個生產(chǎn)流程能夠順利進(jìn)行。

3)開放性

民機(jī)是系統(tǒng)工程[6]，標(biāo)識識別系統(tǒng)要能與飛機(jī)的管理等系統(tǒng)能進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，保證技術(shù)和管理的數(shù)據(jù)統(tǒng)一性。

4)可擴(kuò)展性

民機(jī)生產(chǎn)目前仍處在研發(fā)階段，標(biāo)識識別系統(tǒng)需預(yù)留硬件、軟件及數(shù)據(jù)接口等模塊[7]，以便在實際生產(chǎn)應(yīng)用時進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，既減少擴(kuò)展的工作量又降低擴(kuò)展系統(tǒng)的成本，也可提高數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一性。

4.3 民機(jī)標(biāo)識自動識別系統(tǒng)——二維碼標(biāo)識方案

二維碼標(biāo)識系統(tǒng)是民機(jī)項目中應(yīng)用較廣的自動識別系統(tǒng)。二維碼技術(shù)信息密度高、容量大、編碼范圍廣、保密性強(qiáng)，具有糾錯功能，可不依托數(shù)據(jù)庫傳遞信息[8]，是一種具有獨特技術(shù)特點與優(yōu)勢的成熟的自動識別技術(shù)。民機(jī)零件在制造過程中曾推薦采用一維條碼甚至直接機(jī)打零件號來進(jìn)行標(biāo)識，這類標(biāo)識法要依賴數(shù)據(jù)庫承載信息，所能傳遞的信息量很小。采用二維碼技術(shù)則大大擴(kuò)展了標(biāo)識承載的信息量，真正實現(xiàn)對飛機(jī)零件制造、質(zhì)量、責(zé)任和交付使用的全壽命追溯性管理。民機(jī)零部件二維碼標(biāo)識方案如圖2所示。

件號5310C12510G40-401版本號A更改DCN5310C12510G40-401版本號A1FRRR5310C12510G40-401序列號001材料7050-T6鋁CMS-AD-202儲存溫度室溫施工溫度18～25℃………架次號10001制造商XAC檢驗印章生產(chǎn)日期2018.03.21交付日期2018.03.26客戶XXX二維碼

圖2民機(jī)零部件二維碼標(biāo)識

通過識別二維碼，飛機(jī)零部件的制造、更改、交付甚至原材料的相關(guān)信息都可以包含在內(nèi)，不再局限于零件表面標(biāo)識的內(nèi)容，更有利于飛機(jī)制造使用的追溯性管理。

5 結(jié)論

零部件標(biāo)識是民機(jī)制造過程實現(xiàn)追溯性管理的基礎(chǔ)，標(biāo)識內(nèi)容、方法和標(biāo)識系統(tǒng)的選擇，既要滿足基本的唯一性要求，又要考慮民機(jī)使用和制造的特殊性。只有標(biāo)識信息足夠完整，才能保證產(chǎn)品信息的可追溯，才能保證飛機(jī)的可靠性。