航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)品維修在線測量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

周博鑫

摘要：長期以來，航空發(fā)動機(jī)維修由于大量使用紙質(zhì)作業(yè)記錄卡，造成企業(yè)擁有大量數(shù)據(jù)卻難以利用的局面。本文以在線測量技術(shù)為牽引，以數(shù)字化工卡為抓手，以提升航空裝備綜合保障能力為目標(biāo)，實現(xiàn)了維修作業(yè)過程中數(shù)據(jù)的采集、清洗、管理、輸出的全過程管理，提出航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)品維修在線測量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的整體方案和功能模塊，分析了各模塊的需求和功能，為系統(tǒng)開發(fā)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：在線測量；數(shù)據(jù)管理；信息系統(tǒng)

Keywords：on-line measurement；data management；information system

0 引言

隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷邁進(jìn)，各行各業(yè)已逐步擺脫手工作業(yè)，以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵生產(chǎn)要素[1]，向自動化、數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展，數(shù)據(jù)逐漸被視為 一種資源，數(shù)據(jù)儲存與分析越來越受到重視。航空發(fā)動機(jī)維修作為裝備保障的重要組成部分，是事關(guān)我軍保障力、戰(zhàn)斗力的重要因素[2]，長期以來由于大量使用紙質(zhì)作業(yè)記錄卡，造成企業(yè)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)難以利用的局面。

本文以在線測量技術(shù)為牽引，以數(shù)字化工卡為抓手，以提升航空裝備綜合保障能力為目標(biāo)，推進(jìn)維修作業(yè)模式的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)維修作業(yè)過程中數(shù)據(jù)的采集、清洗、管理、輸出的全過程管理。助力企業(yè)加快構(gòu)建既與“數(shù)字化工廠”理念相銜接，又符合航空發(fā)動機(jī)修理行業(yè)特點規(guī)律的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，推動數(shù)據(jù)利用和運營效率大幅躍升，從而全面提升企業(yè)核心競爭力。

1 需求分析

以數(shù)字化工卡為產(chǎn)品維修數(shù)據(jù)管控載體，借助在線測量、自動化設(shè)備等手段創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，逐步代替人工作業(yè)、人工數(shù)據(jù)判讀、人工數(shù)據(jù)記錄等，減少人的因素帶來的產(chǎn)品修理質(zhì)量不穩(wěn)定和作業(yè)效率低下等問題，實現(xiàn)產(chǎn)品作業(yè)全過程數(shù)據(jù)的自動采集、傳輸、存儲和管理應(yīng)用，主要針對以下問題。

1）產(chǎn)品質(zhì)量保障方面

生產(chǎn)過程主要以手工作業(yè)為主，人為因素的影響容易造成質(zhì)量問題。大量的檢驗點設(shè)置，人力資源利用率相對偏低，同時自動化程度不高，造成產(chǎn)品質(zhì)量、交付效率的不穩(wěn)定。從產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用角度來看，大量的產(chǎn)品作業(yè)數(shù)據(jù)留存于紙上，無法通過數(shù)據(jù)挖掘發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值，提升產(chǎn)品修理質(zhì)量，控制修理周期。

2）技術(shù)管理方面

一是外來技術(shù)文件的貫徹主要依靠人工，難以保證技術(shù)要求落地的一致性和追蹤受控的及時性；二是缺乏清晰的結(jié)構(gòu)化工藝路線，故檢與修理的任務(wù)關(guān)系依靠人工控制，工藝中的資源信息未與生產(chǎn)實現(xiàn)聯(lián)動；三是工藝、工卡編制手段落后，數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、 結(jié)構(gòu)化程度偏低，無法通過信息化手段進(jìn)行資源的管理和配置，也無法支撐結(jié)構(gòu)化的修理數(shù)據(jù)的記錄和管理。

3）生產(chǎn)管理方面

生產(chǎn)資源準(zhǔn)備無法通過標(biāo)準(zhǔn)量化手段獲取準(zhǔn)確的需求；生產(chǎn)過程信息不能準(zhǔn)確及時傳遞，包括計劃執(zhí)行情況、過程異常、資源需求及消耗情況；生產(chǎn)計劃編制對資源需求分析不充分，造成計劃執(zhí)行與生產(chǎn)實際有較大偏差。

4）測量過程

多數(shù)使用指針式機(jī)械式量具完成，全過程均需人工計算數(shù)據(jù)并判定其是否合格，最后填寫至紙質(zhì)卷宗。這些過程存在一定的潛在人為測量和計算誤差，操作者全程手工填寫卷宗、計算數(shù)據(jù)導(dǎo)致工作效率低。另外，產(chǎn)品測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計不便，處于“信息孤島”狀態(tài)，數(shù)據(jù)分析利用受限。

2 系統(tǒng)目標(biāo)與架構(gòu)

基于需求分析，系統(tǒng)明確建設(shè)目標(biāo)，一是建立工卡數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化編制平臺，實現(xiàn)工卡在線審簽和變更；二是創(chuàng)建可視化、單代號網(wǎng)絡(luò)圖式的工藝流水，并與工卡、資源等信息對接；三是實現(xiàn)工卡與工藝流水開完工時間的聯(lián)動，實現(xiàn)發(fā)動機(jī)維修狀態(tài)實時反饋；四是實現(xiàn)按令號單臺維修工卡的匯總，實現(xiàn)維修記錄數(shù)字化控制和管理，確保維護(hù)的一致性目標(biāo)；五是建立企業(yè)數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)與其他信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，消除數(shù)據(jù)孤島。

通過對生產(chǎn)過程和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析，利用自下而上的方式，以維修BOM為基礎(chǔ)，構(gòu)建了從產(chǎn)品的工藝流水到生產(chǎn)過程中工時定額、生產(chǎn)周期、維修作業(yè)工作卡和執(zhí)行過程中所需資源等信息之間的關(guān)系，如圖1所示。

3 功能設(shè)計

航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)品維修在線測量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的功能模塊如圖2所示。

3.1 基礎(chǔ)管理

1）權(quán)限管理，管理用戶、部門、角色、崗位和權(quán)限信息。

2）日志管理，系統(tǒng)自動采集和保存警告、錯誤、影響系統(tǒng)正常運行的系統(tǒng)問題日志以及用戶增、刪、改操作和工卡打印、敏感數(shù)據(jù)查詢等日志信息。

3.2 工藝流水可視化

如圖3所示，工藝流水可視化具備以下兩項功能。

1）工藝網(wǎng)絡(luò)圖管理，根據(jù)發(fā)動機(jī)維修流程，將工藝流水編制為單代號網(wǎng)絡(luò)圖，每個節(jié)點都可嵌套設(shè)置子流水網(wǎng)絡(luò)圖，網(wǎng)絡(luò)圖以可視化的方式用拖拽方式編制。

2）資源配置，工藝網(wǎng)絡(luò)圖節(jié)點設(shè)置了該任務(wù)的工時定額、默認(rèn)工作中心、生產(chǎn)周期、人員資質(zhì)、工裝設(shè)備以及必?fù)Q件、易損件等物料信息。

3.3 工卡編制與變更

工卡編制與變更模塊實現(xiàn)的功能如圖4所示。

1）工卡編制。結(jié)構(gòu)化編制工卡作業(yè)過程信息，每一條過程信息為一個數(shù)據(jù)塊，包括工藝要求、特性、數(shù)量、完成情況、檢驗特性、結(jié)果特性等信息。

2）流程設(shè)置。以可視化拖拽的方式設(shè)置業(yè)務(wù)工作流程（BPM），可根據(jù)部門、類型、級別等條件自動判斷流程路徑[3]。

3）工卡審批。啟動審批流程，按設(shè)置的流程對編制的工卡進(jìn)行審批，完成后發(fā)布工卡并變更狀態(tài)。工卡狀態(tài)分為草稿、審批中、生效、失效。審批完成后工卡生效，上一版本則自動失效，確保每份工卡只有一個生效版本。

4）工卡變更。通過變更流程實現(xiàn)工卡的變更，變更流程控制與編制過程一致，在變更內(nèi)容界面顯示工卡變更的內(nèi)容及前后對比，完成后記錄歷史信息。審批完成后根據(jù)條件變更已實例化工卡，技術(shù)人員可設(shè)置變更范圍，如設(shè)置從某一計劃下發(fā)時間點后的變更或新實例化時使用最新工卡。

3.4 任務(wù)執(zhí)行

1）任務(wù)接收。操作者通過刷卡讀取自己的工作任務(wù)，任務(wù)以令號進(jìn)行匯總和查看。任務(wù)可派工到個人或工作組。如果配到工作組，工作者可主動接收工作，派工可派多人或多人接收。

2）工卡填寫及任務(wù)反饋。工卡通過在線測量客戶端進(jìn)行填寫，可分為人工輸入、選擇、在線測量以及通過第三方采集數(shù)據(jù)，工卡完工后自動回寫到生產(chǎn)管理系統(tǒng)并更新工藝網(wǎng)絡(luò)節(jié)點狀態(tài)。

3.5 任務(wù)執(zhí)行監(jiān)控

1）任務(wù)信息反饋。通過工卡開完工監(jiān)控任務(wù)進(jìn)展情況，當(dāng)工藝節(jié)點下所有子流水和工卡都完工后該節(jié)點完工，下一節(jié)點開工。有子流水開始時間的取最早開始時間，結(jié)束時間取結(jié)束最晚時間，逐級向上反饋。

2）任務(wù)可視化展示。通過網(wǎng)絡(luò)圖可視化的方式在工廠發(fā)動機(jī)的狀態(tài)信息中展示，并通過下鉆節(jié)點追蹤，逐級向下，可串聯(lián)到子網(wǎng)絡(luò)圖以及對應(yīng)的工卡、當(dāng)前操作者、開始時間等信息。

3.6 數(shù)據(jù)展示

如圖5所示，數(shù)據(jù)展示模塊的功能如下。

1）工卡存儲與打印。通過各渠道填寫的過程數(shù)據(jù)，形成標(biāo)準(zhǔn)的電子工卡文件，自動生成PDF文件，根據(jù)令號匯總工卡，在線打印并記錄打印人和次數(shù)。

2）單臺數(shù)據(jù)匯總。按單臺令號實例化的方式匯總和展示發(fā)動機(jī)維修過程中在線測量和輸入的特性數(shù)據(jù)，并提供web service接口對外開放，供第三方程序使用。

3.7 信息安全

1）文件防篡改。系統(tǒng)所有自動生成的工卡文件均帶有水印以及頁眉二維碼，無法進(jìn)行直接更改。非法強(qiáng)制更改后的文件在通過系統(tǒng)打開時會驗證并提示人工更改過。此外，為了防止修理過程數(shù)據(jù)的外泄和惡意修改，后續(xù)將利用區(qū)塊鏈技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，既可對外提供數(shù)據(jù)共享，又保護(hù)了數(shù)據(jù)的完整性和可信度[4]。

2）數(shù)據(jù)庫防篡改。對數(shù)據(jù)庫中工卡數(shù)據(jù)進(jìn)行防篡改設(shè)計，禁止人為直接更改表數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)更改均需通過系統(tǒng)進(jìn)行，強(qiáng)制更改的在系統(tǒng)中有明確記錄和顯示。

4 結(jié)束語

航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)品維修在線測量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計不僅可以使維修作業(yè)過程中的操作更加有序、標(biāo)準(zhǔn)，而且修理過程數(shù)據(jù)的采集和管理為企業(yè)積累了寶貴的數(shù)據(jù)財富，可為后續(xù)的數(shù)據(jù)利用和故障關(guān)聯(lián)性分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙汝蘭，盧小培. 維修方案管理系統(tǒng)構(gòu)想[J].航空維修與工程，2019，339（9）：56-59.

[2]梁春燕，等. 基于B_S構(gòu)架的裝備維修設(shè)備品質(zhì)管理系統(tǒng)設(shè)計[J].兵器裝備工程學(xué)報，2016，37（8）：80-83.

[3]任銘亮，楊之垚. 基于Activiti的工作流引擎在中小企業(yè)中的應(yīng)用研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（11）：51-53.

[4]韋智勇，周立廣.基于區(qū)塊鏈的電子病歷存證系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].軟件工程，2020（9）.