專用機械產(chǎn)品總裝報告自動化生成系統(tǒng)開發(fā)

姜磊

（1.核工業(yè)理化工程研究院，天津300180；2.粒子輸運與富集技術(shù)重點實驗室，天津300180）

0 引言

同位素產(chǎn)品生產(chǎn)用機械是典型的高精密機械，該設(shè)備總裝工序完成質(zhì)量是決定其性能的關(guān)鍵因素。由于該設(shè)備通常以較大規(guī)模的數(shù)量裝備在試驗現(xiàn)場，設(shè)備總裝工序中涉及大量的裝配和測量操作，會形成大量的總裝參數(shù)信息。在總裝過程中，需要對包括關(guān)鍵部件編號、關(guān)鍵配合參數(shù)、關(guān)鍵性能測試等信息進行準確記錄并形成總裝報告。目前，該總裝報告編制主要采用人工處理方式，這導(dǎo)致關(guān)鍵裝測數(shù)據(jù)處理效率和數(shù)據(jù)利用率均處于較低水平，且數(shù)據(jù)獲取、整理及分析代價大，影響了該設(shè)備總裝工序的質(zhì)量和標準化水平提升。

近年來，伴隨著各類機械研發(fā)水平提升及計算機軟件蓬勃發(fā)展，人們對于機械在生產(chǎn)、檢測、試驗和應(yīng)用過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息的自動化分析處理及報告自動化生成技術(shù)的關(guān)注日益迫切。國內(nèi)外研究人員均開展了相關(guān)的研究工作。Heo Jeong等[1]利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)開發(fā)了事件分析報告自動生成系統(tǒng)，并對報告質(zhì)量進行了確認；Jing Zhang等[2]基于多模式信息研究了相關(guān)性報告的自動生成方法；Jorge Marx Gomez[3]利用工具軟件Umberto實現(xiàn)了環(huán)境設(shè)置數(shù)據(jù)的采集與轉(zhuǎn)換及報告的自動化生成；何偉等[4]提出了一種以網(wǎng)絡(luò)信息交換協(xié)議為基礎(chǔ)的測試數(shù)據(jù)自動生成方法，開發(fā)了艦船裝備軟件自動化測試平臺；鐵偉濤等[5]采用C++編程實現(xiàn)了微波綜合測試報告的自動生成；周啟等[6]、王岑等[7]、王宇林等[8]采用LabVIEW軟件實現(xiàn)了測試數(shù)據(jù)報告的自動生成；王煒等[9]、孫劍[10]基于MATLAB軟件研究了Word版本報告自動技術(shù)；金良峰等[11]、莊振春等[12]借助VBA編程開發(fā)了實驗報告及數(shù)據(jù)報告的自動生成系統(tǒng)；王永剛等[13]采用VC編程實現(xiàn)了城軌列車模擬運行報告的自動生成；畢曉鳳等[14]、孔嘯等[15]利用VS.Net軟件平臺實現(xiàn)了檢測報告的自動生成，開發(fā)了相應(yīng)的報告系統(tǒng)。

從上述文獻研究情況可以看出，目前Umberto、C++、C#、LabVIEW、MATLAB等具有代表性的軟件平臺均適用于報告自動化生成系統(tǒng)的開發(fā)。考慮到MATLAB軟件具備較為全面、專業(yè)的數(shù)值分析能力，在對機械總裝工序中各類數(shù)據(jù)的后期收集、整理與分析方面具有一定優(yōu)勢，可提高裝測數(shù)據(jù)的利用水平。基于MATLAB軟件平臺，本研究開發(fā)適用于專用機械的總裝報告自動化生成系統(tǒng)，實現(xiàn)裝測參數(shù)處理、總裝報告自動化生成及關(guān)鍵配合參數(shù)統(tǒng)計分析，從而降低人因?qū)υ撛O(shè)備總裝報告質(zhì)量的影響，提升總裝工藝水平、工作效率及標準化水平。

1 專用機械總裝報告內(nèi)容設(shè)置

專用機械的總裝報告通常包含報告封面、項目背景、文件依據(jù)、裝測人員、關(guān)鍵部件編號、裝測參數(shù)結(jié)果、裝測總結(jié)等信息，是對設(shè)備總裝工序的系統(tǒng)性總結(jié)，是對總裝工藝質(zhì)量評價與優(yōu)化的主要依據(jù)。

在該機械總裝過程中，會產(chǎn)生幾百個裝測參數(shù)結(jié)果。其中，A1配合值和A2配合值等兩類關(guān)鍵配合參數(shù)是總裝質(zhì)量控制和工藝效果評價的最關(guān)鍵要素。在報告生成系統(tǒng)開發(fā)過程中，對于這兩類配合參數(shù)需進行專門考慮，具備對于這兩類配合值分布形態(tài)的分析和分布圖自動化生成功能，從而更加直觀地對總裝工序的參數(shù)控制一致性水平進行分析與評價，同時在后續(xù)的設(shè)備試驗及應(yīng)用中，也可以結(jié)合設(shè)備功能和性能的實際表現(xiàn)來不斷評價參數(shù)控制值的合理性，對配合值及其分布形態(tài)控制要求進行持續(xù)優(yōu)化。

2 總裝報告自動化生成系統(tǒng)開發(fā)

2.1 系統(tǒng)總體流程設(shè)計

圖1 系統(tǒng)總體流程設(shè)計

結(jié)合所研究機械總裝環(huán)節(jié)的實際工藝流程，開展了報告自動化生成系統(tǒng)的總體流程設(shè)計，系統(tǒng)的總體流程如圖1所示。

2.2 報告自動化生成方法

根據(jù)上述章節(jié)中給出的報告內(nèi)容設(shè)置，可以將總裝報告內(nèi)容分為3個類型，分別為文字段落、數(shù)據(jù)表格和分布圖。在MATLAB軟件中，分別采用對應(yīng)的命令及程序?qū)崿F(xiàn)3類不同內(nèi)容的信息生成與報告寫入。下面給出了這3類內(nèi)容的具體處理策略：1）文字段落生成方法。采用Word.Documents.Open和Word.Documents.Add創(chuàng)建新的Word格式文件。在報告內(nèi)容生成與寫入過程中，采用Selection.Text命令寫入文字段落內(nèi)容，并采用與之相關(guān)的命令對段落內(nèi)容進行格式設(shè)定。2）表格自動生成方法。采用Document.Tables.Add命令創(chuàng)建裝測參數(shù)結(jié)果列表并設(shè)置表格屬性，并利用DTI.Cell(i,j).Range.Text命令將內(nèi)容寫入對應(yīng)的單元格內(nèi)。3）參數(shù)分布圖的生成方法。采用MATLAB軟件內(nèi)置的作圖命令生成參數(shù)分布圖，然后利用hgexport命令將生成的分布圖寫入操作系統(tǒng)剪切板中，最后利用Selection.Range.Paragraphs.Item (1).Range.PasteSpecial命令將參數(shù)分布圖寫入總裝報告。

2.3 軟件界面設(shè)計

在系統(tǒng)總體流程的設(shè)計基礎(chǔ)之上，開展了軟件界面設(shè)計。界面設(shè)計的原則是結(jié)構(gòu)緊湊、邏輯清晰、使用便捷。

軟件界面根據(jù)報告不同內(nèi)容之間的邏輯，采取了分塊布局，包括報告封面、項目背景、文件及規(guī)程依據(jù)、裝測人員信息、KEY部件編號、A1配合值、A2配合值、其他參數(shù)調(diào)整、調(diào)試與測試、總裝總結(jié)、系統(tǒng)操作區(qū)等10個分區(qū)。界面具體設(shè)計效果如圖2所示。其中，各輸入框均支持文字及數(shù)據(jù)的復(fù)制與粘貼功能。在系統(tǒng)操作區(qū)中，設(shè)置信息提升框，在總裝自動生成后給出提示信息。

圖2 系統(tǒng)軟件界面設(shè)計

2.4 軟件操作流程圖

圖3 系統(tǒng)操作流程設(shè)計

專用機械總裝報告自動化生成系統(tǒng)操作流程如圖3所示。在完成裝測數(shù)據(jù)準備的基礎(chǔ)上，將各類文字及數(shù)據(jù)信息分別輸入軟件界面的各個輸入框內(nèi)，點擊界面上的“一鍵生成報告”按鈕，系統(tǒng)自動生成Word格式的總裝報告，并在界面上顯示“報告生成成功”文字提示信息。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

對開發(fā)的報告自動化生成系統(tǒng)進行了實際應(yīng)用。采用該軟件生成的總裝報告案例如圖4所示。可以看出，采用上述系統(tǒng)成功實現(xiàn)了總裝報告的自動化生成，示例報告中所有文字、數(shù)據(jù)、表格和圖片內(nèi)容均為軟件自動生成。

圖4 總裝報告自動生成示例

圖5 關(guān)鍵配合參數(shù)值統(tǒng)計圖章節(jié)示意

上文已經(jīng)提到在報告生成過程中，同時對A1和A2配合值進行統(tǒng)計分析，給出分布圖。關(guān)鍵配合參數(shù)A1和A2測試值的統(tǒng)計章節(jié)示意如圖5所示，在該章節(jié)中對兩類配合參數(shù)進行了統(tǒng)計分析并具體給出了參數(shù)值分布形態(tài)。A1和A2配合參數(shù)及其分布統(tǒng)計信息將作為大規(guī)模總裝與試驗過程中對設(shè)備性能進行綜合評價的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可為設(shè)備性能優(yōu)化設(shè)計提供支撐。

該系統(tǒng)的應(yīng)用情況表明，采用自動化報告生成策略，單篇總裝報告的編制周期可縮短80%以上，且數(shù)據(jù)處理準確性和可靠性得到顯著提高。該系統(tǒng)的應(yīng)用有效減少了人工處理文字及數(shù)據(jù)信息的時間代價，降低了數(shù)據(jù)處理的出錯率。

相比傳統(tǒng)的人工編制報告的方式，采用該系統(tǒng)生成的報告內(nèi)容、結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)格式等具有統(tǒng)一性特點，在設(shè)備數(shù)量規(guī)模較大時便于對裝測數(shù)據(jù)信息進行高效收集、處理和分析，具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。該系統(tǒng)提升了總裝報告質(zhì)量和標準化水平，為后續(xù)更大數(shù)量大規(guī)模專用機械的裝配、測試、試驗與應(yīng)用提供了有力的工具支撐，同時也為專用機械領(lǐng)域其他測試與試驗數(shù)據(jù)處理和報告編制提供參考。

4 結(jié)論

基于MATLAB軟件平臺，開發(fā)了適用于專用機械總裝報告自動化生成系統(tǒng)，完成了報告自動化生成技術(shù)總體流程設(shè)計、軟件界面構(gòu)建、操作流程設(shè)計，實現(xiàn)了總裝報告自動化生成。通過對該系統(tǒng)進行實際應(yīng)用，證實了系統(tǒng)功能的有效性。與傳統(tǒng)的報告編制方法相比，該系統(tǒng)在節(jié)省編制時間和人力代價、提高數(shù)據(jù)準確度和提升總裝報告標準化等方面具有顯著優(yōu)勢。該系統(tǒng)也為該領(lǐng)域其他測試與試驗數(shù)據(jù)處理和報告編制提供了技術(shù)支持。