基于大部件配套生產飛機交付狀態清理方法研究及運用

楊必毅，劉振宇，席先品，羅 欣，張延明

(航空工業成都飛機工業（集團）有限責任公司，成都 610092）

各主機廠在飛機生產制造交付的各重大節點（如飛機部件交付、整機交付，發動機首次開車前，首次試飛前等）均會對飛機全系統的設計狀態、工藝制造符合性進行清理、檢查和驗證（以下簡稱“交付狀態清理”）。通過各階段交付狀態清理可保證產品在研制和生產過程中的狀態變更得到實時的檢查和糾正[1]，最大限度降低風險流入下一階段的概率，確保各階段工作得以順利進行。

目前，國內絕大部分飛機制造企業在實施交付狀態清理活動時，是由質量主管部門根據生產管理部門制定的重要生產交付節點計劃，發出質量文件通知各相關單位/部門，使其按特定要素進行清理，最后由主管質量部門統一歸口形成評估報告。上述方法是建立在一套完整的質量控制流程基礎上的，在督促各單位/部門實時檢查和糾正在制造過程中產生的與設計技術狀態不一致的問題上起到了一定的效果，但是此方式存在清理工作滯后、與生產節拍不同步的情況。為了滿足飛機制造業快速發展的需求，迫切需要一種能夠實時、直觀地獲取現階段飛機產品狀態的方法，實現對生產線上的各架次飛機進行快速精細化的跟蹤與管理。

丁煒[2]在產品數據管理系統的基礎上，對供應商交付規范書管理的相關業務進行調研分析，建立供應商交付規范管理的業務模型，詳細分析了供應商BOM和供應商交付規范書的數據結構和業務管理流程，定義了系統的功能需求和非功能需求。王嘉樂[3]運用項目計劃的方法和理論、計劃評論、計劃評審技術PERT、關鍵鏈技術法、設置項目緩沖區等方法不斷優化兩架次飛機的技術交付項目進度計劃任務，得出了項目進度計劃管理有利于飛機技術交付項目的實施，可以保證項目按照指定的計劃按期完成的結論。魏敦生[4]研究了波音和空客的專利件件號體系，總結了兩種件號體系對于結構件不同交付狀態的定義，并結合國產民機的特點，建立了帶特殊交付狀態要求結構件的專利件件號規則。目前，國內對該方面的研究較少，缺乏針對飛機大部件生產配套的交付狀態相關的理論分析和研究。

隨著各主機廠信息化和無紙化技術的發展與推進，基于信息化平臺的，從產品設計、工藝準備、采購到貨驗證到零組件生產制造、裝配生產制造、試飛交付等環節，均貫通實現了無紙化生產業務流程。產品生產制造的各類工藝信息、生產信息、質量信息分布在不同的信息系統及模塊中。由于數據在不同的業務邏輯中存儲和維護，造成同一信息出現多數據源不匹配的問題，故在進行產品交付狀態清理時，仍存在大量人工干預的情況，耗時費力，且不能有效保證準確度。為了解決交付狀態清理滯后、影響正常生產進度的問題，本文提出了一種基于大部件配套生產飛機交付狀態清理方法。此方法采用了數據集成的思路，著力解決企業飛機制造過程質量數據的分布性和異構性問題。

1 飛機交付狀態管理對象及內容

1.1 系統流程和原理

某型飛機從設計、制造、裝配再到交付的過程中，主要采用了產品數據管理（Product data management,PDM）、計算機輔助工藝設計（Computer aided process planning,CAPP）以及企業資源規劃（Enterprise resource planning,ERP）3個軟件系統。3個系統根據各自的特點集成了不同的使用信息，工藝人員在此框架中對設計和總工藝部門的輸入進行加工處理，最后形成產品[5]。

設計、總工藝部門將產品主體架構、分工信息等形成文檔及數模發布在PDM中；車間工藝根據設計、總工藝方案轉換成可執行的裝配指令/制造指令（AO/FO）用于指導車間生產；工段在ERP中按生產計劃，依據AO/FO產出產品并與檢驗人員一起形成產品質量檔案，系統流程如圖1所示。

圖1 系統流程圖Fig.1 System flow chart

1.2 飛機交付狀態清理的對象

基于產品研制制造物料清單（Manufacturing bill of material,MBOM），通過在裝配車間執行端構建與實物對應的裝配大綱（Assembly order,AO）工藝索引資料包，建立索引資料包與實物部件的對應關系，形成飛機整機的實物結構樹，并按照交付架次進行實例化構建，形成單架次的實物交付結構（圖2）[6]。從結構圖可以得知，通過AO索引資源包可以從部件追溯到單個零件原材料及相關制造依據[7–8]。

圖2 飛機交付結構樹Fig.2 Aircraft delivery structure tree

在執行過程中，以該實物交付結構為基礎，通過大部件對合AO，對實物部件按照交付狀態要求進行配套并以此作為交付狀態清理和質量控制的對象，按照交付狀態清理要素整合該實物部件所對應的生產、質量、交付信息，形成各級部件的交付狀態信息（圖3）。通過對比飛機交付結構圖示，在增加架次配套后，更加明確了零件、部件與整機架次的關聯關系，通過此手段可以實現追溯到所有產品信息。

圖3 按架次配套的飛機實物交付結構樹Fig.3 Physical delivery structure tree of aircraft matched by flights

在AO/FO的編制過程中，是需要以物料消耗的方式從物料清單（Bill of material，BOM）中獲取零/組件圖號，從而實現零/組件準確配套，該過程是將設計信息承接并轉化為車間可執行的制造和裝配信息[9–10]。在車間生產工段執行飛機裝配的過程中，如遇到生產急需等情況時，需將與設計構型不一致的零/組件進行裝機，即偏離設計技術狀態。此種情況下，車間工藝需要在AO/FO中相關的工序中觸發技術狀態偏離流程，流程通過總工藝、質量、設計等部門會簽同意后，即可解鎖AO實物配套表并形成相關記錄。

1.3 飛機交付狀態清理的內容

針對實物交付部件節點，交付狀態清理內容包括AO完成情況、工程更改指令、不合格通知單、成品質量函件、不合格品審理單、偏離單、限用件（有特殊使用要求的零組件）、工藝技術指示單、固定軍（部）檢項目、定檢定試、首件鑒定、物料安裝情況監控、成品軟件版本控制、短周期定檢或短壽成品控制、任務書執行狀態。其中，限用件是在特定的使用場合特殊使用架次進行裝機配套的零/組件，其清理的準確程度直接影響飛機預期性能；成品軟件版本是保證飛機系統功能實現的重點要素之一，在執行交付清理過程中必須保證飛機各系統軟件版本的兼容性及可靠性；短周期定檢或短壽成品控制是對飛機短壽命零、部、成品件進行過程監控，使飛機能在成品最短有效壽命內保證最好的作戰狀態。

1.4 交付狀態清理模塊的數據集成

質量數據是在AO/FO工序執行過程中產生，其主要利用工序過程根據產品實物狀態采用手工錄入和自動抓取設計信息的方式來實現。AO/FO的整個執行周期均在ERP中進行，通過資源索引包根據飛機的工藝結構層次將設計、工藝信息進行集成，再按生產投入現場運營，最終形成質量數據。

以往的質量數據分布在不同的信息系統或模塊中，如以往AO/FO編制完成后，無索引數據集成的功能，而是直接派工執行實物工作，導致后續交付狀態清理混亂[9]；又如，所有資源要素信息是以AO為載體的，在進行交付狀態清理過程中，無實時對AO/FO中裝配制造信息進行抓取整合，導致交付狀態清理繁瑣且存在漏狀態的風險；再如，不合格品管理為單獨的RFV（Request for variance）模塊，未集成在所涉及的故障AO/FO中，導致交付狀態清理時RFV單據清理困難等。

為了解決以上問題，飛機交付狀態清理模塊集成了索引資源包、RFV單據集成功能、AO/FO裝配信息抓取功能，以加強在交付狀態清理過程中對質量信息的管控。

（1）資源索引包。將AO/FO按設計和總工藝的飛機架構規劃進行段位劃分，分類和整合裝配/制造工藝文件，輸出產品交付目錄。

（2）RFV單據集成功能。將不合格品單據如故障單、審理單、報廢單等的相關信息集成在AO/FO可視化管理模塊中，將裝配與制造信息與不合格品信息關聯，提高交付狀態清理的準確性。

（3）AO/FO裝配信息抓取功能。將AO/FO中的零組件配套信息、RFV單據信息、保留單信息等交付清理內容進行抓取分類和整合。

2 基于大部件配套的生產交付狀態清理模式

根據公司裝配信息無紙化中建立的產品部件結構樹以及部件結構樹與AO的關系，在AO工序中加入大部件配套關系的填寫及審核，將子父部件串聯起來，使子件部件質量編號與父件部件質量編號進行關聯。同時通過部件結構樹與AO的關系，以AO為載體精確關聯產品的相關質量狀態信息，進而實現大部件配套生產飛機質量控制及交付狀態清理功能。

2.1 基于對合AO的部件配套管理

以某架飛機實物交付為基礎，闡述基于對合AO的部件配套關系管理流程。

第1步：由部裝工藝編制并設置對合AO，在AO編制時需按照交付結構明確對合的子部件要求。

第2步：執行對應的對合AO開工時，操作者對實際實物配套的子部件圖號、質量編號進行錄入，用于檢索查詢相關信息并將信息與整機關聯起來，在系統中查詢其在裝配過程中已形成的相關質量信息，確認并選擇，形成擬配套關系如圖4的大部件配套欄所示。

第3步：檢驗人員對該信息進行審核確認（圖4的大部件對合AO信息欄），待審核通過后最終實現建立部件與部件之間的對應關系。

圖4 對屬于不同架次的部件進行配套Fig.4 Matching components belonging to different sorties

2.2 以實物部件結構組織交付數據

進行交付狀態清理時，在產品結構樹中選擇涉及需要清理的部件結構并根據實際交付狀況凍結交付節點。通過“交付狀態清理功能按鈕”觸發交付狀態清理模塊，通過后臺計算，使數據有效性達到當前時間節點，生成數據清理清冊，并以此作為交付狀態清理的依據（圖5）。

圖5 交付狀態清理視圖Fig.5 Delivery status cleanup view

2.3 以AO/FO為載體關聯制造過程信息

由于產品實現過程主要以AO/FO為載體，操作是基于AO實現零/組件狀態，最終形成部件至整機。AO、零件、FO的追溯關系如圖6所示。在交付狀態清理過程中，AO通過零件信息關聯制造過程（FO），從原材料開始，使零/組件可追溯、可控制。主要有以下兩種清理方式。

圖6 AO、零件和FO的追溯關系Fig.6 Traceability relation of AO,parts and FO

（1）以AO、批次、架次為單元基礎集成裝配、試飛過程的相關質量信息，通過實物配套關系獲取零件、成品等實物的安裝信息。

（2）以FO、圖號、質量編號為基礎集成零件制造過程中的相關質量信息，進一步追溯材料信息。

2.4 以清理未完項形成保留控制

清理未完成項目經過生產、技術、質量部門相關專業評估后形成遺留問題清單，并以保留單的形成移交下一個工作單位。利用保留單據號可逐一追溯到具體裝配AO，通過AO控制未完成事項的后續歸零。

3 應用案例

在生產資源短缺、物料供應不及時以及受不可抗拒等客觀因素的影響情況下，部件產品如進氣道、機翼、鴨翼、垂尾等無法按層級以固定順序裝配形成整機產品。為避免產品無效占用生產資源及配套設施影響生產計劃向前推進，造成任務不能按節點完成，對大部件進行串裝成為首選方案。

以進氣道段串裝為例（圖7），通過將B架質量編號為BBR右進氣道段配套到A架并與A現有的左進氣道段（質量編號為AAL）形成A架實際裝機的進氣道部件；待A架的右進氣道段（質量編號為AAR）滿足要求后再配套到B架，與B架的左進氣道段（質量編號為BBL）形成B的進氣道部件。

圖7 進氣道配套關系Fig.7 Inlet matching relationship

在大部件配套交付狀態清理系統中，通過AO開工前進行大部件配套選擇及審核，建立串裝部件子父級部件的對應關系。將質量編號為BBR右進氣道段關聯到A架進氣道段質量編號下，并將其信息匯總至父級部件中（圖8），以此為后續交付的清理依據。此方式解決了由于大部件串裝所帶來的質量控制混亂的問題，提升了清理效率及準確性。

圖8 部件配套關系及交付狀態清理Fig.8 Component matching relationship and delivery status cleaning

大部件配套交付狀態清理系統已投入實際應用3年，該系統不僅解決了制造企業內部產品流轉質量風險，而且為產品客戶提供了有效的追溯手段，實現飛機單機檔案的完整性。

該項目已成功論證并運用到實際生產中，徹底解決了大部件串裝所帶來的質量控制風險。

4 結論

本文闡述了一種基于大部件配套生產飛機裝配制造特點，針對飛機制造企業飛機交付節點狀態清理管控的需求，提出了構建以單架次工藝索引為牽引，飛機部件配套結構為脈絡，AO/FO為末端信息載體的交付狀態清理管控模型，并成功建立投入生產使用，從而實現精準高效交付狀態清理的目的。