民用飞机制造纪实数据的研究及应用

时间：2024-05-19

陶琳邱明泉

（上海飞机制造有限公司，上海 201324）

1 绪论

1.1 研究背景

制造符合性检查作为适航管理的一个重要环节，涉及产品的设计、材料、制造、工艺、试验、使用等各个方面，对最终产品的适航符合性验证发挥着重要作用，是保持产品构型文件完整性与产品符合性的重要手段。

工程设计部门按照结构、系统等要素，从设计视角开展产品设计，以工程数据集（工程图纸等）表达并传递设计方案，制造工艺根据飞机的工艺特征和装配流程进行工艺规划，以装配大纲组织进行实际生产装配，最终保证产品制造构型与设计理论构型的符合性与一致性。

因此制造符合性控制技术贯穿整个产品的制造全生命周期，在设计EBOM到制造MBOM重构、制造MBOM到产品制造的全过程控制、产品制造完成的阶段性符合性比对（如供应商部件交付、全机总装等）均需要保证制造符合性控制的介入，使整个产品在过程与结果验证时均能满足产品一致性的要求，并最终通过单机实物纪实清单进行表达与审查。

1.2 国内外研究现状

国内飞机制造企业在信息技术创新的应用上已经进入深水区，在飞机制造企业逐步应用了CAPP、DMU、PDM、ERP、MES等管理系统，大幅度提高了产品制造过程的信息化管理水平，但是由于系统之间的信息建设工作分阶段逐步完成，导致大量企业存在数据烟囱、信息孤岛等现象，需要通过人工识别并确认不同数据字段、不同信息流之间的符合性结果。

从整个飞机制造行业的现状来看，国外如波音、空客公司按照TC的基线方式开展审核，定期对增量的更改进行审查，在单机符合性阶段仅确认偏离部分，不对单机的纪实数据进行专项审查。国内的航空制造企业一般在飞机交付前开展针对全机零组件的专项符合性检查，需投入大量的人力资源，以较长的周期对实物状态与产品设计要求的一致性进行确认。

1.3 研究内容及意义

飞机制造过程的信息流动是非常复杂和冗余的，经过了采购管理、零件生产管理、出入库管理、装配管理、系统测试、订单管理等过程，导致了不同系统之间的交互效率低与数据关联无法有效衔接的情况，一旦飞机进入批产阶段，需要投入的人力资源成本将随产量的爬坡线性提高。因此，飞机制造符合阶段性的纪实数据管理是飞机制造领域的一个关键环节，如何对制造纪实数据进行有效的识别与确认，提高飞机生产效率，缩短交付周期已经成为飞机制造企业所面临的重大挑战。

本文对飞机制造纪实数据的研究与应用就是为了构建一套全面支持飞机全过程纪实数据流管理并能适应现代飞机生产分工与装配模式的符合性应用技术，通过对纪实数据的治理、对纪实数据的集成，研究面向飞机架次的纪实数据服务应用，最终可面向高产能的实现快速、高效、准确的飞机符合性技术。

2 飞机制造符合性方案研究

2.1 元数据定义

飞机产品数据在通过单一产品数据源发放后，基于生产过程，演变成相对稳定的数据集组织方式，在不同的业务过程、表单中数据集的形式与表达均存在数据异构性差异。

因此需要通过将件号作为元数据定义，通过以产品实体的最小颗粒度作为单元，对纪实类数据的范围和关系进行梳理，并以元数据为核心聚合、衔接各类异构数据集。

2.2 件号与BOM、文档的约束

飞机制造企业的BOM管理与文档管理始终是产品数据管理的核心，在件号被定义为元数据后，为了保证数据的变更与演进，在每一个信息流上都得到准确的识别和跟踪，必须保证件号与BOM主属性、件号与文档主属性的一致性、唯一性、实时性、有效性、交互性、可读性的约束关系，正是基于该数据关系的确定性演进，通过件号的纽带作用，才可以将飞机产品实物纪实数据同工程定义的数据集建立起可靠信息流关系，并给最终的产品符合性提供满足可靠性需求的数据集。

2.3 面向件号的纪实数据模型

飞机制造符合性的基础是数据完整性，即从制造生产过程全生命周期的角度出发，充分考虑过程数据的种类和分布，并根据输入输出关系设定数据标准，定义标准化、结构化的数据集，通过件号的主字段/次字段的关系、件号之间的关系以及产品BOM与文档的映射关系，建立起一套基于件号的纪实数据模型。

3 单机实物纪实数据治理

3.1 单机实物纪实数据梳理范围

飞机符合性相关纪实数据梳理工作需将制造过程中全生命周期的数据表单，包括但不限于表1所示数据。

表1 单机实物纪实数据梳理范围

一般而言，飞机制造企业的纪实数据主要分布于VPM系统、PDM系统、MES系统、ERP系统，对于全生命周期纪实数据而言应采取应收尽收的原则，对各系统的数据进行XML格式的解析，根据不同系统架构下的异构性数据进行抽取，并将件号的元数据作为主数据模型，以定义过的数据标准化的形式进行结构化转录，作为单机纪实数据的支撑。

3.2 纪实数据结构化治理内容

飞机符合性相关纪实数据治理工作主要包括数据接口、数据定义、数据抽取、数据结构化等主要过程，包括但不限于以下表2方面。

表2 纪实数据结构化治理内容

3.3 纪实数据结构化治理模板

见下表3。

表3 纪实数据结构化治理表述模板

4 单机实物纪实数据集成

4.1 单机实物纪实表的定义

“单机实物纪实表”应包含全机（包括主制造商及机体供应商）所有的零组件（自制件）、成品件（不包含标准件、飞走化工、辅材等）；内容应包括“零组件件号”“理论版本”“装机版本”“数量”“下级工艺装配”“零件代码”“制造路线”“使用路线”“制造输入”“备注”。

（1）“零组件号”：工程零组件号；

（2）“理论版本”：工艺文件要求装机的零组件版本；

（3）“装机版本”：工艺文件实际装机的零组件版本；

（4）“数量”：工艺文件要求装机的零组件数量；

（5）“下级工艺装配”：安装该零组件的工艺文件编号；

（6）“零件代码”：工艺策划时零组件所分配的零件代码；

（7）“制造路线”：零组件的制造单位；

（8）“使用路线”：零组件的使用单位；

（9）“制造输入”：零组件的安装输入类别；

（10）“备注”：用于说明特殊情况。

4.2 纪实数据中心的构建

4.2.1 纪实数据中心构建原则

（1）明确构建纪实数据的要素都来自哪些系统，并确定所需数据字段，根据不同的系统制定集成服务；

（2）明确集成数据服务的触发机制，可手工触发或者自动触发数据传输，在单架次飞机装配和生产过程中，或者按照用户触发的方式，将纪实数据传到单机构型纪实的数据中心；

（3）明确纪实中心每一个纪实表单的数据字段、数据标准，明确数据边界。

4.2.2 纪实数据配置

纪实数据中心的用户权限是可配置的，通过预定义纪实标准表权限、预定义纪实数据字段权限，实现为用户提供根据权限定义的差异化数据输出表单与数据字段。

4.2.3 纪实数据中心搭建

（1）建立纪实数据管理：通过纪实数据服务，以单机零组件清册为基础，将必要的工程数据、工艺数据、供应商交付数据、生产执行数据和生产偏离数据，以单架次的形式存放到纪实数据中心，数据之间通过零组件号、版本、件号信息关联（支持人工导入单架次基础数据）。

（2）在纪实数据中心可输入架次条件，查询单架次飞机的纪实数据，展示单机纪实的详细单项数据。

（3）纪实数据查询：用户可以通过数据纪实管理模块，按需查询单架次纪实数据。

5 单机实物纪实数据服务

5.1 单机实物纪实数据迭代

以某型号飞机为例，其单机实物纪实的数据迭代步骤如下：

（1）提取制造端接收的单架次有效工程更改清单；

（2）提取后依据产品定义完成版本等效计算；

（3）提取后保留零组件号、版本、等效版本、适用架次；

（4）使用上述处理过的单架次工程更改清单与单机零组件清册进行比对，以零组件号为对象进行零组件号、版本/等效版本的匹配，比对结果分为“OK”“版本差异”“单架次工程更改清单需删除”；

（5）应用历史架次的工程更改清单与单机零组件清册差异比对核查及评估结果，以“零组件号+版本/等效版本”进行匹配，对（4）得到的差异项进行标注；

（6）在（5）的结果上，以“零组件号+版本/等效版本+架次号”为对象，在生产数据中进行匹配并提取出相应工艺文件，做好存档记录；

（7）应用历史架次的工程更改落实清册，以“零组件号+版本/等效版本”为对象与（6）进行匹配，在（6）的基础上增加历史架次的工程更改落实清册中与（6）的“零组件号+版本/等效版本”一致的历史架次落实数据，比对两者间的生产数据的差异，并对差异进行存档记录；

（8）应用工程更改落实记录数据，以“零组件号+版本/等效版本+架次号”为对象与（7）进行匹配，在（7）的基础上增加工程更改落实记录中与（7）中当前架次的“零组件号+版本/等效版本+架次号”一致的工艺数据和/或生产数据，比对（6）与（8）结果的差异，并对差异进行存档记录；

（9）对上述差异项标注“需核查”，此处需人工确认，核查完毕后由核查人员对当前架次的落实情况、生产数据、其他说明等信息进行补充或修改，并进行保存、上传。

最终系统保存所有信息：机型、架次号、实物纪实数据版本、零组件号、零组件版本、等效版本、适用架次、工程更改接收日期、单机零组件清册（零组件号、零组件版本）、当前架次有效工程更改清单与单机零组件清册比对结果、历史架次有效工程更改清单与单机零组件清册差异评估结果、历史架次号、历史架次落实类型（如已落实、无须落实等）、历史架次生产数据、历史架次其他说明、当前架次落实类型（已落实、无须落实等）、当前架次生产数据、当前架次其他说明、当前架次落实类型和生产数据与历史架次落实类型和生产数据差异结果、当前架次工程更改落实记录（落实类型、工艺数据和/或生产数据、其他说明）、当前架次落实类型和生产数据与当前架次工程更改记录差异结果、核查人、核查处理日期。