余子開(kāi)，胡子彪，李亞軍，楊曉慧，宋 虎

YU Zi-kai, HU Zi-biao, LI Ya-jun, YANG Xiao-hui, SONG Hu

（上海航天設(shè)備制造總廠，上海 200245）

0 引言

隨著航天事業(yè)的快速發(fā)展，運(yùn)載火箭進(jìn)入高密度發(fā)射期，面臨多型號(hào)多發(fā)火箭同時(shí)裝配，并且裝配周期不斷壓縮以及“保成功”的質(zhì)量要求，采用傳統(tǒng)的計(jì)劃管理軟件和“人盯人”方式難以滿足多項(xiàng)目信息流程監(jiān)控的要求。裝配作為運(yùn)載火箭研制生產(chǎn)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)前期研制生產(chǎn)工作的總結(jié)，所涉及的范圍廣，包含的信息量大[1]，出現(xiàn)的任何一個(gè)問(wèn)題都有可能涉及到不同的研制生產(chǎn)單位和不同的研制生產(chǎn)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的信息逐級(jí)反饋、逐級(jí)確認(rèn)、逐級(jí)匯報(bào)、逐級(jí)上報(bào)的信息傳遞模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)階段的質(zhì)量控制及生產(chǎn)進(jìn)度要求[2]。所以必須采用更為高效的技術(shù)手段來(lái)輔助裝配管理模式的改進(jìn)與提升。

目前，運(yùn)載火箭裝配管理模式存在以下六方面的問(wèn)題：1）計(jì)劃的傳遞未能深入一線裝配生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)；2）質(zhì)量記錄以紙質(zhì)方式為主，記錄不及時(shí)不規(guī)范；3）對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的過(guò)程控制制定了控制方法，但存在執(zhí)行難的問(wèn)題；4）生產(chǎn)過(guò)程采用表單人工流轉(zhuǎn)，導(dǎo)致效率不高，并且無(wú)法進(jìn)行監(jiān)控與追蹤；5）計(jì)劃流程與技術(shù)流程脫節(jié)，導(dǎo)致計(jì)劃信息與技術(shù)信息不協(xié)調(diào)；6）對(duì)于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前還采取手工收集及處理的方式，加上裝配過(guò)程中的信息分散，數(shù)據(jù)信息掌握在不同部門不同人員手上形成信息孤島，無(wú)法集成到一起，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足企業(yè)日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量要求。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文采取以單發(fā)火箭為中心，研究分析裝配過(guò)程中關(guān)注的主要信息，并對(duì)信息建立內(nèi)在聯(lián)系，從而集成與單發(fā)火箭裝配有關(guān)的主要信息。為對(duì)信息進(jìn)行過(guò)程控制，從閉環(huán)管理的角度提出三級(jí)控制與四級(jí)監(jiān)督的過(guò)程控制方法，以達(dá)到提高裝配信息管理水平和產(chǎn)品質(zhì)量。

1 運(yùn)載火箭裝配流程及產(chǎn)生的裝配信息

運(yùn)載火箭裝配過(guò)程包含總裝廠裝配及發(fā)射場(chǎng)裝配，由于運(yùn)載火箭研制是一個(gè)系統(tǒng)工程，裝配作為運(yùn)載火箭研制生產(chǎn)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是眾多研制生產(chǎn)單位產(chǎn)品的最后集成，因此裝配過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的信息，并且會(huì)牽涉到不同的研制生產(chǎn)單位。運(yùn)載火箭裝配的一般流程如圖1中X軸所示，從裝配計(jì)劃下達(dá)，工藝技術(shù)文件準(zhǔn)備，各研制生產(chǎn)單位配套產(chǎn)品交付總裝，總裝廠總裝，總裝完成后的集成綜合測(cè)試，然后進(jìn)入發(fā)射場(chǎng)總裝及測(cè)試，最后是成功發(fā)射。裝配的不同階段會(huì)產(chǎn)生不同的信息，如圖1中Y軸所示，計(jì)劃下達(dá)階段會(huì)產(chǎn)生計(jì)劃節(jié)點(diǎn)信息；工藝技術(shù)文件準(zhǔn)備階段會(huì)產(chǎn)生裝配的技術(shù)文件信息，包含裝配需要的各種工藝文件、通知單、更改單等；各研制單位配套產(chǎn)品交付總裝會(huì)生產(chǎn)配套信息；總裝廠總裝會(huì)產(chǎn)生裝配過(guò)程中的質(zhì)量信息、現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理信息、技術(shù)文件執(zhí)行情況信息、計(jì)劃節(jié)點(diǎn)完成情況信息等；集成綜合測(cè)試會(huì)產(chǎn)生測(cè)試信息；發(fā)射場(chǎng)總裝及測(cè)試會(huì)產(chǎn)生發(fā)射場(chǎng)工藝技術(shù)文件信息、發(fā)射場(chǎng)裝配質(zhì)量信息、發(fā)射場(chǎng)裝配現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理信息、發(fā)射場(chǎng)測(cè)試信息等。圖1中裝配流程具有先后順序關(guān)系，見(jiàn)圖中X軸的各裝配流程節(jié)點(diǎn)之間的單向箭頭，但是各流程節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的裝配信息之間是雙向流動(dòng)的，見(jiàn)圖中X軸方向各流程節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的裝配信息之間的雙向箭頭，信息的流動(dòng)通過(guò)不斷的反饋循環(huán)進(jìn)行。以技術(shù)文件信息和配套信息為例，配套信息的依據(jù)是技術(shù)文件信息，但當(dāng)配套信息執(zhí)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)配套信息有錯(cuò)誤時(shí)，又反饋到技術(shù)文件信息，從而對(duì)技術(shù)文件信息進(jìn)行修改，因此信息的流動(dòng)是雙向的。

由于裝配過(guò)程產(chǎn)生的信息種類繁多，見(jiàn)圖1中所示，信息分散在不同的生產(chǎn)單位、不同部門、不同人員手上形成信息孤島，導(dǎo)致最后的信息匯總及追蹤存在困難，并且有些信息是保存在獨(dú)立的信息系統(tǒng)里。因此本文將從眾多的信息中梳理出裝配過(guò)程中關(guān)注的幾項(xiàng)主要信息，對(duì)有些保存在其他專門信息系統(tǒng)中的信息預(yù)留接口，方便進(jìn)行信息的集成與共享。通過(guò)對(duì)裝配過(guò)程的分析，裝配過(guò)程中關(guān)注的主要信息如圖2所示，包含工藝技術(shù)文件信息、與本發(fā)火箭有關(guān)的通知單/更改單信息、計(jì)劃節(jié)點(diǎn)及完成情況信息、配套信息、裝配質(zhì)量信息、現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理信息等六大類信息。每類信息又包含眾多的屬性信息，比如工藝技術(shù)文件信息包含工藝編制人、編制日期、工序名稱、工序內(nèi)容、工藝文件中的配套信息、使用的工裝工具信息等，這里不做詳細(xì)論述。由于一發(fā)火箭的計(jì)劃信息相對(duì)較粗，為便于總裝進(jìn)度的精細(xì)化控制，本文采取的方法是根據(jù)計(jì)劃信息從工藝技術(shù)線的角度將大的計(jì)劃信息拆分為不同裝配子項(xiàng)目信息，以一子級(jí)火箭裝配為例，將一子級(jí)裝配細(xì)分為箱內(nèi)傳感器安裝、單箱氣密、艙段對(duì)接、發(fā)動(dòng)機(jī)安裝、導(dǎo)管協(xié)調(diào)、動(dòng)力系統(tǒng)安裝、整流罩協(xié)調(diào)、一子級(jí)氣密、一子級(jí)設(shè)備電纜安裝、一子級(jí)多余物滾動(dòng)檢查、一子級(jí)稱重等，通過(guò)對(duì)這些裝配子項(xiàng)目的進(jìn)度節(jié)點(diǎn)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)任務(wù)節(jié)點(diǎn)的控制。為對(duì)裝配質(zhì)量進(jìn)行過(guò)程控制，本文將裝配過(guò)程中對(duì)裝配質(zhì)量有影響的環(huán)節(jié)單獨(dú)列出，形成質(zhì)量控制點(diǎn)，主要包括強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)、同步檢驗(yàn)點(diǎn)、以及工藝技術(shù)人員要求的質(zhì)量控制點(diǎn)，對(duì)于不同的質(zhì)量控制點(diǎn)列出詳細(xì)的技術(shù)指標(biāo)，以及需參與進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)的人員名單，從而對(duì)質(zhì)量進(jìn)行過(guò)程控制。

圖2 單發(fā)火箭主要關(guān)注信息

2 運(yùn)載火箭裝配過(guò)程信息控制方法

2.1 運(yùn)載火箭裝配過(guò)程信息管理現(xiàn)狀

近年來(lái)隨著運(yùn)載火箭發(fā)射任務(wù)量的逐年增加，對(duì)航天企業(yè)管理能力提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，亟需引進(jìn)現(xiàn)代的生產(chǎn)管理方法及其信息化手段。但是由于一線生產(chǎn)的信息化技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于企業(yè)計(jì)劃層，成為企業(yè)信息集成的瓶頸和企業(yè)信息化的最薄弱環(huán)節(jié)，制約了企業(yè)制造執(zhí)行效率的進(jìn)一步提高[3]。運(yùn)載火箭裝配現(xiàn)場(chǎng)大都還延續(xù)傳統(tǒng)的裝配模式，采用紙質(zhì)文件和圖紙，缺少便于理解的三維可視化工藝平臺(tái)，過(guò)分依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)；總裝生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控手段落后，不能精確把握生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行情況；裝配現(xiàn)場(chǎng)的配套管理落后，不能根據(jù)單發(fā)火箭進(jìn)行配套信息的資源重組；產(chǎn)品零部件履歷信息、檢驗(yàn)結(jié)果等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采用手動(dòng)記錄方式，信息采集效率低，傳遞速度慢，可追溯性差[4]。

圖3 裝配過(guò)程信息三級(jí)控制方法

由于企業(yè)目前已經(jīng)建立了一些信息化系統(tǒng)，與運(yùn)載火箭裝配有關(guān)的主要有計(jì)劃管理系統(tǒng)、配套數(shù)據(jù)系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)、PDM系統(tǒng)、工藝文件登記系統(tǒng)等。對(duì)于運(yùn)載火箭裝配而言，主要關(guān)注兩大類信息，計(jì)劃信息和技術(shù)信息，計(jì)劃信息主要存在于計(jì)劃管理系統(tǒng)及配套數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而技術(shù)信息主要存在于CAPP系統(tǒng)、PDM系統(tǒng)、工藝文件登記系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)，這些系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)信息互相獨(dú)立，未能實(shí)現(xiàn)信息之間的互相自動(dòng)關(guān)聯(lián)，由于這些系統(tǒng)都是從企業(yè)層面考慮的，未能延伸到生產(chǎn)一線，企業(yè)正在規(guī)劃的MES系統(tǒng)更多的是從計(jì)劃信息角度考慮生產(chǎn)過(guò)程的執(zhí)行監(jiān)督，因此本文側(cè)重于從技術(shù)信息的角度考慮生產(chǎn)一線的信息管理及監(jiān)督，同時(shí)預(yù)留接口集成計(jì)劃信息管理系統(tǒng)。

2.2 運(yùn)載火箭裝配過(guò)程信息控制方法

運(yùn)載火箭裝配過(guò)程中信息的控制需要裝配過(guò)程中所有參與人員的共同配合，為確?；鸺难b配質(zhì)量，裝配過(guò)程中的信息流轉(zhuǎn)、信息監(jiān)控、信息糾偏尤為重要。通過(guò)對(duì)企業(yè)實(shí)際裝配過(guò)程的調(diào)查和分析，既滿足簡(jiǎn)化流程、提高效率，又確保信息的完整性、可控性、真實(shí)性，本文提出一種符合企業(yè)裝配實(shí)際的三級(jí)控制與四級(jí)監(jiān)督的過(guò)程控制方法，該方法主要針對(duì)技術(shù)信息及計(jì)劃信息，將兩類信息建立聯(lián)系，解決現(xiàn)有的技術(shù)信息與計(jì)劃信息分離的問(wèn)題。技術(shù)信息主要是工藝技術(shù)文件、通知單/更改單、質(zhì)量控制點(diǎn)等信息，計(jì)劃信息主要指裝配大計(jì)劃及裝配子項(xiàng)目信息。裝配過(guò)程中信息的三級(jí)控制主要考慮一線生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的人員參與頻率，信息流轉(zhuǎn)的及時(shí)性，信息的真實(shí)可靠性，既要簡(jiǎn)化流程，又要確保信息得到可靠的控制及追蹤。因此本文結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，信息的三級(jí)控制由主管工藝員、一線調(diào)度員、現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)員負(fù)責(zé)，最后流回主管工藝員處，形成閉環(huán)，以便信息得到有效的監(jiān)控，裝配過(guò)程中信息的三級(jí)控制如圖3所示，工藝員負(fù)責(zé)技術(shù)信息，調(diào)度員負(fù)責(zé)計(jì)劃信息，檢驗(yàn)員檢查最終的執(zhí)行結(jié)果，裝配過(guò)程中信息的三級(jí)控制方法有效地將技術(shù)信息與計(jì)劃信息結(jié)合。為對(duì)信息的完整性、準(zhǔn)確性、有效性、及時(shí)性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與追蹤，本文針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際提出一種符合生產(chǎn)實(shí)際的四級(jí)監(jiān)督控制方法，如圖4所示。該控制方法對(duì)不同環(huán)節(jié)不同角色人員的信息由不同的人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，對(duì)有問(wèn)題的信息進(jìn)行及時(shí)糾偏，確保裝配過(guò)程中的信息完整、準(zhǔn)確、及時(shí)、可靠。如圖4所示，工藝員數(shù)據(jù)信息的完整性、準(zhǔn)確性由主任工藝師及質(zhì)量師監(jiān)督，調(diào)度員/配套員信息由工藝員監(jiān)督，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息所有參與人員均可監(jiān)督，檢驗(yàn)員信息由工藝員及質(zhì)量師監(jiān)督，裝配員對(duì)整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)可進(jìn)行反饋監(jiān)督，通過(guò)該四級(jí)監(jiān)督控制方法，使過(guò)程中的信息得到更好地控制。

圖4 裝配過(guò)程信息四級(jí)監(jiān)督方法

3 面向過(guò)程控制的裝配信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)運(yùn)載火箭裝配過(guò)程的特點(diǎn)及上述裝配過(guò)程信息控制方法的研究，為實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配過(guò)程中信息的有效監(jiān)控和管理，構(gòu)建了如圖5所示的裝配過(guò)程信息管理系統(tǒng)架構(gòu)。該系統(tǒng)采用基于網(wǎng)絡(luò)的B/S架構(gòu)為總體架構(gòu)，用戶只需通過(guò)瀏覽器即可訪問(wèn)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括用戶層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層。用戶層為多個(gè)用戶提供統(tǒng)一的人機(jī)界面和協(xié)同工作環(huán)境；應(yīng)用層包括系統(tǒng)應(yīng)用功能和服務(wù)組件，用于對(duì)總裝過(guò)程中信息的業(yè)務(wù)邏輯處理和應(yīng)用數(shù)據(jù)維護(hù)；數(shù)據(jù)層為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)支持。

此外，系統(tǒng)為集成其他與本發(fā)火箭有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，提供了對(duì)外接口服務(wù)，主要用于對(duì)計(jì)劃管理系統(tǒng)、配套數(shù)據(jù)系統(tǒng)等的集成。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的功能模塊分為技術(shù)信息管理、計(jì)劃信息管理、配套信息管理、現(xiàn)場(chǎng)信息管理、接口信息管理、系統(tǒng)信息管理等六大模塊，如圖6所示。技術(shù)信息管理用于對(duì)裝配過(guò)程中依據(jù)的技術(shù)文件信息進(jìn)行管理，確保裝配過(guò)程中的技術(shù)要求得到落實(shí)，對(duì)裝配過(guò)程中的技術(shù)更改及時(shí)糾偏；計(jì)劃信息管理用于對(duì)裝配過(guò)程中的計(jì)劃節(jié)點(diǎn)及配套節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，及時(shí)根據(jù)預(yù)警信息協(xié)調(diào)有關(guān)責(zé)任單位按節(jié)點(diǎn)完成配套和裝配，該功能模塊可通過(guò)接口直接集成計(jì)劃管理系統(tǒng)；配套信息管理用于對(duì)各型號(hào)的配套零部件進(jìn)行管理，與工藝文件信息結(jié)合使用，該功能模塊可通過(guò)接口與配套數(shù)據(jù)系統(tǒng)集成；現(xiàn)場(chǎng)信息管理用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)劃及技術(shù)要求完成情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理信息的記錄，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量信息的記錄，現(xiàn)場(chǎng)電子看板及內(nèi)部通知信息的管理；接口管理用于與外部系統(tǒng)的接口管理；系統(tǒng)管理主要是后臺(tái)的控制管理，主要針對(duì)用戶信息及權(quán)限管理，系統(tǒng)流程的配置管理，各種數(shù)據(jù)信息的查詢統(tǒng)計(jì)分析。

3.3 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)施

基于前面對(duì)裝配過(guò)程中信息管理及信息的過(guò)程控制方法的分析以及系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)了面向過(guò)程控制的裝配信息管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)在J2EE平臺(tái)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，采用B/S三層體系結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)有較強(qiáng)的通用性以及維護(hù)的便利性，用戶界面采用JSP與HTML技術(shù)實(shí)現(xiàn)，相關(guān)的組件采用Java Bean與Servlet實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)使用SQL Server 2005，采用MVC設(shè)計(jì)模式。該系統(tǒng)在某航天企業(yè)裝配現(xiàn)場(chǎng)成功實(shí)施，如圖7所示為系統(tǒng)運(yùn)行界面。

圖5 面向過(guò)程控制的裝配信息管理系統(tǒng)架構(gòu)

圖6 面向過(guò)程控制的裝配信息管理系統(tǒng)功能模塊

圖7 系統(tǒng)運(yùn)行界面

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)企業(yè)裝配現(xiàn)場(chǎng)需求，對(duì)裝配過(guò)程中的信息類型，信息管理控制方法展開(kāi)研究，分析了裝配過(guò)程中關(guān)注的主要信息，提出了一種符合裝配現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的三級(jí)控制及四級(jí)監(jiān)督的過(guò)程控制方法，構(gòu)建了面向過(guò)程控制的裝配信息管理系統(tǒng)架構(gòu)，開(kāi)發(fā)了原型系統(tǒng)，并在企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行了實(shí)施應(yīng)用，通過(guò)應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以對(duì)裝配過(guò)程中的信息進(jìn)行有效地監(jiān)控與追蹤，以及快速獲取及管理與單發(fā)火箭有關(guān)的主要信息。

[1]余子開(kāi).基于SOA的航天產(chǎn)品裝配工藝知識(shí)管理技術(shù)研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2014,36(6):136-140.

[2]楊山豹,何薇.面向航天產(chǎn)品制造過(guò)程的質(zhì)量管理系統(tǒng)建設(shè)與實(shí)施[J].航天制造技術(shù),2012,(6):19-23.

[3]孟翔,薛善良,李建平,楊年寶.航天產(chǎn)品裝配生產(chǎn)MES研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程,2013,42(10):43-46

[4]黃海金,邱凱,季焓,孫曉鳳.航天產(chǎn)品總裝MES系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施應(yīng)用[J].機(jī)械制造,2014,52(598):59-62.