面向異地協同環境的數字化地磅稱重管理系統研究

為解決飛機生產制造過程中跨地域、跨企業海量重量數據的管控難題，本文提出面向異地協同環境數字化電子地磅稱重管理系統，并引入將網絡化、信息化的系統建設思想，制定全新的設計生產一體化管理模式。通過對生產過程中重量、重心實時監控、重量超差自動甄別、數據校驗、稱重進度監控等方面的研究，實現設計所和生產廠稱重檢驗的無縫對接，極大縮短了稱重工作周期，對建立智能化工廠有重要現實意義.

一、引言

我國的飛機設計制造領域已經進入三維數字化設計階段，而制造領域中的重量管理部門一直以來與設計部門都是分散式管理，且朝向跨廠所協作的模式發展，謀求型號研制資源的最大化利用，但是異地協同環境下也帶來了一些問題，容易造成設計、工藝等管理人員不能及時掌握飛機在生產制造過程中的真實重量情況。

國內的零部件稱重檢驗工作大部分仍采用紙制采集、手動錄入的方式，數據量大，整理困難，數據準確性難以保證；設計部門干預少，干預手段落后，形成設計和制造的脫節；雙方溝通較少，致使飛機超重后期必須通過增加配重或者降低型號部分性能指標來均衡重量分布，影響整個型號的研制質量。主要問題如下：

（1）設計和稱重單位分散，稱重時效不可控，收集整理困難；（2）數據準確性差，人工干預對數據準確性影響較大；（3）數據版次混亂，造成大量重復數據；（4）重量超差干預滯后，無法及時響應，導致重量疑難問題。

因此，迫切需要對現有稱重工作進行優化，借助信息化手段，提升稱重工作能力，搭建數字化稱重管理系統，實現異地協同環境下對型號重量管理的靈活、高效及準確。

二、系統構建原則

異地協同環境的數字化地磅稱重管理系統，其系統構建原則如下：

（1）實用性。系統符合數字化稱重業務工作流程，有能效地解決型號異地協同設計制造環境下的重量管控需要。

（2）可靠性。系統的設計必須在投資可接受的條件下，從系統結構、技術措施以及容錯處理等多方面綜合考慮，能夠確保系統長期無故障地穩定運行。

（3）可拓展性。系統應充分考慮其將來潛在的需求，使現有系統能夠與需求同步增長，使系統規模在急劇擴張時亦不需要重新進行系統規劃與設計。

安全性。系統應采用多種系統容錯手段和防攻擊手段，主要設備采用雙機容錯或鏡像備份工作方式，保證系統正常運行；使用多級權限系統，對用戶進行精確的權限分配，保證重要信息的安全性。

三、異地協同環境下數字化稱重管理系統的架構

異地協同環境下的數字化稱重突出設計和工藝部門之間的關聯和協同，通過對數據傳遞的控制、對稱重工作過程控制、對稱重結果進行分析干預等，實現對稱重工作的有效管理。

從系統設計角度來看，數字化系統通過稱重過程中數據、業務流程和系統集成等方面，加強設計狀態的控制，來實現異地之間協同制造過程中稱重數據共享。

從系統應用角度來看，需要按照用戶業務管理的需要，配置軟件功能組件，最大化滿足用戶需求，實現應用層的業務功能組件中 EPOB 管理、PBOM管理、工藝路線、稱重規則、稱重清單、數據分析等功能模塊。異地協同數字化稱重管理系統設計架構如圖一所示。

四、稱重業務流程

異地協同環境下數字化稱重業務過程主要包括稱重清單管理、工藝準備工作管理、稱重執行管理以及稱重數據分析處理幾個環節。其中稱重清單管理主要由設計所完成，通過對 EBOM 理論重量數據整理、工藝路線以及稱重單位配置規則梳理，形成基于工藝 PBOM 的稱重清單，包括零部件圖號、理論重量、重量的工藝余量、稱重單位、重量公差等信息；工藝準備環節主要開展工藝 PBOM 重構、工藝分工、重量的工藝余量計算等內容；稱重執行環節主要完成稱重計劃下發、稱重工序編制、稱重操作執行；稱重數據分析環節主要完成對稱重數據的記錄和管理，對稱重數據進行分析，對超差進行處理，提出合理改進措施等。

各環節通過數據的有效傳遞，協同開展不同的稱重工作，最終實現稱重任務下發、稱重執行、稱重反饋、稱重分析等內容，使得設計工藝能夠對稱重各環節的數據進行有效管理，及時處理、及時干預存在的重量問題。

1.稱重清單管理

飛機設計階段的 EBOM 是稱重管理系統所需產品數據的基礎，需要建立每個輪次下的 EBOM 數據庫，側重于零部件的產品結構與重量特性數據。

（1）EBOM 導入：導出 EXCEL 格式的 EBOM清單，然后將 EBOM 數據導入系統，形成稱重管理系統的理論數據。

EBOM 部件重量計算：零件、標準件、成品件本身帶有重量特性數據，裝配件配置了重量重心的，直接使用原始重量重心數據，不帶重量的裝配件，它們的重量重心需要根據公式計算才能得到。

2. 工藝準備工作管理

EBOM 經過工藝部門工藝重構后形成 PBOM。稱重管理系統的零部件實稱稱重項目是在 PBOM的基礎上，依據稱重業務關系配置的稱重規則自動計算生成。

（1）PBOM 導入：工藝部門將 PBOM 制作成符合稱重管理系統所需格式的“工藝計劃表”。

（2）PBOM 維護：通過 PBOM 導入自動構建的PBOM 樹，可以進行人工維護，PBOM 維護包含節點添加、刪除、更新等操作。

（3）PBOM 重量特性匹配計算：通過 PBOM 導入自動構建的 PBOM 樹，在同型號同輪次下的 E-BOM中去查找相同裝配節點，從而獲取理論重量、理論重心等重量特性數據。

（4）PBOM 部件重量計算：通過 PBOM 重量特性匹配計算，已經得到所有葉子節點的重量特性數據，部、組件的重量特性需要通過計算才能得到。

3.稱重任務分配

根據需要自行設置所有零部件的稱重規則，為系統自動生成各個稱重單位的零部件稱重清單提供依據。

（1）生產單位管理：對生產車間和使用單位進行統一管理，以滿足飛機研制過程中對整個稱重工作全局掌控的需要。稱重單位管理應細分到生產廠、生產車間、生產工段，細化對稱重單位的具體管理。

（2）工藝分工：生產廠工藝計劃部門在 PBOM編制過程中編制工藝分工路線，規劃零部件的生產制造過程，工藝分工路線的編制可通過導入或者人工手動添加、刪除、修改等方式完成。

（3）工藝路線稱重配置：將其工藝路線中的特定生產車間設置為稱重單位，那么該生產車間的稱重清單上就會包含該零部件，以此作為車間稱重清單自動生成的依據。

PBOM 圖號過濾：生產車間的零件稱重清單依據工藝分工路線的稱重廠配置自動生成，但是對于一些特殊圖號的零部件不需要稱重，因此，重量管理人員需要制定相應的圖號過濾規則，將這些特殊圖號的零部件排除在各個生產廠的稱重清單之外。

4.稱重數據分析

稱重終端的零組件稱重清單包含理論重量、工藝余量以及重量容差值。因此，零組件在稱重時，稱重終端能夠自動判斷零件是否超差，并提示檢驗人員。

重量超差判斷公式為：

實稱重量 - 工藝余量 - 理論重量 < 重量容差。

由于稱重清單已經帶有工藝余量值，并且在超差判斷的時候已經考慮了余量值，因此系統可以排除由工藝余量導致重量超差誤判。

重量管控系統中自動標記出重量超差的零組件，重量管理人員點擊“生成重量超差單”，系統自動填寫理論重量、實際重量等信息，具體流程如圖二所示。

另外，系統自動根據設定的規則自動生成超差處理單，發起重量超差單審簽流程，并與 IQS 系統進行集成，對超差單據進行歸零管理。

在完成整機或者整部段零組件稱重工作完成后，設計和工藝部門將可以對系統稱重數據進行分析，通過系統報表功能，自動生成各類統計結果，與設計理論稱重數據對比，以及通過重量歷史經驗的判斷，及時發現重量問題，判斷重量走勢，制定不同的重量干預方案。設計人員可以根據重量趨勢，對指標進行優化和調整，提高設計性能；工藝人員通過對重量問題的統計分析，找出產生重量問題的關鍵因素，重點攻克。

五、結束語

本文通過面向異地協同環境的數字化稱重管理系統的研究，梳理了從設計到工藝、從工藝到制造車間、從終端收集數據到設計反饋等一系列業務領域的流程和邏輯關系，進一步明確了異地協同環境下數字化稱重工作開展的過程。梳理出包括基于PBOM 的稱重清單管理、重量的工藝余量管理、稱重工序細分與稱重工序的下發、重量超差處理眾多關鍵技術，在廠、所異地協同研制過程中，及早干預重量異常問題，縮短稱重工作周期，確保型號研制的成功，對建設數字化、智能化工廠具有重要意義。