航空產(chǎn)品的在線檢測研究與應(yīng)用

張敏 趙梓淇 張敏濤 高戰(zhàn)輝

摘 要 航空產(chǎn)品呈現(xiàn)多品種、小批量的生產(chǎn)模式，且在科研生產(chǎn)呈現(xiàn)快速研制、多型號并存的常態(tài)。裝配面臨快速換線，產(chǎn)品種類差異大，全數(shù)據(jù)交檢，交檢等待時間長等現(xiàn)象，無法滿足產(chǎn)品交付周期短、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求高等需求，迫切需要改變生產(chǎn)組織方式和裝配模式。國際先進(jìn)航空企業(yè)通過對在線檢測系統(tǒng)的研究與利用，形成線內(nèi)自檢等方式，使用信息化、智能化手段從而提高交檢效率，縮短制造周期，從根本上改變傳統(tǒng)的制造方式，提高產(chǎn)品裝配制造水平。

關(guān)鍵詞 系統(tǒng)工程;在線檢測;影像識別

1 航空產(chǎn)品交檢現(xiàn)狀及問題

目前多品種、小批量產(chǎn)品交檢模式為，將產(chǎn)品按照模塊化劃分，分配到不同的生產(chǎn)班組，在固定區(qū)域進(jìn)行裝配與檢驗，按照相關(guān)的技術(shù)要求對產(chǎn)品進(jìn)行交檢，由于航空產(chǎn)品的批次數(shù)量少，且不同產(chǎn)品間的差異較大無法使用統(tǒng)一的交檢方式，且不同產(chǎn)品間的技術(shù)差異也大，需要相關(guān)業(yè)務(wù)水平能力，不可相互替代，交檢資源相對固化，不能根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行快速有效的調(diào)整，容易形成交檢等待現(xiàn)象，且不同產(chǎn)品的交檢節(jié)奏與交檢節(jié)拍不同，交檢過程成為生產(chǎn)的巨大瓶頸點[1]。

2 對所建設(shè)系統(tǒng)進(jìn)行參考定義

針對上述的問題，通過理論結(jié)合我公司多年來的實踐經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)，流水線式的交檢模式及其不符合多品種、小批量的生產(chǎn)組織模式，裝配線上的產(chǎn)品常常需要進(jìn)行換線，且不同產(chǎn)品功能、性能差異較大，所以系統(tǒng)需要針對不同的檢測內(nèi)容進(jìn)行分析，針對不同的檢測內(nèi)容做出不同的檢測方法，這里使用系統(tǒng)工程的方法論對系統(tǒng)進(jìn)行論述[2]。

3 利用系統(tǒng)工程的手段進(jìn)行系統(tǒng)性的分析

3.1 系統(tǒng)邊界

根據(jù)黑盒理論，構(gòu)建我們希望系統(tǒng)形成的功能單元，對實際操作過程的輸入、輸出、使能相關(guān)項的梳理得出，系統(tǒng)的邊界應(yīng)在如下黑盒內(nèi)。系統(tǒng)的輸入項為裝配過程的所有組成產(chǎn)品的項或支持產(chǎn)品的裝配項，系統(tǒng)的使能項為使用設(shè)備的操作人員及組成系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備，系統(tǒng)應(yīng)符合相關(guān)的保密要求同時工藝文件對系統(tǒng)同樣存在約束。

3.2 需求定義

（1）識別利益攸關(guān)者

根據(jù)邊界圖所示，該課題所研究的邊界圖包括四大部分：輸入、輸出、約束、使能，根據(jù)第五個部分的內(nèi)涵分析本課題的參與者，如下表所示：

（2）利益攸關(guān)者需求

經(jīng)過調(diào)研、座談等方式，收集利益攸關(guān)者需求，并對各個需求進(jìn)行分析，最后得出如下7項功能需求。

功能需求①系統(tǒng)應(yīng)具備可視化終端顯示拍照內(nèi)容的功能;功能需求②系統(tǒng)應(yīng)具備區(qū)分產(chǎn)品（產(chǎn)品編號、工序號、工道號等）信息的功能;功能需求③系統(tǒng)應(yīng)具備檢測內(nèi)容打印的功能;功能需求④系統(tǒng)應(yīng)具備檢索相關(guān)檢測內(nèi)容的功能;功能需求⑤系統(tǒng)應(yīng)具備記錄標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的功能;功能需求⑥系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)存信息可被CAPP系統(tǒng)調(diào)用的功能;功能需求⑦數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲信息被MES系統(tǒng)調(diào)用的功能;

（3）對需求活動進(jìn)行描述

對各功能需求進(jìn)行活動描述，繪制需求活動流程圖：

功能需求①系統(tǒng)應(yīng)具備可視化終端顯示拍照內(nèi)容的功能;

系統(tǒng)對檢測內(nèi)容可視化顯示的內(nèi)容，檢測內(nèi)容清洗可見，便于對檢測內(nèi)容的復(fù)檢、復(fù)查等要求。

功能需求②系統(tǒng)應(yīng)具備區(qū)分產(chǎn)品（產(chǎn)品編號、工序號、工道號等）信息的功能;

在檢測同種產(chǎn)品相同工位檢驗內(nèi)容時，易造成產(chǎn)品信息的混淆，應(yīng)有一種辦法區(qū)分產(chǎn)品信息，將所有產(chǎn)品的信息及檢驗工位錄入到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行檢測時從資料庫中調(diào)取相應(yīng)的產(chǎn)品信息，在檢測完成后，僅輸入產(chǎn)品編號后，進(jìn)行系統(tǒng)檢測。

功能需求③系統(tǒng)應(yīng)具備檢測內(nèi)容打印的功能;

通過MES系統(tǒng)，大多數(shù)的檢測內(nèi)容信息已實現(xiàn)電子化，但是在部分場景下，仍需要紙質(zhì)版的文件，所系系統(tǒng)需對檢測內(nèi)容進(jìn)行打印。

功能需求④系統(tǒng)應(yīng)具備檢索相關(guān)檢測內(nèi)容的功能;

檢索內(nèi)容需被調(diào)用時，系統(tǒng)應(yīng)具備檢索相關(guān)檢測內(nèi)容的功能。

功能需求⑤系統(tǒng)應(yīng)具備記錄標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的功能;

記錄高級技能人員的操作過程，并將記錄的信息上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，可在裝配時調(diào)取相關(guān)產(chǎn)品的裝配過程或裝配難點的操作過程，對人員進(jìn)行培訓(xùn)，具有動態(tài)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)的功能。

功能需求⑥系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)存信息可被CAPP系統(tǒng)調(diào)用的功能;

由于該系統(tǒng)需具備一定的迭代功能，所以系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)庫中的檢測內(nèi)容可被CAPP系統(tǒng)調(diào)用，用于細(xì)化工藝規(guī)程的功能。

功能需求⑦數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲信息被MES系統(tǒng)調(diào)用的功能;

系統(tǒng)不具備直接輸出產(chǎn)品質(zhì)量證明文件的功能，系統(tǒng)的質(zhì)量證明內(nèi)容可被MES（裝配）系統(tǒng)調(diào)用的功能，方便后續(xù)電子版裝試記錄直接調(diào)用裝配過程檢測內(nèi)容的功能。

（4）系統(tǒng)運行場景

根據(jù)系統(tǒng)的邊界圖及各功能需求流程圖及上述過程對利益攸關(guān)者相關(guān)需求的分析，構(gòu)建初步的系統(tǒng)運行場景圖，綜合需求分析中的一級活動要素，形成系統(tǒng)的整體框架[3]。

4 結(jié)束語

檢測系統(tǒng)，作為未來裝配不可或缺的一個系統(tǒng)，它通過直接安裝在生產(chǎn)線、生產(chǎn)單元上的設(shè)備，利用軟測量技術(shù)實時檢測、實時反饋，以便更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，提升檢驗效率，大大減少了不必要的浪費，對多品種、小批量的生產(chǎn)模式，由在線檢測向離線檢測的模式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，通過機(jī)械化、信息化、智能化的手段替代原有人工檢驗，經(jīng)過數(shù)據(jù)的累計，最終形成產(chǎn)品檢測數(shù)據(jù)庫，從供應(yīng)、機(jī)加到最終的裝配，最終達(dá)到大數(shù)據(jù)運行的能力，通過各個零件間的尺寸配合等相關(guān)參數(shù)，進(jìn)一步提高質(zhì)量的穩(wěn)定性，提升質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 張新國.系統(tǒng)工程手冊：系統(tǒng)生命周期流程和活動指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013：201.

[2] 劉玉慧.復(fù)雜曲面數(shù)字化在線檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2010.

[3] 愛德華·克勞利.系統(tǒng)架構(gòu)：復(fù)雜系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016：31.