论文部分内容阅读
[摘 要]为提高卫星总装过程中数据采集的实时性、完整性与关联性，解决数据管理困难的问题，在分析了总装过程数据采集业务流程的基础上，提出了一种基于要素的量化质量数据采集和管理方法。该方法以要素分解、量化对象分析与数据采集过程为核心，实现了通用表格柔性设计、表格实例化、数据实时采集和控制、采集數据集成管理和统计分析等功能，为卫星总装提供了一个有效的质量数据采集和管理的解决方案。基于此方法开发了便携式质量数据采集软件系统，已在卫星总装过程正式上线运行，应用效果良好。
[关键词]卫星总装；数据采集；要素；量化；数据管理
中图分类号：R716 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）26-0202-01
0 引言
衛星总装[1]过程实质是研制的过程，具有研制周期长、质量控制严格、技术状态变化快等特点。总装过程会产生大量的产品数据，如检验数据、现场多媒体数据与完工数据等。实现数据的实时采集与统一管理，对卫星总装过程质量控制、技术状态控制以及后续的流程持续优化有重大意义。
目前国内外在装配数据采集方面的成果主要集中于自动化程度较高的流水线装配线领域。流水线装配模式生产顺序不可逆，不同工序之间相互独立互不干涉，技术状态、数据采集对象与数据采集方式固化，通过配置传感器、条码与RFID等数据采集设备，对全过程数据进行自动、实时与完整的采集[2][3]。目前针对卫星以及类似复杂产品离散式装配过程，文献[4][5]提出的装配过程控制与数据管理方面的方法，具有很好的思路。但是这些方法在记录表格设计、现场数据关联性以及后期数据处理方面仍然需要进一步的研究。
本文通过对卫星总装过程数据采集流程业务进行分析，结合卫星总装过程数据采集需求，提出了一种基于要素的量化质量数据采集方法，并实现了便携式系统开发与应用。
1 卫星总装过程数据采集业务流程分析
当前卫星总装过程数据采集采用基于生产计划的数据采集模式，每个生产计划一份工艺文件，每份工艺文件有一套记录表格，工艺师负责编制工艺文件和数据记录表格，质检人员负责填写记录表格，拍照记录和数据处理。
主要存在以下问题：
①工艺师设计记录表格工作量大；②现场采用人工与纸质的方式进行数据记录，实时性与准确性有待提高；③文字数据与多媒体数据缺乏关联关系；④数据汇总、统计分析需要耗费大量人力与物力。
2 基于要素的总装过程数据采集方法
要素是指事物必须具有的实质或本质组成部分，是现实世界现象的抽象，是具有共同特性和关系的一组现象或一个确定的实体及其目标的表示。
根据要素的定义，卫星总装过程的要素具有相互独立性、不可拆分性和可重复性的特点。由于同一个要素在卫星总装过程数据采集的目标、对象、方法是一致的，因此我们可以每一个总装要素为数据采集点，采用基于要素的数据采集的数学表达如下：
要素向量：，表示总装过程中的要素向量，为具体要素；数据采集对象矩阵：，其中为要素的数据采集对象；生产计划向量：，为过程生产计划向量，为具体向量；每个计划要素是否包含向量：，其中，表示生产计划中含有要素的数量，为自然数；每个计划要素组成向量：
；其中表示生产计划中要素的数量；
因此过程要素组成矩阵：
，其中过程中表示中相同的要素；数据采集对象矩阵为：，其中为计划的数据采集对象矩阵，；
不同要素对应的表格向量：，为要素对应的表格；
替代中，AIT过程数据表格关系矩阵：，
其中表示生产计划中相同要素使用的表格。
3 基于生产要素的卫星总装过程数据采集实现流程
基于要素的卫星总装过程数据采集实现流程主要分为表格格式定制、表格实例化、总装过程数据采集、数据管理与统计分析四个部分。
3.1 表格格式定制
表格格式设计主要指对记录表格样式进行设计的同时，对表格中的属性进行配置。规范统一的表格有利于后续的统计分析，同时统一的属性信息，可以让工艺师只填写少量的信息，就可以形成检验表单。主要包括数据采集要素维护、数据采集分析与对象库构建、记录表格样式设计、单元格属性配置等内容。
3.2 表格模板实例化
工艺师根据不同型号卫星产品需求引用表格模板库的表格模板，并填写检验参数，形成检验单实例的过程。完成检验单编制后，检验员接收表格后进行数据记录。
3.3 总装过程数据采集
检验员根据总装过程每个要素规定的数据采集对象、采用相应的采集方法与设备，逐一对每个采集对象的数据进行采集。对需要多媒体记录的生产要素进行录像、拍照或录音等多媒体数据采集，这些数据自动与每个生产要素关联。完成要素记录后，检验人员通过电子签署实现检验数据受控生效。
3.4 数据管理与统计分析
数据统一组织管理能够实现数据的共享、快速查询追溯与统计分析，通过采用生产要素树对数据进行统一管理与查询，并采用统计方法对数据进行统计分析，解决传统手工从大量纸质记录汇总数据容易导致数据不完整、效率低的问题，可实现知识数据沉淀、质量持续改进与经验共享。
4 便携式质量数据采集系统实现与应用
通过采用PC与移动平板（PAD）的硬件组合，PC端主要完成表格设计、表格实例化数据存储与统计分析功能，移动平板主要用于现场数据记录与多媒体数据采集。PC端应用Microsof t Visual Studio 2012开发工具，使用C#与C++语言，移动平板应用eclipse开发工具，使用java开发语言，开发了卫星总装过程质量数据采集系统。
使用过程如下：①系统管理员定制表格模板、创建数据库。②工艺师根据表格模板在PC端创建具体卫星型号的检验记录表格，并下发至移动平板。③检验人员使用移动平板在填写电子检验数据，并用移动平板的拍摄功能进行照片等多媒体数据记录，多媒体数据可与表格自动关联。④检验员对记录完成的数据进行电子签署锁定。⑤检验员将数据回传PC端，PC端实现数据统计、汇总、分析。
5 结束语
基于要素的量化质量数据采集方法实现了数据采集的量化控制，提高了数据采集的实时性、完整性与关联性，而且解决了装配数据与装配过程相脱节的问题，对卫星总装过程控制与质量管理具有重要的意义。目前基于此方法的开发的便携式质量数据采集系统在卫星总装过程得到正式应用，应用效果良好。
参考文献
[1] 门昱，王璐等.航天器AIT数据平台的设计与应用[J].航天器环境工程，2009，26（5）：458-461.
[2] 杨海，杨小虎.基于流水线装配型生产的计算机辅助工序质量管理[J].计算机集成制造系统，2000，6（3）：86-90.
[3] 罗巍巍，徐晓.基于ZigBee和RFID的环形流水线监测系统设计[J].传感器与微系统，2013，32（11）：98-104.
[4] 张佳朋，刘检华，宁汝新.面向离散装配的过程和数据集成管理技术[J].计算机集成制造系统，2011，17（4）：716-725.]
[关键词]卫星总装；数据采集；要素；量化；数据管理
中图分类号：R716 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）26-0202-01
0 引言
衛星总装[1]过程实质是研制的过程，具有研制周期长、质量控制严格、技术状态变化快等特点。总装过程会产生大量的产品数据，如检验数据、现场多媒体数据与完工数据等。实现数据的实时采集与统一管理，对卫星总装过程质量控制、技术状态控制以及后续的流程持续优化有重大意义。
目前国内外在装配数据采集方面的成果主要集中于自动化程度较高的流水线装配线领域。流水线装配模式生产顺序不可逆，不同工序之间相互独立互不干涉，技术状态、数据采集对象与数据采集方式固化，通过配置传感器、条码与RFID等数据采集设备，对全过程数据进行自动、实时与完整的采集[2][3]。目前针对卫星以及类似复杂产品离散式装配过程，文献[4][5]提出的装配过程控制与数据管理方面的方法，具有很好的思路。但是这些方法在记录表格设计、现场数据关联性以及后期数据处理方面仍然需要进一步的研究。
本文通过对卫星总装过程数据采集流程业务进行分析，结合卫星总装过程数据采集需求，提出了一种基于要素的量化质量数据采集方法，并实现了便携式系统开发与应用。
1 卫星总装过程数据采集业务流程分析
当前卫星总装过程数据采集采用基于生产计划的数据采集模式，每个生产计划一份工艺文件，每份工艺文件有一套记录表格，工艺师负责编制工艺文件和数据记录表格，质检人员负责填写记录表格，拍照记录和数据处理。
主要存在以下问题：
①工艺师设计记录表格工作量大；②现场采用人工与纸质的方式进行数据记录，实时性与准确性有待提高；③文字数据与多媒体数据缺乏关联关系；④数据汇总、统计分析需要耗费大量人力与物力。
2 基于要素的总装过程数据采集方法
要素是指事物必须具有的实质或本质组成部分，是现实世界现象的抽象，是具有共同特性和关系的一组现象或一个确定的实体及其目标的表示。
根据要素的定义，卫星总装过程的要素具有相互独立性、不可拆分性和可重复性的特点。由于同一个要素在卫星总装过程数据采集的目标、对象、方法是一致的，因此我们可以每一个总装要素为数据采集点，采用基于要素的数据采集的数学表达如下：
要素向量：，表示总装过程中的要素向量，为具体要素；数据采集对象矩阵：，其中为要素的数据采集对象；生产计划向量：，为过程生产计划向量，为具体向量；每个计划要素是否包含向量：，其中，表示生产计划中含有要素的数量，为自然数；每个计划要素组成向量：
；其中表示生产计划中要素的数量；
因此过程要素组成矩阵：
，其中过程中表示中相同的要素；数据采集对象矩阵为：，其中为计划的数据采集对象矩阵，；
不同要素对应的表格向量：，为要素对应的表格；
替代中，AIT过程数据表格关系矩阵：，
其中表示生产计划中相同要素使用的表格。
3 基于生产要素的卫星总装过程数据采集实现流程
基于要素的卫星总装过程数据采集实现流程主要分为表格格式定制、表格实例化、总装过程数据采集、数据管理与统计分析四个部分。
3.1 表格格式定制
表格格式设计主要指对记录表格样式进行设计的同时，对表格中的属性进行配置。规范统一的表格有利于后续的统计分析，同时统一的属性信息，可以让工艺师只填写少量的信息，就可以形成检验表单。主要包括数据采集要素维护、数据采集分析与对象库构建、记录表格样式设计、单元格属性配置等内容。
3.2 表格模板实例化
工艺师根据不同型号卫星产品需求引用表格模板库的表格模板，并填写检验参数，形成检验单实例的过程。完成检验单编制后，检验员接收表格后进行数据记录。
3.3 总装过程数据采集
检验员根据总装过程每个要素规定的数据采集对象、采用相应的采集方法与设备，逐一对每个采集对象的数据进行采集。对需要多媒体记录的生产要素进行录像、拍照或录音等多媒体数据采集，这些数据自动与每个生产要素关联。完成要素记录后，检验人员通过电子签署实现检验数据受控生效。
3.4 数据管理与统计分析
数据统一组织管理能够实现数据的共享、快速查询追溯与统计分析，通过采用生产要素树对数据进行统一管理与查询，并采用统计方法对数据进行统计分析，解决传统手工从大量纸质记录汇总数据容易导致数据不完整、效率低的问题，可实现知识数据沉淀、质量持续改进与经验共享。
4 便携式质量数据采集系统实现与应用
通过采用PC与移动平板（PAD）的硬件组合，PC端主要完成表格设计、表格实例化数据存储与统计分析功能，移动平板主要用于现场数据记录与多媒体数据采集。PC端应用Microsof t Visual Studio 2012开发工具，使用C#与C++语言，移动平板应用eclipse开发工具，使用java开发语言，开发了卫星总装过程质量数据采集系统。
使用过程如下：①系统管理员定制表格模板、创建数据库。②工艺师根据表格模板在PC端创建具体卫星型号的检验记录表格，并下发至移动平板。③检验人员使用移动平板在填写电子检验数据，并用移动平板的拍摄功能进行照片等多媒体数据记录，多媒体数据可与表格自动关联。④检验员对记录完成的数据进行电子签署锁定。⑤检验员将数据回传PC端，PC端实现数据统计、汇总、分析。
5 结束语
基于要素的量化质量数据采集方法实现了数据采集的量化控制，提高了数据采集的实时性、完整性与关联性，而且解决了装配数据与装配过程相脱节的问题，对卫星总装过程控制与质量管理具有重要的意义。目前基于此方法的开发的便携式质量数据采集系统在卫星总装过程得到正式应用，应用效果良好。
参考文献
[1] 门昱，王璐等.航天器AIT数据平台的设计与应用[J].航天器环境工程，2009，26（5）：458-461.
[2] 杨海，杨小虎.基于流水线装配型生产的计算机辅助工序质量管理[J].计算机集成制造系统，2000，6（3）：86-90.
[3] 罗巍巍，徐晓.基于ZigBee和RFID的环形流水线监测系统设计[J].传感器与微系统，2013，32（11）：98-104.
[4] 张佳朋，刘检华，宁汝新.面向离散装配的过程和数据集成管理技术[J].计算机集成制造系统，2011，17（4）：716-725.]