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[摘 要]本文研究了国际宇航机构及企业动态资料，通过分析新技术在数字化总装体系中的作用及实际应用情况，对一些有参考价值的应用模式进行了汇总。
[关键词]数字化；总装体系；信息采集
中图分类号：G252；G250.76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0178-01
1 概述
随着以深空探测为代表的新一代航天器的研制，以及导航、通信等成熟平台批生产工作的开展，总装工作迫切需要形成一套高效、可靠的数字化制造模式和流程，并以现有成熟技术为基础形成具有适应目前总装现状的数字化制造平台。自上世纪90年代初开始，国外类似波音公司的大型宇航企业启用数字化建模，虚拟装配等技术，数字化总装就成为航天器研制领域的重要发展方向。近年来部分国内军工企业已经开始了数字化总装工作，其中航空工业在这个领域进展较快。
2 国外数字化总装体系
目前国外数字化总装体系已经应用较为广泛，并且已经形成较为成熟的应用模式，如SpaceX公司通过使用成熟的数字化总装技术、大量生产和制造航天器，使制造成本降低到世界平均水平的三分之一，是国外数字化总装体系在航天领域的完美体现。通过调研，目前较为通用的数字化总装体系中质量检验相关的技术可以划分为三个主要阶段，分别是产品验收阶段，过程检验阶段和数据分析阶段。
2.1 产品验收阶段
在数字化总装中，产品验收是产品实测信息第一次产生的过程，通过产品验收，可以取得产品的外形尺寸，安装尺寸，重量等基本物化特征，并与设计端输入的BOM（Bill of Material）进行对比，从而构建与产品设计数据库相对应的产品质量数據库。产品验收阶段应用的技术包括：射频识别技术、三维测量技术、多余物检测技术等，其目的主要是为了确保采集到的数据量化准确，并且为产品数据分析及反馈阶段提供证据。
2.2 过程检验阶段
过程检验阶段包括了总装过程中需随工序进行的过程测量，和对操作者工作符合性的检查。过程检验阶段是产品信息的补充和完善阶段，其中过程测量是对产品性能数据的添加，过程检查是对产品流程状态信息的添加，是产品质量数据库中总装信息的重要组成。过程检验阶段所使用的技术手段除了自动准确的测量技术以外，还包括了对流程生产信息的记录技术。
目前NASA在分布式测量，自动测试应用较为广泛，可以有效减少测试时间，并提高测试结果的反馈速度。比较普遍的记录技术包括影像技术及手持终端。影像技术包括摄影，照相技术，以及视频监控系统等，是对总装过程记录的重要补充。手持终端不但是产品信息的采集者，还是中转站。操作者和检验者通过使用手持终端，可以在远离桌面终端的地方进行操作而不需来回往返查看数字化工艺与图纸。
2.3 数据分析阶段
在传统的总装生产中，因为批量小，收集到的产品信息和故障数据较少，对于产品质量可靠性及流程稳定性的控制往往难以量化。在应用了数字化总装体系后，可以通过庞大的产品质量数据库提取以往离散的产品质量特征值，建立离散质量模型，从而进行多品种小批量产品的统计过程控制，再通过系统反馈到设计端及工艺端，应用技术手段进行再设计及改进，确保产品可靠性。
例如，波音公司以及Astrium公司都已经应用了较高水平的质量控制，通过信息化数据管理系统以及分析系统MATED，进行了批生产与研制相结合的模式，使设计端与工艺端相互统一在一起，总结出一套较为可靠的离散质量数据的SPC统计方法，对生产流程的稳定性进行分析。
3 国内数字化总装体系
国内航空工业中数字化总装体系发展较快的有成飞和上飞。成飞132厂通过设计-制造协同工作模式，搭建了数字化制造平台，实现了三维下厂和无纸化飞机制造，在尽早规避设计风险、并行工作缩短周期两方面取得明显成效。上飞自主开发的MES系统定位于对于生产的控制和质量体系的软件固化，实现了所有总装过程数据包由MES系统中提取生成，提高了生产效率和质量控制水平。
3.1 成飞数字化总装体系
成飞数字化制造技术应用历程经历了单项应用（1978-1982）、局部集成（1983-1988）、CIMS工程（1989-1999）、数字化制造管理（2000-2002）、三维数字化并行设计制造（2003-至今）五个阶段。目前，成飞各车间均有自己的MES系统，可实现计划排产与工艺展示。操作工位上配有普通PC机，操作人员在MES中看到自己的任务后，查阅相应的工序卡片，并按工序卡片中的提示从Windchill系统中下载数字样机，并用CATIA查看；从Windchill系统中下载仿真视频，用媒体播放器查看。对于部组件检验，验收检验，已经应用了较为成熟的DNC系统，同时结合条码系统，和手工上报，已经基本完成了现场生产数据采集的实时上报。
3.2 上飞数字化总装体系
上飞厂的数字化总装体系是在装配大纲编制完成后，通过系统集成，将工艺设计结果传入现场MES系统（M立方）。上飞厂MES系统为厂内自主开发的系统，定位于对生产的控制和质量体系的软件固化，主要进行计划管理、现场物料配送、现场质量管理、制品管理、流程管理、制品工艺更改等。所有总装过程数据包由MES系统中提取生成；三维工艺系统作为工艺生成工具，形成工艺设计数据，不进行产品数据管理与状态控制。目前车间中已配备固定位置的终端机供无纸化三维生产，并准备上线移动终端，配套“限制覆盖区”的无线网络，供车间内部连接访问。
4 分析与研究
4.1 数字化总装体系的结构分析
国内外数字化总装体系架构大体为三层结构，包括了计划管理层，制造执行层以及现场控制层。通过对国外以及国内企业在数字化总装体系的调研，发现质量信息的准确性与时效性是最为关注的特征，能否保时保质完成任务，关键是使“计划”与“生产”密切配合，使管理人员可以在最短的时间内掌握总装现场的变化，做出正确的判断和快速的应对措施，保证总装工作顺利进行。目前数字化总装体系已经发展到较为成熟的阶段，但是服务对象是企业管理的上层，对总装生产现场的管理不提供直接和详细的支持。新一代的MES系统在计划管理层和总装现场之间架起了一座桥梁，填补了两者之间的鸿沟，但仍然面临着信息采集困难，反应速度较慢的问题。
4.2 数字化总装体系的流程分析
根据总装生产的流程与特点，检验人员进行信息采集的环节主要发生在产品验收和过程检验两项工作中。在传统的总装生产模式中，产品信息往往通过人工添加进信息网络，在繁忙的总装工作中容易产生一个个“信息孤岛”，检验人员难以及时将质量信息反馈到管理层，管理层也很难掌握到及时准确地生产情况。所以在数字化总装体系中，检验技术的关键在于使信息采集阶段的采集的数据更准确，更快捷，解决检测数据无法实时共享，产品数据难以进行历史性回溯的问题。
5 结束语
基于数字化总装体系的检验技术应用的关键，是实现上层ERP，中层MES和底层现场控制的有效集成和信息流动，通过产品质量数据的信息流向，对生产全过程进行实时地质量反馈，从而实现对产品整个生命周期的质量控制。在未来数字化总装体系建设中，检验作为现场质量数据的唯一采集方，将在新技术应用领域取得更大的突破，并促进数字化总装体系的更好运行。
参考文献
[1] 陈帅，万毕乐.上海飞机制造有限公司数字化制造调研报告[R]，2012.04.
作者简介
魏鹏，男，1984年出生，工程师，硕士研究生，主要从事数字化研制、信息化管理系统的研究工作。
[关键词]数字化；总装体系；信息采集
中图分类号：G252；G250.76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0178-01
1 概述
随着以深空探测为代表的新一代航天器的研制，以及导航、通信等成熟平台批生产工作的开展，总装工作迫切需要形成一套高效、可靠的数字化制造模式和流程，并以现有成熟技术为基础形成具有适应目前总装现状的数字化制造平台。自上世纪90年代初开始，国外类似波音公司的大型宇航企业启用数字化建模，虚拟装配等技术，数字化总装就成为航天器研制领域的重要发展方向。近年来部分国内军工企业已经开始了数字化总装工作，其中航空工业在这个领域进展较快。
2 国外数字化总装体系
目前国外数字化总装体系已经应用较为广泛，并且已经形成较为成熟的应用模式，如SpaceX公司通过使用成熟的数字化总装技术、大量生产和制造航天器，使制造成本降低到世界平均水平的三分之一，是国外数字化总装体系在航天领域的完美体现。通过调研，目前较为通用的数字化总装体系中质量检验相关的技术可以划分为三个主要阶段，分别是产品验收阶段，过程检验阶段和数据分析阶段。
2.1 产品验收阶段
在数字化总装中，产品验收是产品实测信息第一次产生的过程，通过产品验收，可以取得产品的外形尺寸，安装尺寸，重量等基本物化特征，并与设计端输入的BOM（Bill of Material）进行对比，从而构建与产品设计数据库相对应的产品质量数據库。产品验收阶段应用的技术包括：射频识别技术、三维测量技术、多余物检测技术等，其目的主要是为了确保采集到的数据量化准确，并且为产品数据分析及反馈阶段提供证据。
2.2 过程检验阶段
过程检验阶段包括了总装过程中需随工序进行的过程测量，和对操作者工作符合性的检查。过程检验阶段是产品信息的补充和完善阶段，其中过程测量是对产品性能数据的添加，过程检查是对产品流程状态信息的添加，是产品质量数据库中总装信息的重要组成。过程检验阶段所使用的技术手段除了自动准确的测量技术以外，还包括了对流程生产信息的记录技术。
目前NASA在分布式测量，自动测试应用较为广泛，可以有效减少测试时间，并提高测试结果的反馈速度。比较普遍的记录技术包括影像技术及手持终端。影像技术包括摄影，照相技术，以及视频监控系统等，是对总装过程记录的重要补充。手持终端不但是产品信息的采集者，还是中转站。操作者和检验者通过使用手持终端，可以在远离桌面终端的地方进行操作而不需来回往返查看数字化工艺与图纸。
2.3 数据分析阶段
在传统的总装生产中，因为批量小，收集到的产品信息和故障数据较少，对于产品质量可靠性及流程稳定性的控制往往难以量化。在应用了数字化总装体系后，可以通过庞大的产品质量数据库提取以往离散的产品质量特征值，建立离散质量模型，从而进行多品种小批量产品的统计过程控制，再通过系统反馈到设计端及工艺端，应用技术手段进行再设计及改进，确保产品可靠性。
例如，波音公司以及Astrium公司都已经应用了较高水平的质量控制，通过信息化数据管理系统以及分析系统MATED，进行了批生产与研制相结合的模式，使设计端与工艺端相互统一在一起，总结出一套较为可靠的离散质量数据的SPC统计方法，对生产流程的稳定性进行分析。
3 国内数字化总装体系
国内航空工业中数字化总装体系发展较快的有成飞和上飞。成飞132厂通过设计-制造协同工作模式，搭建了数字化制造平台，实现了三维下厂和无纸化飞机制造，在尽早规避设计风险、并行工作缩短周期两方面取得明显成效。上飞自主开发的MES系统定位于对于生产的控制和质量体系的软件固化，实现了所有总装过程数据包由MES系统中提取生成，提高了生产效率和质量控制水平。
3.1 成飞数字化总装体系
成飞数字化制造技术应用历程经历了单项应用（1978-1982）、局部集成（1983-1988）、CIMS工程（1989-1999）、数字化制造管理（2000-2002）、三维数字化并行设计制造（2003-至今）五个阶段。目前，成飞各车间均有自己的MES系统，可实现计划排产与工艺展示。操作工位上配有普通PC机，操作人员在MES中看到自己的任务后，查阅相应的工序卡片，并按工序卡片中的提示从Windchill系统中下载数字样机，并用CATIA查看；从Windchill系统中下载仿真视频，用媒体播放器查看。对于部组件检验，验收检验，已经应用了较为成熟的DNC系统，同时结合条码系统，和手工上报，已经基本完成了现场生产数据采集的实时上报。
3.2 上飞数字化总装体系
上飞厂的数字化总装体系是在装配大纲编制完成后，通过系统集成，将工艺设计结果传入现场MES系统（M立方）。上飞厂MES系统为厂内自主开发的系统，定位于对生产的控制和质量体系的软件固化，主要进行计划管理、现场物料配送、现场质量管理、制品管理、流程管理、制品工艺更改等。所有总装过程数据包由MES系统中提取生成；三维工艺系统作为工艺生成工具，形成工艺设计数据，不进行产品数据管理与状态控制。目前车间中已配备固定位置的终端机供无纸化三维生产，并准备上线移动终端，配套“限制覆盖区”的无线网络，供车间内部连接访问。
4 分析与研究
4.1 数字化总装体系的结构分析
国内外数字化总装体系架构大体为三层结构，包括了计划管理层，制造执行层以及现场控制层。通过对国外以及国内企业在数字化总装体系的调研，发现质量信息的准确性与时效性是最为关注的特征，能否保时保质完成任务，关键是使“计划”与“生产”密切配合，使管理人员可以在最短的时间内掌握总装现场的变化，做出正确的判断和快速的应对措施，保证总装工作顺利进行。目前数字化总装体系已经发展到较为成熟的阶段，但是服务对象是企业管理的上层，对总装生产现场的管理不提供直接和详细的支持。新一代的MES系统在计划管理层和总装现场之间架起了一座桥梁，填补了两者之间的鸿沟，但仍然面临着信息采集困难，反应速度较慢的问题。
4.2 数字化总装体系的流程分析
根据总装生产的流程与特点，检验人员进行信息采集的环节主要发生在产品验收和过程检验两项工作中。在传统的总装生产模式中，产品信息往往通过人工添加进信息网络，在繁忙的总装工作中容易产生一个个“信息孤岛”，检验人员难以及时将质量信息反馈到管理层，管理层也很难掌握到及时准确地生产情况。所以在数字化总装体系中，检验技术的关键在于使信息采集阶段的采集的数据更准确，更快捷，解决检测数据无法实时共享，产品数据难以进行历史性回溯的问题。
5 结束语
基于数字化总装体系的检验技术应用的关键，是实现上层ERP，中层MES和底层现场控制的有效集成和信息流动，通过产品质量数据的信息流向，对生产全过程进行实时地质量反馈，从而实现对产品整个生命周期的质量控制。在未来数字化总装体系建设中，检验作为现场质量数据的唯一采集方，将在新技术应用领域取得更大的突破，并促进数字化总装体系的更好运行。
参考文献
[1] 陈帅，万毕乐.上海飞机制造有限公司数字化制造调研报告[R]，2012.04.
作者简介
魏鹏，男，1984年出生，工程师，硕士研究生，主要从事数字化研制、信息化管理系统的研究工作。