隨著數(shù)字化技術不斷發(fā)展與應用，企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐越走越快，我單位聚焦核心業(yè)務的關鍵痛點難點，在原有數(shù)字化建設基礎上，以現(xiàn)有廠所數(shù)字化協(xié)同平臺為依托，聯(lián)合主要外協(xié)生產(chǎn)制造廠開展跨地域航天產(chǎn)品多維度一體化控制技術改進與應用實踐。選取典型產(chǎn)品為試點產(chǎn)品，以產(chǎn)品研制為主線，打造產(chǎn)品設計制造一體化全流程雙向數(shù)據(jù)貫通，形成產(chǎn)品協(xié)同研制多維度數(shù)據(jù)包，實現(xiàn)設計，以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)的分析、利用和優(yōu)化，強化研制過程高效監(jiān)控、預測預警管理，解決廠所數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一、制造數(shù)據(jù)在線反饋鏈路不通、生產(chǎn)及質(zhì)量數(shù)據(jù)追溯困難三大問題，從根本上提升產(chǎn)品設計制造過程協(xié)同效率，助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

引言

高性能運載火箭和航天器具有涉及專業(yè)面廣、設計更改頻繁、對重量要求苛刻、空間十分緊湊、零部件數(shù)量巨大、系統(tǒng)布置密集、外形要求嚴格和內(nèi)部結(jié)構復雜等特點。迫切需要應用數(shù)字化研制技術從根本上改變傳統(tǒng)的產(chǎn)品研制模式、方法和過程，大幅度提高航天型號產(chǎn)品的研制質(zhì)量、縮短研制周期和降低成本。近十年來， 航天制造業(yè)的數(shù)字化發(fā)展在跨地域協(xié)同創(chuàng)新研發(fā)模式、基于模型定義的制造技術、建立基于三維的全過程數(shù)字化制造系統(tǒng)、提升制造知識的積累和質(zhì)量追溯等方向上不斷深入，技術應用取得飛速發(fā)展。

隨著企業(yè)業(yè)務的快速增長，數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐加快，基于MBD 的三維數(shù)字化研制模式的逐步推廣，當前的系統(tǒng)平臺及網(wǎng)絡現(xiàn)狀已經(jīng)不能滿足型號產(chǎn)品多維度設計制造一體化的控制需求，尤其是生產(chǎn)進度數(shù)據(jù)及制造過程質(zhì)量數(shù)據(jù)一直以來未實現(xiàn)在研究所與制造單位間的貫通與傳遞。作為典型的跨地域、跨組織型號協(xié)同研制單位， 單一維度的設計數(shù)據(jù)集已不能滿足產(chǎn)品在設計制造協(xié)同、數(shù)據(jù)分析等全維度控制要求，亟需通過開展基于產(chǎn)品研制過程數(shù)據(jù)互聯(lián)互通和多BOM 集成的產(chǎn)品協(xié)同研制過程多維度控制技術研究。在已有廠所協(xié)同研制平臺的基礎上，通過多BOM 管理，將產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)、科研生產(chǎn)管理信息和產(chǎn)品研制過程質(zhì)量信息三者相關聯(lián)，形成產(chǎn)品協(xié)同研制全維度數(shù)據(jù)包，打通產(chǎn)品設計制造一體化雙向、在線數(shù)據(jù)鏈路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)標準統(tǒng)一化、數(shù)據(jù)交互高效化、生產(chǎn)進度透明化與質(zhì)量追溯自動化，逐步達到設計所對設計、工藝、生產(chǎn)和質(zhì)量等產(chǎn)品研制過程的多維度控制， 提升設計單位對產(chǎn)品研制過程數(shù)字化的管控能力。

建設目標

以產(chǎn)品研制為主線，打造產(chǎn)品設計制造一體化全流程雙向數(shù)據(jù)貫通，形成產(chǎn)品協(xié)同研制多維度數(shù)據(jù)包，實現(xiàn)設計，以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)的分析、利用和優(yōu)化，強化研制過程高效監(jiān)控、預測預警管理，以外協(xié)產(chǎn)品生產(chǎn)計劃與產(chǎn)品質(zhì)量管控為主線，通過擴展現(xiàn)有廠所數(shù)字化協(xié)同平臺功能，聚焦廠所數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一、制造數(shù)據(jù)在線反饋鏈路不通、生產(chǎn)及質(zhì)量數(shù)據(jù)追溯困難3大難題，打造外協(xié)產(chǎn)品設計制造一體化雙向數(shù)據(jù)貫通，形成產(chǎn)品協(xié)同研制多維度數(shù)據(jù)包并實現(xiàn)以下目標：①實現(xiàn)產(chǎn)品外協(xié)計劃基于系統(tǒng)的結(jié)構化制定與管理；②支持編制外協(xié)生產(chǎn)任務的序時要求，能夠進行序時進度監(jiān)控與預警；③實現(xiàn)對外協(xié)生產(chǎn)過程的進度監(jiān)測與外協(xié)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的可視化圖表展示；④基于系統(tǒng)管理外協(xié)產(chǎn)品驗收數(shù)據(jù)包相關的產(chǎn)品文檔及產(chǎn)品實物數(shù)據(jù)；⑤實現(xiàn)標準、統(tǒng)一的協(xié)同數(shù)據(jù)包方式進行數(shù)據(jù)填報與自動解析；⑥形成異地廠所間外協(xié)數(shù)據(jù)雙向傳輸，構建基于相應機制傳輸?shù)慕换C制?？傮w方案如圖1所示。

圖1 總體方案

技術路徑

按照“網(wǎng)絡化、虛擬化、集成化、智能化”的數(shù)字化發(fā)展方向，以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準規(guī)范為基礎，以開放的、面向服務的廠所協(xié)同研制平臺為體系架構，在已有廠所協(xié)同平臺項目管理、圖文檔管理、BOM 管理、變更管理和數(shù)據(jù)發(fā)放管理的基礎上，利用平臺的可擴展性、豐富的可配置性，通過跨地域、跨組織及多專業(yè)設計、工藝、制造協(xié)同技術，基于BOM 的全流程雙向數(shù)據(jù)貫通與應用技術，基于BOM 的質(zhì)量數(shù)據(jù)包關聯(lián)技術，基于BOM 的產(chǎn)品生產(chǎn)進度監(jiān)測分析技術，產(chǎn)品實測數(shù)據(jù)與設計數(shù)據(jù)的關聯(lián)分析與優(yōu)化技術等關鍵技術，開展功能開發(fā)，構建跨地域航天產(chǎn)品多維度一體化協(xié)同研制系統(tǒng)，實現(xiàn)基于BOM 的設計與制造數(shù)據(jù)雙向精確交互、質(zhì)量數(shù)據(jù)及生產(chǎn)進度數(shù)據(jù)的在線管理與分析應用。

對現(xiàn)有外協(xié)生產(chǎn)關鍵典型業(yè)務流程進行調(diào)研、梳理， 形成產(chǎn)品外協(xié)生產(chǎn)的典型流程，基于典型流程明確建設及功能需求，通過綜合分析后，形成相應的業(yè)務范圍及業(yè)務藍圖，并明確涉及所有相關系統(tǒng)的集成與數(shù)據(jù)流向關系，以支撐系統(tǒng)建設與項目目標實現(xiàn)。系統(tǒng)間數(shù)據(jù)流向及關系如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)間數(shù)據(jù)流向及關系

建設內(nèi)容

形成的產(chǎn)品生產(chǎn)協(xié)同業(yè)務流程，設計制造與項目管理融合，對涉及的設計部門、項目管理部門、質(zhì)量管理部門及外協(xié)生產(chǎn)廠商在產(chǎn)品外協(xié)、外協(xié)生產(chǎn)、產(chǎn)品驗收及產(chǎn)品交付等過程中的具體業(yè)務流程進行了明確與優(yōu)化， 并形成項目整體架構設計，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)整體架構設計圖

根據(jù)業(yè)務分析及系統(tǒng)建設功能架構，項目建設實現(xiàn)了以下內(nèi)容，支撐業(yè)務流程運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)廠所異地協(xié)同研制。

1）形成設計制造協(xié)同業(yè)務標準規(guī)范。通過對設計與制造單位的產(chǎn)品設計、制造數(shù)據(jù)進行規(guī)范化與標準化， 包括統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)編碼、統(tǒng)一數(shù)據(jù)組織形式和統(tǒng)一數(shù)據(jù)交互標準等，開展系統(tǒng)集成接口開發(fā)，實現(xiàn)協(xié)同數(shù)據(jù)標準規(guī)范在應用中實施落地，為跨域及多專業(yè)協(xié)同產(chǎn)品研制提供數(shù)據(jù)交互基礎，保障產(chǎn)品數(shù)據(jù)在設計與制造單位交互時的唯一性與精確性。

2）產(chǎn)品數(shù)據(jù)跨地域的協(xié)同傳遞。構建基于獨立數(shù)據(jù)包的跨域協(xié)同機制，通過數(shù)據(jù)包傳遞設計數(shù)據(jù)、BOM 結(jié)構、產(chǎn)品設計文檔、生產(chǎn)計劃信息和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)等。在同構環(huán)境和異構環(huán)境下，采用推式和拉式的數(shù)據(jù)傳遞方式，建立數(shù)據(jù)同步機制，系統(tǒng)對需傳遞的數(shù)據(jù)進行傳遞及導入、導出操作，數(shù)據(jù)傳遞過程中使用原始傳遞格式， 不對數(shù)據(jù)進行編輯修改，使原始數(shù)據(jù)由發(fā)送端到接收端后進行無差異的存儲與展現(xiàn)。協(xié)同數(shù)據(jù)包在系統(tǒng)外傳遞時加密處理，僅能夠在指定的單位站點進行導入、導出操作，不能在未授權的情況下脫機對內(nèi)容進行瀏覽。

3）基于BOM 的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。車間按照生產(chǎn)訂單進行排產(chǎn)，生產(chǎn)時依據(jù)制造BOM 的工藝內(nèi)容進行指導，當每次生產(chǎn)完成后將生產(chǎn)過程信息、檢驗信息、人員信息與所裝的物料實物信息等進行收集打包，完整的傳遞到協(xié)同系統(tǒng)中，系統(tǒng)收到車間實做信息后構建實做BOM，并將其與工藝BOM 進行關聯(lián)。工藝BOM 與實做BOM 也可通過打包、數(shù)據(jù)協(xié)同回傳到設計單位，設計單位管理人員通過設計BOM 節(jié)點查詢相關的工藝BOM 結(jié)構與實做BOM 信息，系統(tǒng)基于產(chǎn)品圖代號/ 物料編碼等主要信息進行鏈接，通過列表的形式展示產(chǎn)品的制造過程數(shù)據(jù)，用于技術狀態(tài)跟蹤與問題追溯，并對數(shù)據(jù)進行 分析。

4）結(jié)構化工藝管理。支持構建產(chǎn)品工藝設計參數(shù)庫， 在工藝設計過程中調(diào)用參數(shù)信息到工藝內(nèi)容，將編制完成的結(jié)構化工藝內(nèi)容輸出后用于車間產(chǎn)品制造。

5）產(chǎn)品生產(chǎn)計劃及生產(chǎn)進度管理。管理產(chǎn)品生產(chǎn)任務及其序時計劃，生成相應的科研生產(chǎn)任務通知單， 并將其傳遞到制造端作為生產(chǎn)任務輸入。產(chǎn)品制造端按照接收到的產(chǎn)品生成計劃任務，在日期范圍內(nèi)進行排產(chǎn)，并將每天的生產(chǎn)進度完工情況反饋給設計所，將進度信息與生產(chǎn)計劃信息結(jié)合體現(xiàn)，能夠清晰得知產(chǎn)品當前生產(chǎn)進度情況，對即將出現(xiàn)的問題及時預警并 調(diào)整。

6）產(chǎn)品驗收過程數(shù)據(jù)管理。通過在設計所內(nèi)針對產(chǎn)品進行驗收數(shù)據(jù)包規(guī)劃，定義產(chǎn)品驗收所需的交付物， 將驗收數(shù)據(jù)包模板傳遞到制造端，制造單位在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中及生產(chǎn)完成后上傳提交交付物；與所一起按照驗收標準進行逐項驗收，最終將驗收結(jié)果統(tǒng)一到產(chǎn)品驗收數(shù)據(jù)包中，回傳到設計所內(nèi)進行查閱與歸檔。

7）產(chǎn)品實物數(shù)據(jù)管理。通過與制造端ERP 系統(tǒng)及手工錄入的方式獲得產(chǎn)品實物信息，包含產(chǎn)品的批次、序列號及現(xiàn)場多媒體照片等。將產(chǎn)品實物在驗收后與產(chǎn)品驗收數(shù)據(jù)包進行關聯(lián)管理。產(chǎn)品實物驗收合格后形成的產(chǎn)品實物對象將傳遞到設計所內(nèi)，形成產(chǎn)品實做BOM， 通過實做BOM 能夠?qū)ο嚓P實物及產(chǎn)品設計信息進行追溯關聯(lián)查詢。

成果價值

5.1 項目技術創(chuàng)新點

本項目主要技術創(chuàng)新點如圖4 所示。

圖4 項目技術創(chuàng)新點

1）形成統(tǒng)一化、規(guī)范化的數(shù)字化跨域協(xié)同標準規(guī)范體系，助力產(chǎn)品研制數(shù)據(jù)源在廠所間的高效傳遞與精準一致。

2）開拓基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)管理與關聯(lián)應用技術，實現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)包的自動生成與關聯(lián)應用。

3）實踐基于實做BOM 的產(chǎn)品生產(chǎn)進度監(jiān)測技術， 支撐產(chǎn)品生產(chǎn)管控智能化。

4）開展基于實做信息的質(zhì)量數(shù)據(jù)追溯與分析技術， 強化質(zhì)量過程監(jiān)控，提升質(zhì)量管控能力。

5.2 項目實施成效

1）外協(xié)計劃由基于人工的分散管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛跀?shù)據(jù)的統(tǒng)一線上平臺協(xié)同模式。通過系統(tǒng)在線創(chuàng)建及管理型號外協(xié)計劃，全部型號計劃數(shù)據(jù)由系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫集中管理；對每份計劃詳細屬性、交付數(shù)量和交付時間等進行結(jié)構化管理；基于結(jié)構化數(shù)據(jù)能夠方便的進行全庫查詢與統(tǒng)計，計算各單位、各節(jié)點按時完成率等；基于結(jié)構化的管理方式能夠進行典型型號計劃的總結(jié)與克隆重用；基于數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)重用等使外協(xié)計劃綜合管理效率預計提升15%。

2）外協(xié)質(zhì)量管控由線下溝通、傳真和出差的模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛跀?shù)據(jù)的流程驅(qū)動模式。通過協(xié)同數(shù)據(jù)包實現(xiàn)廠所間的計劃和質(zhì)量交互、生產(chǎn)進度交互和驗收數(shù)據(jù)交互；交互數(shù)據(jù)內(nèi)容、交互記錄系統(tǒng)可查，數(shù)據(jù)有關聯(lián)；同時通過協(xié)同數(shù)據(jù)包作為數(shù)據(jù)驅(qū)動，系統(tǒng)按照預定規(guī)則及時通知質(zhì)量、設計部門進行處理；整體使溝通內(nèi)容表達、聯(lián)系通知等導致的工作量預計減少10%。對任務信息進行預警設置，臨近任務交付時間時進行報警通知，促進及時進行進度協(xié)調(diào)，將人工主動跟進度的工作量預計減少15%。

3）產(chǎn)品外協(xié)數(shù)據(jù)由人工收集再匯總模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐越桓懂a(chǎn)品為核心的標準化組織模式。通過在生產(chǎn)單位部署數(shù)據(jù)包管理工具，實現(xiàn)基于交付產(chǎn)品的文檔與實物在線驗收；實現(xiàn)基于實做BOM 的質(zhì)量數(shù)據(jù)管理與分析，較手工追溯節(jié)省時間達60% 以上；對產(chǎn)品文檔清單能夠按照驗收標準批量初始化，驗收時進行完整性自動審查；對產(chǎn)品實物能夠按照驗收檢查表批量初始化，能夠調(diào)取歷史數(shù)據(jù)進行包絡分析；使產(chǎn)品交付與驗收過程批量化、標準化。通過交付的結(jié)構化產(chǎn)品數(shù)據(jù)，實時形成可視化圖表展示，為管理層及時決策提供數(shù)據(jù)支撐。

4）構建了廠所異地背景下數(shù)字化的設計制造協(xié)同模式保障型號任務按時交付。以產(chǎn)品生產(chǎn)計劃任務為驅(qū)動、以交付關聯(lián)產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行任務閉環(huán)，實現(xiàn)雙方基于計劃、基于產(chǎn)品的在線協(xié)同，加強了所研產(chǎn)一體化目標建設；基于在統(tǒng)一模式下兼容網(wǎng)絡互通在線傳遞與網(wǎng)絡不通離線傳遞兩種方式，在后期可將該模式復制到其他所有外協(xié)單位；通過整體項目實施為型號研制促進了產(chǎn)品數(shù)據(jù)規(guī)范化、保障了產(chǎn)品交付及時性、增強了供應鏈韌性。

5.3 推廣價值

通過兩個試點型號的應用，為我單位面向典型外協(xié)生產(chǎn)單位的數(shù)字化協(xié)同研制和質(zhì)量管控奠定了堅實基礎， 具備面向多個型號、多個外協(xié)生產(chǎn)單位推廣的條件，具有重要的示范意義和推廣價值。此外，項目研究成果可作為成熟模式在其他設計單位及外協(xié)生產(chǎn)單位開展復制應用，有助于實時掌握產(chǎn)品生產(chǎn)進度，提高產(chǎn)品研制質(zhì)量，縮短型號研制周期，具有良好的市場前景和巨大的經(jīng)濟效益。