有关数字化装配的工装管理系统研究

有关数字化装配的工装管理系统研究
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引言
目前，我国的飞机装配正逐步迈向数字化装配阶段，在数字化技术的推动下，飞机装配技术快速发展，形成了现代飞机的数字化装配模式。

数字化装配模式具体表现为:在飞机装配中，以数字化柔性工装为装配定位与夹紧平台，以先进数控钻铆系统为自动连接设备，以激光跟踪仪等数字化测量装置为在线检测工具，在数字化装配数据及数控程序的协同驱动下，在集成的数字化柔性装配生产线上完成飞机产品的自动化装配。

1工装管理业务
在调研某企业民机装配实际生产线和工装管理使用情况、分析生产管理现状的基础上，对工装管理的业务流程进行梳理、规整，确定系统各功能模块，包括:工装基础数据管理模块、工装新增/更改管理模块、检验管理模块、维修管理模块、报废管理模块、封存管理模块、查询管理模块、盘点管理模块、供应商管理模块、用户管理、接口管理等功能模块。

对工装的
全寿命周期内各个活动进行审核、监控管理，最终形成包含工装包括设计、制造、检查、定检、维修、封存、报废、技术条件升版(更改)、上下架等各种详尽信息的全寿命电子履历表。

基础数据模块
1)数据库建立
在建立数据库前，a)工装统一编码制作相应RFID 芯片;b)用户胸牌编码。

然后，结合读取EXCEL表格和人工录入的形式进行数据库初始化。

数据库还包括以下信息:a)用户基本信息:用户身份信息、登录信息、访问权限等。

b)工装基本信息:属于静态信息，包括工装名称、编号、图号、类别、入库时间等。

c)工装技术状态信息:新工装入库时，以首件验证合格时的各项工装技术要求和性能指标作为工装技术状态基准，工装的使用、检验、维修、报废都会引起工装技术状态的更改，对上述活动要进行工装技术状态的纪实和审核，关联相应申请单、派工号、活动记录等，保证工装在全寿命周期内的技术状态的受控和可追踪。

d)工装库存状态信息:工装库存状态反映了工装的去向。

e)工装使用记录:工装的使用记录是指对某一工装的上架/下架记录、检验记录、维修记录、报废记录、封存记录进行关联整合，形成工装的使用基线。

2)供应商信息
供应商信息包括:a)供应商业务范围、制造周期、合作记录;b)供应商零件价格等。

3)定额核算信息
工装新增/更改、维修时，选择几个供应商，经定额核算进行比价，选定最终供应商，进入合同拟定阶段。

4)合同信息
合同包括供应商信息、以及按派工号关联的工装、定额核算等信息。

5)数据库修改
以下几方面产生对数据库修改的需求:a)新工装入库;b)用户的增/删;c)工装上/下架、检验(延期)、维修、封存、报废等操作。

6)数据导出
支持以EXCEL表格的形式批量导出数据库信息，也支持通过扫描工装RFID标签/胸牌导出工装相关信息和使用记录/用户信息。

工装新增/更改管理模块
1)新增申请:以下情况产生工装新增需求:a)工艺员根据现有库存情况，对缺少的工装产生需求;b)工人根据生产任务，提出临时工装需求;c)工装室调度员根
据现有库存，对一些常用的工装提出需求。

然后，填写《工装品种表》及《工装技术条件》，并由工艺员汇总这些信息后根据数据库内存储的供应商信息，发起工装新增申请，一起经工艺室主任校对、技术厂长审核，技术质量部技术管理处审批后，进入工装设计阶段。

2)工装设计:工装新增/更改申请通过后，经设计部门进行工装图纸的设计，工艺室对图纸进行审核会签。

3)定额核算:对申请单中选定的供应商进行比价，结合财务报价，选定最终合作者。

4)合同拟定:按派工号对同一家供应商拟定合同，进入制造阶段。

5)工装接收:制造完成后，由检验员进行工装的入库接收，检验工装的合格证，核定数量，完好度，无误后，登记入库，发起首件验证;否则不予接收，要求制造商返修。

6)工装首件验证:新工装入库后，检验员对其首件装配产品进行验证。

如合格，则该工装合格;否则，要求工装返修。

工装更改流程:更改申请→图纸会签(技术条件升版)→维修审核→定额核算→合同拟定→接收→首件验证。

检验管理模块
以下情况产生检验需求:定检计划、首件验证、其他需要检验的情况。

有检验需求时，由检验员检验并上传检验数据。

不合格的工装，进行维修处理。

检验管理模块功能如下:
1)定检管理工装定检是保证工装物理完整性和功能完整性的必要手段，因此本系统建立工装定检计划，根据定检计划对工装进行定期检查，定检流程包括申请、审核、派工，同时对不能定期进行定检的工装进行延期申请。

2)首件验证管理进行新增、更改、全面检修等的首件产品的验证工作。

3)工装检查管理此工作开展较为频繁，流程与定检类似。

维修管理模块
维修管理模块业务流程如下:
1)维修申请、审批
以下情况产生维修需求:a)送检工装，校准后仍不合格的;b)车间工人在使用中，提出临时修理请求。

由检验员汇总维修需求，填写《维修申请单》，说明原因、需求，交由技术质量部审核、部长批准后派工。

2)维修工装接收
由检验员进行维修工装的接收工作。

接收时检查维修合格单是否齐全，并上传维修数据。

不能维修的工装，则进入报废流程。

报废管理模块
1)报废申请
以下情况产生报废请求:a)无法维修的工装;b)盘点过程中，不能继续使用的工装;c)由于产品图样更改较大或者原产品停产等工艺变动。

并由维修人员、工艺员或工装调度员填写《报废申请单》，发起报废流程。

2)报废审批
工装报废审批流程如下:
a)非主要装配工装报废，技术质量部审核，技术质量部部长批准;
b)主要装配工装报废，技术质量部审核，公司主管副总经理批准;
c)报废处置:填写报废单，注明报废时间、审批人、报废处置办法等信息。

同时将报废工装涉及到的基础数据信息冻结，包括技术状态履历，库存状态，并撤销其RFID标签。

封存管理模块
此模块包括封存出库和启封入库。

1)封存出库
根据生产情况，对一年以上暂不使用的工装实行就地封存，由相关技术人员填写《封存申请单》，由技术质量部技术管理处审批。

通过后，修改工装状态，同时编写封存维护计划，定期检查、保养工装。

2)启封入库
启封入库前，要对工装进行检查，若状态良好，进行启封操作，并修改工装状态;否则，应返厂维修。

供应商管理模块
1)供应商新增
需填写《供应商现场审查计划表》，提出新增申请，经会签同意，录入数据库。

2)供应商考核
定期月度考核，按派工号进行打分。

每年进行年度汇总，形成供应商年度评测。

查询管理模块
基础数据查询是指根据不同角色实现对工装数据库的分级查询。

查询功能如下:
1)工装基本信息查询;
2)工装装配(使用)记录、使用效率查询;
3)工装检验/维修/封存/报废记录查询;
4)供应商基本信息、考核记录查询;
5)供应商供货记录(合同)查询;
6)根据派工号、工装、表单类型进行表单查询。

盘点管理模块
定期进行工装盘点，过程中可形成工装需求单、发起工装封存/报废请求。

可按工作包、工装类别、入库时间、工装状态进行盘点，并通过电脑端手动输入或RFID手持端扫描录入等方式上传结果。

用户管理模块
1)用户增/删/改
a)工装室调度员参考人事调动等信息;b)用户权限的更改和重置;c)用户信息修改、密码重置。

2)用户权限管理
内部用户按照用户-角色-权限三层控制策略进行权限控制。

接口管理模块
以下情况产生接口预留需求:a)与OA办公系统，生产管理部门MES系统等实现数据共享;b)外部硬件设备，可连接打印机、扫描仪、条形码扫描枪、条码打印机、RFID读写器等电子设备。

2工装管理系统模型
工装数据模型
系统采用关系型数据库OracleDatabase。

该数据库的核心是分布式数据库模式，被广泛使用于B/S(浏
览器/服务器)的体系架构中，其强大的数据存储和管理功能为系统快速高效的运行提供保障。

人员组织模型
工装管理系统的角色权限如下表。

其数据分为两大部分:a)存储于Oracle数据库表中的元数据，此部分数据又分为包含工装基本信息、各种申请表单等的数据以及通过各种活动进行修改的工装状态信息等;b)存储于服务器物理磁盘的工装技术条件、CAD图纸、各种说明性文本文件系统采用“用户-角色-权限”管理机制，按功能需求给不同的角色分配相应的权限，根据需求赋予用户不同的角色，最后按照功能需求的不同，给每个角色不同的系统功能和界面，同时将每个功能按钮的操作权限赋予不同的角色，建立起严格的权限管理机制，使得系统的交互性和权限管理更加合理。

工装管理系统的角色权限见《工装管理系统组织结构设计表》。

流程模型
各业务功能已在第1节工装管理业务中说明，在此不再赘述，工装管理业务的总体功能流程。

3工装管理系统
系统功能架构
采用RFID标签标识工装，在车间应用管控点设置控制终端，可以实现装配生产线运行状态信息实时反馈。

在此基础上，针对大批量、短周期生产条件下实现装配过程信息化管理的需求，采用分层结构构建相应的车间工装管理系统的体系结构。

系统的体系结构主要包括基于现场PC终端的数据采集与信息交互层、工装管理核心业务功能层、应用集成接口层、用户界面层和系统支撑层。

1)通过装配车间的PC终端，实现现场装配信息的采集，把企业信息系统的功能和应用从原有的企业资源管理层(如ERP、PDM等)延伸到车间生产管理者和操作工人。

该终端主要实现两方面功能:a)通过登录工装管控系统，现场查询生产计划及工装工艺等信息，指导工人装配操作;b)通过终端外连的RFID读写设备扫描枪，信息录入接口等，可实时监控工装使用情况、装配进度。

2)实现装配进程和工装技术状态的监控，以及工装基本查询与使用追溯等工装管理核心业务功能。

3)通过系统应用集成接口，实现与企业其他系统如CAPP、PDM以及办公软件OAS等的数据共享与业务集成。

4)采用B/S体系结构，在局域网覆盖范围内，支
持浏览器、PDA、手机等多种信息交互方式，方便企业高层人员、车间管理人员、操作工人等系统用户使用。

软件系统框架
J2EE是开发和部署企业应用程序的一种平台或环境，由一系列服务、应用程序编程接口(API)、提供多层开发的功能性的协议以及基于Web的应用程序组成。

它提供了基于组件的方式来设计、开发、组装和部署企业应用，本系统采用J2EE的三层架构模型。

这种架构模式，将数据操纵和业务处理分开管理，当企业的业务发生变化时，可以不对数据库做任何更改，而只改变业务逻辑层的流程，从而使软件系统更好地适应企业的业务更改。

图3系统总体架构图由图3可以看出，系统分为客户层、应用层、数据层3层结构。

数据层
1)数据存储层
数据存储包括结构化数据存储的数据库存储和非结构化的本地文件的存储(包含二进制、文本、图形、XML等文件)。

2)数据访问层
数据访问层的功能主要是负责数据库的访问，可
以访问数据库系统、二进制文件、文本文档或是XML 文档。

应用层
应用层分为控制层、业务逻辑层和基础服务层。

1)控制层
用于显示数据和接收用户输入的数据，为用户提供一种交互式操作的界面。

主要包含支持动态网页生成的JSP、交互式地浏览和修改数据并生成动态Web 内容的Servlet、可重用的组件JavaBean。

2)业务逻辑层
主要是针对具体问题的操作，通过EJB(EnterpriseJavaBean)架构实现，它是用于开发和部署面向对象的、分布式的、企业级的应用程序，EJB 架构具有可扩展性及管理事务安全。

3)基础服务层
为上下层提供了如时间、邮件JavaMail、消息传递JMS、日志服务LOG4J、数据库驱动JDBC、SOAP 等支持性的服务。

客户层
Web客户端包括动态Web页面(HTML、XML等)和Web浏览器，由客户机上的浏览器从服务器接收、解析和显示Web页面。

系统实现
运用工装管理系统模型，结合工装管理系统框架，加上人员组织权限控制的工装管理系统实现。

4结束语
本文在研究飞机装配生产线工装管理业务的基础上，建立起工装管理模型，开发出基于B/S的工装管理系统，将原本繁杂的工装管理工作变得简单化、电子化。

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