面向航天标准件产品的企业生产制造数据库建设思路

刘苏 孙千惠 王昌辉 赵硕

（首都航天机械有限公司， 北京， 100076）

航天标准件 （以下简称标准件） 是指为航天产品配套的、 按照相关标准制造的机械类通用系列产品， 一般包括： 紧固件、 铆钉、 管路附件、轴承、 卡箍、 密封件、 快卸锁等， 达上千种产品。 标准件作为航天制造企业中使用数量最多的通用件， 品种规格繁多， 分布在各种型号、 各类部组件产品当中应用， 其可靠性直接决定了最终航天产品本身的质量及寿命。

标准件其执行标准类别可分为： 国家标准、国家军用标准、 航天行业标准、 航空行业标准、院标准及其他部、 所、 厂标准等标准件。

面对航天产品精益生产模式的转型， 标准件产品的加工信息、 技术状态把控、 精准投产量、质量信息追溯的需求显得尤其迫切， 单纯依赖人工派发生产任务、 开具质量合格证明书的管理模式已无法完全满足产品数据源统一、 质量可追溯的要求。 应采用信息化手段， 搭建航天标准件生产制造数据库， 从源头上把控标准件信息， 面向企业所有业务单元的数据共享， 全面提升标准件产品的全生命周期的数据管理。

1 标准件生产制造数据标准化

1.1 标准件生产制造数据信息管理现状

依据标准件生产制造验收标准文件， 其生产制造环节涉及的基础数据信息主要包括： 标准牌号、 名称、 规格、 材料、 表面处理、 性能等级等。 目前型号生产管理中常出现标准件数据不标准的问题， 主要分为3 种情况。

a）输入格式规范性问题： 例如， 标准件规格中以 “*” 号代替 “×”， 标准件的牌号与规格中间是否输入空格隔开、 标准件牌号字母大小写等。

b）录入的标准件信息不完整问题： 比如在下发标准件投产任务时， 标准牌号中没有明确标准的年代号， 亦或缺失了某项规格尺寸。

c）设计选用的标准件超标问题： 在产品选用标准件过程中选择了超出标准范围内的标准件尺寸， 主要包括直径、 长度、 厚度等超出标准规定的范围。

标准件生产制造数据的不标准， 导致了在制造过程中加工参数信息的不一致， 上下游工艺要求及采购等业务环节出现数据错误， 最终使得标准件产品信息难以查询、 统计、 配套及追溯， 对标准件的生产管理、 配套管理、 技术状态把控、成本核算工作都带来较大影响。 因此， 标准件生产制造数据库的建立要首先解决数据信息标准化的问题， 同时确保所有使用人员在各环节工作中， 其选择输入或输出的标准件信息全部来源于一个数据库。

1.2 标准件基础数据信息建立

基于信息化系统， 将标准件的基础数据信息进行结构化处理， 设定企业专用的数据录入准则， 将企业常用的标准件信息标准化， 数据信息录入主要依托标准文本信息为主， 同时根据企业需求增加或完善标准数据库中的数据内容。 标准件生产制造数据信息结构见表1。

表1 标准件生产制造数据信息结构

a）标准号录入准则： 标准件的标准号主要由标准牌号和年代号组成。 标准牌号应与标准号保持一致，年代号统一采用阿拉伯数字四位进行标识， 遇有上级标准文本中标准年代号为两位，与基础数据库中年代号四位不一致时， 默认技术状态一致， 产品实物可等同使用 （如： GB 930—88 与GB 930—1988 相同）。

b）标准件名称信息录入准则： 标准件名称录入信息应与标准文本保持一致， 不建议采用简称形式。

c）规格的信息录入准则： 以标准正文中的标准规格示例进行录入。

d）标准件材料信息录入准则： 当标准文本中材料信息为具体材料牌号时， 可直接录入数据库中， 当标准文本中对于标准件材料信息仅明确类别 （如： 钢、 不锈钢、 有色金属） 时， 建议按标准件生产制造车间设立材料优选规则， 如可以明确材料牌号时， 尽量细化至具体牌号， 如可以采用多种材料生产加工时， 可将一条数据信息分解为多条数据信息进行录入。

e）标准件表面处理信息录入准则： 标准件采用的表面处理信息以标准文本内容为输入依据， 数据库中统一采用文字描述形式， 不使用字母符号进行表示； 同时可以根据企业实际加工情况或禁限用工艺要求， 对表面处理信息进行补充和修改。

f）标准件性能等级信息录入准则： 标准件性能等级信息与标准文本保持一致。

2 标准件工艺管理信息规范化

标准件生产制造数据库的建立， 除了涵盖标准件制造生产本身所属的基本信息外， 还应包含标准件的工艺管理信息， 其主要包括了标准件生产过程中的工艺路线信息、 材料定额信息以及配套使用过程中标准件的选用、 更新代替等情况。工艺管理数据信息结构见表2。

表2 工艺管理数据信息结构

2.1 标准件工艺路线信息管理

标准件工艺路线主要由2 部分组成： 加工路线和交付路线。 在标准件基础数据库中应对企业生产和管理的标准件明确加工路线， 之后在某型号具体配套某一标准件的使用时， 调用标准件信息， 明确标准件的交付路线。

明确产品生产路线时， 首先对标准件产品类别进行划分， 同时按照主要加工工艺方法， 划分制造主体单元； 根据标准文本中的表面处理信息、 性能等级信息， 考量标准件在生产制造过程中对于热处理、 表面处理方式的选择； 最终编制形成数据库中某一条具体标准件产品的加工路线。 加工路线表示产品生产过程周转的先后顺序， 一般不表示具体的工序内容。 一般用单位代号表示产品生产过程的先后顺序， 即通过主制生产单位贯穿其它单位加工周转的先后顺序， 代号之间用横线衔接， 个别特殊的工序内容可用符号标示， 与代号并列标注。

标准件生产制造数据库是标准件的加工路线信息的唯一载体和数据源， 其他系统只能进行借用， 电子数据一经发布， 作为生产派工系统、 质量信息系统提供数据源， 供生产任务下达、 物资准备、 成本估算、 质量复查、 工时审核等使用。

标准件交付路线， 主要是依据本批次产品的具体使用单位进行编写， 可根据不同的任务批次及合同需求进行修改， 即同一标准件的交付路线可以是不同单位， 一般将交付路线用 “（）” 进行标识， 表示产品交付后无需加工即可入库。

2.2 标准件材料定额信息管理

标准件的材料定额信息对于产品备料、 成本核算就起着至关重要的作用， 材料定额一般应包括3 部分： 主要材料定额、 辅助材料定额和材料综合定额。

主要材料定额又分为金属和非金属， 一般估算的主要材料定额， 可以作为材料订货和试制发料的依据， 是以图样为依据， 考虑工艺方法， 核算单件定额。

辅助材料定额一般是工艺文件中规定使用的辅助材料项目， 一般由工艺人员用统计分析法或计算法确定。

材料综合定额信息一般包括： 原材料名称、 牌号、 状态、 技术条件、 规格； 单件毛质量、 单件净质量、 材料利用率、 单件工艺定额等信息。

在标准件生产制造数据信息录入的同时， 明确每一条标准件的材料信息， 系统可统计汇总材料消耗工艺定额清单， 作为后续生产制造管理的工艺信息输入。

2.3 标准件选用及更新代替信息管理

航天产品研制和生产过程中应明确各型号的“标准选用范围”， 作为产品设计的标准依据[1]，“标准选用范围” 以外的标准一般不得使用。 一般情况下产品在生产中实施的标准应与设计文件中明确的标准相一致。

标准件在生产使用环节， 还存在标准的选用以及新旧标准代替的相关要求。 新标准的产生，导致旧标准的替代， 甚至是作废， 均有严格的制度管理[2]。 除了文字性的管理文件外， 还应在基础数据库中建立新旧牌号间的逻辑关系， 判断属于新旧标准可互相替代均有效、 新标准代替旧标准、 旧标准保留、 旧标准报废等状态， 以配合生产配套使用过程中的工艺管理。

在设置标准替代关系的属性时， 注意当旧标准作废时， 数据库中的信息不应直接做删除处理， 还应保留原始数据。 但是在标准件投产过程中， 如输入旧标准牌号时， 数据库系统应具备自动推送出新牌号标准进行替换处理的功能， 确保新投产任务不再调用已作废的标准数据。

3 工艺质量数据同源化

3.1 标准件物资编码方案

完成标准件生产制造数据库建设后， 应随之开展标准件物资编码方案的研究与实施。 在每一条标准件信息后附带一项编码， 用于快速匹配，适应于各类系统的集成与应用， 快速索引标准件相关信息。 标准件物资编码组成： 标准层编码+标准件类别编码+标准件牌号编码+标准件规格编码。

a） 标准层编码：将国家标准、 国家军用标准、航天行业标准、 航空行业标准、 院标准及其他部、所、 厂标准等进行划分， 并通过不同的编码进行区分。 例如首四位编码1111 代表国家标准。

b） 标准件类别编码：将标准件产品按制造工艺类别进行区分， 比如螺栓类、 螺母类、 平垫类、 铆钉类、 弹簧类等， 并通过不同的编码进行区分。 例如中间四位采用0001 代表螺栓类。

c） 标准件牌号编码：按照标准件牌号， 从小到大的顺序进行编码。

d） 标准件规格编码：同一牌号下不同规格可采用多位数流水码进行顺序编号。

在上述基础上， 企业可根据实际生产需求细化编码原则， 例如在大类别的基础上划分小类别， 螺栓下细分六角头螺栓等； 也可按制造车间细分编码， 增加车间编码号段。 通过识别标准件编码自动输出标准件全集信息， 从而更好地解决标准件唯一化问题。

3.2 工艺质量信息系统数据互通

标准件生产制造数据库信息应与工艺系统使用的工艺设计平台以及产品质量数据管理平台进行集成， 通过增加各系统接口， 实现数据互通，主要满足以下场景应用。

工艺文件编制场景： 工艺人员采用工艺设计系统平台编制工艺文件时， 其配套使用的标准件信息不应再进行人工录入， 而是通过输入牌号或规格， 自动调用标准件数据库信息， 如图1 所示。 人工选定具体状态后， 填入工艺文件中， 如图2 所示。

图1 工艺文件编制场景调用标准件生产制造信息

图2 标准件信息自动调入

标准件开具产品合格证明书场景： 标准件产品加工合格后， 检验人员对标准件产品开具产品合格证明书时， 应在质量信息系统中调用标准件数据信息， 自动填入合格证对应属性栏中， 自动生成产品合格证明书。

标准件出入库场景： 标准件生产完成后， 出入库房管理过程中， 标准件信息的输入也应统一来源， 调用数据库信息， 通过人工补充批次、 数量等信息后标准件将直接入库管理。

3.3 标准件质量信息追溯性

标准件的数据信息除了通用的基础数据信息、 工艺管理信息外， 在制造及周转环节仍然存在与实际批次生产相关的制造信息， 如任务下发信息、 生产批次信息、 原材料信息、 检验检测信息等内容。

这些信息与标准件产品本身无关， 但与具体生产任务、 实际配套情况息息相关， 为确保标准件质量信息的可追溯性， 在实物管理过程中， 应考虑将标准件数据库绑定质量信息管理系统， 同时具备向质量信息中回录实际生产信息的功能，有效将标准件数据库信息与质量生产实测信息相结合。

系统集成后， 将便于查询某一个具体型号上安装的某一件标准件， 其生产信息来源于哪一个任务下哪一个具体批次， 所涉及的原材料采购信息、 热处理性能、 批次数量等详尽内容， 同时对于后续统计分析某一类标准件的全流程质量信息数据采集打下数据基础。

4 结束语

航天标准件的广泛使用已成为航天制造领域提高产品质量、 降低产品成本、 缩短制造周期的必要手段， 标准件生产制造数据是整个企业面向标准件产品的全生命周期数据源头， 其数据的准确性、 规范性是保证工艺、 生产、 采购等业务环节的核心。

面向标准件制造企业， 标准件在标准文件中的基础信息是生产加工输入， 同时还要结合企业自身的工艺管理要求， 包括工艺路线、 材料定额、 标准的选用和替代， 这些信息均对标准件的加工工艺方案有着直接影响， 同时标准件生产制造数据还应与工艺设计系统、 质量信息管理系统相互融合， 实现信息共享和数据调用， 摆脱人为因素造成的数据缺失、 错误等问题导致制造链条延长， 造成标准件产品质量问题。

本文在结合了航天企业在标准件制造生产过程中存在的问题， 以及未来的生产结构布局需求， 初步形成了面向航天标准件产品的企业生产制造数据库建设思路， 并为数据库信息的建立方法、 规则制定方案、 系统数据互通的场景需求等提供了解决思路。