航空发动机叶片数字化修理的应用

■ 陈凌瀚 李娟 郭连平 彭中亚 杨刚 周博鑫/成都航利（集团）实业有限公司

0 引言

目前大多数修理厂仍然采用纸质工艺和纸质工卡的运行模式，通过纸质工艺指导现场工作，利用纸质工卡进行修理过程的质量记录。纸质工卡有以下缺点：

1）纸张易损坏，不易保存，不利于工作中使用和后期审查；

2）由于发动机叶片数量多、修理流程复杂，质量记录繁多，纸质工卡查询耗时且查询烦琐、困难；

3）纸质工卡归档后一般统一存于档案室，调取耗时耗力；

4）纸质工卡不利于生产安排、进度查询、生产统计等管理活动；

5）纸质工卡需独立编制，与工艺的关联性不强。

采用数字化修理方式可以弥补传统修理模式的局限性，提高生产效率，方便生产管理，降低运营成本。

1 “以故检为中心”的数字化修理

数字化修理是将信息技术、维修理论、修理经验、生产实际进行有机结合的维修方式。与生产制造不同，实际修理中，由于发动机使用工况不同、寿命不同，故障情况十分复杂，需要根据不同的故障模式进行不同方式的修理，因此提出“以故检为中心”的数字化修理模式，增设故检作业工程师一职，以故检作为判定修理流程的中心枢纽，结合数字化手段，将生产中涉及的修理流程、物料、消耗、人员资质等相关因素全部以信息化方式整合至修理流程中，以数字化工卡为修理过程的载体，使其承载指导维修作业、落实技术要求、精准管理生产任务、拉动修理资源配置和追溯质量记录等功能。

2 基于IETM 的结构化工艺文件

目前企业内部工艺文件多是基于Word 文档，编辑内容后通过手动标准化达到格式统一，效率较低且容易出错。常规工艺文件中虽然加入了产品、设备、工装、辅材等相关物资，但与实际生产中的消耗没有直接关联，与现场情况脱离。

本文涉及的结构化工艺文件以西门子公司TC（TeamCenter）系统为基础，综合IETM（装备交互式电子技术手册）相关技术，以结构化的方式固定工艺模板，只需将工艺的具体内容填入模板即可实现工艺文件的高度标准化。同时建立与ERP（企业资源计划）关联的工艺资源库，以引用的方式插入工艺文件中，实现了工艺资源与实际生产资源的关联，做到了两者的统一。

结构化工艺文件具体可分为总则、总图、前置准备、工作内容、收尾工作5 个模块，工作内容中插入具体的工序，根据类型的不同工序又分为清洗、故检、修理、微分测量等不同模板（见图1），每个工序中除了包含工艺规定的具体工步以外，还可关联ERP 资源库中实际需要的工艺资源，并将质量记录编辑至工序中，作为工卡质量依据，为后续工艺直接生成工卡打下基础。

图1 发动机叶片修理结构化工艺的结构示意图

结构化工艺文件中的所有资源均来自于经过标准化的ERP 工艺资源库。工艺资源库用于工艺资源的汇总整理，并以适当的结构方式存储，可供结构化工艺文件编制时引用，使工艺资源与现场实际同源，方便统一管理。

3 数字工卡的实际应用

编制完成结构化工艺文件后，技术员通过选择工艺中的各个质量记录形成数字工卡。数字工卡不仅可以指导现场的具体生产操作，还可实时记录执行情况和检验结果。同时针对叶片单件各异的情况，对叶片实行单件管理，可实现对单件叶片修理过程的全流程追溯。

如图2 所示，数字工卡运行模式采取“以故检为中心”原则，根据维修方案分为分解、清洗、故检、修理、配台5 个阶段，所有阶段均在数字工卡客户端进行报工、检验以及相关质量记录的填写。

图2 “以故检为中心”的叶片修理流程

故检阶段为整个修理的中心，故检人员在该阶段录入叶片单件信息，叶片进入单件管理。故检人员对每件叶片的故障情况进行检查、录入，并将故障具体情况提交至故检作业工程师。故检作业工程师根据故障模式为每件叶片选择单张或多张修理工卡，超出修理标准的则进行换件处理。

修理工卡下发至修理班组后，按修理工卡进行产品修理。操作人员参照数字工卡界面的工步内容进行修理，并将质量记录填入工卡。修理过程中如果发现检验不合格、其他故障情况或操作者无法处理情况等，可将情况提交给故检作业工程师，故检作业工程师通过到现场查看零件确定故障情况，再下发新的修理指令。

4 发动机叶片数字化修理优势

发动机叶片实现了数字化修理后，不仅便于技术、生产管理，保证单件叶片质量记录可追溯，也为资产管理、财务系统等提供了数据帮助。

1）技术状态管理

数字化修理中，基于IETM 的数字化工艺系统覆盖了上游设计所和制造厂设计图样、实际技术文件及工艺文件、试修准备过程中形成的各类文件资料等，同时规范了技术文件的数字化审批、发放、更改管理机制，保证了技术状态的有效性。

2）修理质量管理

原有管理模式中，叶片修理工卡包含的内容较少，具体执行步骤均包含在纸质工艺内。实行数字化管理后，能够将工艺规程、技术标准、设备工装等信息同步传递至数字工卡中，为完成产品修理提供资源和技术指导，保证了修理质量。数字工卡的质量记录易查询、可永久保存，并以单件叶片形式进行管理，提高了质量管理精度，质量可追溯性也大大提高。

3）生产管理

叶片实现数字化修理后，提高了生产管理效率。管理者通过ERP 以及生产看板的关联，可追踪单件叶片的修理流程，大大便利了生产监控和进度安排。同时，数字化信息更便于生产统计，可通过大数据分析生产瓶颈，辅助管理者提高生产效率。

4）财务管理

通过数字工卡关联的物资领用、设备损耗、人工工时、辅材消耗等建立叶片修理成本模型，既可作为未来采购计划的支撑数据，也可计算出相对准确的消耗定额、修理成本，提高了财务的管理能力。

5 结论

航空发动机叶片数字化修理，采取“以故检为中心”的修理模式，基于IETM 技术编制数字化工艺文件，结合ERP 系统生成数字工卡指导现场生产，通过整合各相关工艺资源，使各业务环节建立更紧密的联系。修理单位通过对修理过程各环节数据的及时采集、分析，形成对技术状态的把控，对修理生产的管理，对财务系统的数据支持。

实现航空发动机叶片数字化修理作为信息化建设的核心这一目标，需要企业建立适合企业战略发展的信息化平台架构，加大数字化技术的研发投入，有重点地突破修理环节的关键技术，逐步提升信息化修理创新能力，从而实现新装备修理模式的跨越和转变。