数字化条件下多状态飞机共线生产的技术状态管控研究

欧阳平，曾相戈，伍剑刚

（1.中航工业洪都，江西 南昌330024；2.中国航空综合技术研究所，北京100028）

0 引 言

某型飞机是面向二十一世纪，面向国际、国内两个市场，按照“一机多型”的系列化发展思路，开展研制和生产的的。

首先，从国家经济发展和资源投入方面来看。需要开拓装备对外出口，拉动国内经济增长；形成飞机的系列化发展，减少重复性建设。

其次，从装备建设和用户订货使用方面来看。需要形成装备的系列化发展，提高使用保障工作的成效，优化研制生产费用的结构。

再从企业生存和发展方面来看。需要发展国内用户和国外用户，降低生产成本，提高工作绩效。

为发展该型飞机，开展了以数字化设计制造和并行工程为重点的飞机协同设计、试验、工艺设计和生产制造的 “数字化工程”，广泛采用全数字化设计及数字化协调及数字化加工技术，从而提高了飞机整体质量。

但是在转变过程中亦暴露出需要研究解决新条件下的技术状态管理问题，例如解决数字化设计、工艺、工装、检验各个环节的技术状态协同、共线生产时的技术状态掌控等问题，本文主要以该型飞机系列化发展和数字化研制生产为背景，以国内某技术标准3206A《技术状态管理》中的有关规定为主线主题，研究分析数字化条件下多状态飞机共线生产的技术状态管控问题，并提出相应解决办法，可为实践产品系列化发展、多状态共线生产及其质量监管提供参考。

1 技术状态管理的基本涵义和作用

加强技术状态管理研究的背景，是企业研制生产模式快速发展到了一定阶段，系列化和数字化逐渐成为研制生产的主要模式。

根据国内某技术标准3206A《技术状态管理》可知，“技术状态管理”是“指在产品寿命周期内，为确立和维护产品的功能特性、物理特性与产品需求、技术状态文件规定保持一致的管理活动。其主要内容包括技术状态标识、技术状态控制、技术状态记实和技术状态审核”。技术状态管理是产品研制生产过程中的系统工程管理的一部分，是根据产品研制特点专门提出的特殊管理要求。

开展技术状态管理是对装备研制生产单位的必然要求。我国颁布的《武器装备质量管理条例》第二十三条规定：“武器装备研制、生产单位应当对武器装备研制、生产过程严格实施技术状态管理。更改技术状态应当按照规定履行审批手续；对可能影响武器装备性能和合同要求的技术状态的更改，应当充分论证和验证，并经原审批部门批准”。从法律角度明确了装备研制生产单位需严格实施技术状态管理。

开展技术状态管理是实现产品系列化发展的必然管理手段。技术状态管理主要目的就是实现产品生命周期内产品的技术状态得到控制和保持，确保产品技术状态的唯一性、可控性、有效性和追溯性。实施技术状态管理，用户能够获得需要的产品，掌握每一批产品的状态，并清楚状态变化会带来什么影响。实施技术状态管理，企业能够确保产品、文件、保障的一致性，清晰有效地组织产品的研制和生产；实现产品的通用化、系列化、模块化（或组合化），以最低的投入提供多样性的产品，获得更大的经济效益。

开展技术状态管理在数字化研制生产条件下具有重要的现实意义。随着数字化建设的深入，工作模式和思维方式开始了巨大的转变。例如产品图样以产品的三维数模代替，随之带来的是三维数模实行版次管理，同时二维图样时代的“临时更改单”被取消，从而容易出现设计数模升版频繁，设计、工艺、工装、检验各个环节的技术状态不协同的现象。这种现象表明，数字化研制生产流程尚需打通，技术状态的传递需要进一步严格控制。

2 共线生产技术状态管控的关键问题研究

2.1 产品型谱和编码规则

产品系列化的目的是适应不同客户的需求，主要方法是通过一个平台上的不同技术状态变化，形成多种规格的产品。为确保产品的有序发展，需要预先策划产品的发展变化并规定统一的产品编码规则。

该型飞机的发展思路是“一机多型”、系列化发展，面向国际、国内两个市场。因此非常有必要建立该型飞机系列的型谱和对应的编码规则。

在型谱和编码规则建立中，“某飞机系列”是指在该型飞机基本型的基础上，通过技术状态的变化（含构型变化、特性变化），所形成的满足国内外不同用户需求的飞机集合。“状态型号”是指该型飞机系列中特定技术状态的，并赋予型号命名的飞机，例如该型飞机基本型、飞机A型、飞机B型。“基本型”是指早期研发并作为飞机系列发展起点的状态型号。

在编码规则方面，设立该型飞机系列的代号，例如“L”，因此，该型飞机系列亦称L系列。 “L”是该型飞机系列内状态型号的统一标识，是产品三维数模编号、更改单编号、工艺指令编号中的关键信息标记。另外，统一该型飞机系列状态型号的内部代号，用于飞机型号批架次有效性的标记信息，以及文件图纸“型号”栏的简化填写。其优点是：保密且不受型号命名未定的困扰；在有效性填写时，既保持区别又简化填写；方便自动统计该型飞机系列的数量。

2.2 产品结构树

产品系列化是根据同一类产品的发展规律和使用需求，将其主要参数按一定数列作合理安排或规划，并对其类型和结构进行规定或统一，从而有目的地指导同类产品发展的一种标准化方法或形式。系列化包含了二层意义：一是制定基本参数系列；二是产品结构系列设计。本文主要关注成品选型配置和产品结构系列设计。

数字化条件下，该型飞机系列采用单一数据源的理念组织产品数据（主要系指三维模型数据、二维图样数据，下同）。系列飞机中各状态型号的产品数据均纳入同一数据集，形成“超级产品结构树”（结构如图1所示）。

图1 某型系列飞机产品结构树范式

为便于用户选择以及设计人员根据用户选择和配置飞机的构型状态，在产品结构树中将飞机的系统、分系统/大部件视作产品概念模型，其具体内容（即产品数据）由用户的选择结果体现。选择结果称为“选项”。“选项”是由模块组成，在产品结构树中不作为节点出现。“选项”储存于“该型飞机系列构型库”中（飞机构型状态配置示意如图2所示）。

最终的配置结果可形成飞机型号的构型配置规则，并以该飞机型号命名进行保存。依据飞机型号，经过对“超级产品结构树”的筛选，可输出该型号飞机的构型状态，包括构成该飞机型号的选项、模块和零组部件。其中，产品数据采用最新版本。此时的产品结构树等同为“设计物料清单（DBOM）”。

根据国内某技术标准3206A的规定，应在产品结构树中的设定技术状态项（CI）。在飞机型号构型状态报表或DBOM中，应明确产品结构树中的节点是否属于CI。CI的设定原则为：对于国内客户，CI可设定在选项级（系统、分系统/大部件）、模块级，且CI允许嵌套设定；同时，飞机整机默认为一个CI。对于国外客户，CI一般只设定在模块级。

图2 某型飞机构型状态配置

2.3 版本管理

技术状态的变化控制涉及版本管理或修订控制。开展版本管理的基本要求是：一方面从技术上，体现的是产品设计的迭代优化同时又确保新旧产品实物的互换性，或者体现的是产品实现过程的技术方法的迭代完善；另一方面从管理上，需要明确标识出技术内容的继承性。

在国外，与版本对应的有“revision”和“version”。“revision”通常是用于区分产品的迭代设计，反映了对文档内容的改变，或对产品的修改，同时保持了产品特性的继承性，以及新旧产品的互换性。“revision”的常见表达方式是“A”、“B”等大写字母。“version”多用于软件产品。其表示方式常如“1.2.403”。“version”常常可以不按照顺序赋值。例如可以从“1.2.403”直接跳到 “1.3.0”。美军标MIL-HDBK-61A，用“revision”表明在工程更改建议/申请(ECP)批准之后对技术状态文件的修改。ISO10007、美国国家标准ANSI/ EIA-649-，用“revision”来表明产品的技术状态。

在产品数据管理软件系统（PDM系统）中，文档（或产品数据）存储在中央数据库里。根据其设计原理，当计划修改一个已经批准发布的文档，PDM系统则生成一个“revision”，依次赋予“A，B，C，….”。当计划修改一个未批准发布的文档，该文档被 “拣出（check out）”时，PDM系统自动生成一个“version”，自“1”起编。即使实际上没有做出修改，但每“拣出”一次，PDM系统自动生成一个 “version”。对一个“revision”，可以有多个“version”，例如“A.1，A.2，A.3，…”。因此，PDM系统里的“A.1，A.2，…”与产品的技术状态无直接关系。

在飞机数字化研制生产中，主要依赖PDM系统实施版本管理。开展版本管理的范围主要是：图样（含三维数模），如产品图样、设计图样、辅助图样，以及满足版本管理基本要求的技术文件 （包括设计文件、工艺文件、试验文件、检测文件）。对于实物；更改单、临时更改单、技术单等“一事一办”、无需体现技术内容继承性的技术文件等，无需开展版本管理。

实物的状态由两方面构成：一是实物的设计状态，二是实物的生产状态（或修理状态）。前一状态是理论状态，后一状态是实际状态。实物的理论状态由产品图样决定，实物的实际状态由生产工作及或修理工作确定。

实物可以通过产品图样及生产工作及或修理工作标记两方面内容结合进行状态标识和可追溯管理。因此，对于飞机的零部组件，可增加“生产流水号”对生产工作进行标记；对于工装工具、模线样板，可增加修理工作的标记。

产品图样版本升级的原则是：产品的完善性设计，不改变产品的功能、外形和配合，不影响产品实物的互换性（如果改变或影响，则应换号）；三维数模属性或二维图样标注内容的修改，对产品实物质量有影响（如果无影响，则不升版）。

在实际工作中难免会频繁出现设计修改。为了避免引起产品图样版本频繁升级而造成工艺、制造、检验等设计下游环节的波动，应保留和发展数字化条件下的临时更改。例如，可以在产品图样编号上增加附加信息，表明不同的构型，或者是用截图方式另起文件作为临时更改单。

2.4 工程更改程序

工程更改主要是设计更改，系指对纳入飞机功能基线、分配基线和产品基线中的图样（含数模，不含工艺装备图样）和设计文件的修改。结合企业实际情况和国内某技术标准3206A的规定，本文提出工程更改的程序步骤是：动议——申请——审批——公布——发单——执行——反馈。

1)动议

动议的目的是反馈和评估设计更改需求。更改动议的来源有：生产现场发现设计问题；设计人员自主发现设计问题；用户代表发现设计问题或提出设计更改；外协厂家发现设计问题等。

由发现设计问题的一方填写问题反馈其相关信息至单向设计部门，提请设计更改。设计部门收到信息反馈之后进行评估。确需更改设计的，启动更改申请程序，否则，驳回动议。

2)申请

分析信息反馈之后，确需更改设计的，由设计部门编写更改申请，提出设计处理初步意见，必要时附论证和新设计图样等支撑材料。更改申请应明确更改类别、急缓程度以及受影响的用户。

更改申请需征求各设计专业、工艺部门、客户服务部门、管理部门、用户代表、主要外协厂家等的意见。更改申请部门汇总和处理各方的意见反馈，将更改申请文件报送技术状态控制主办机构。

3)审批

技术状态控制主办机构接收到更改申请文件后，进行形式审查。对于通过形式审查的，上报技术状态控制委员会审批。审批通过的，启动公布程序，否则驳回申请，重启申请或终止申请。

4)公布

公布的目的是预告更改，提示做好落实准备工作。经批准的更改申请，由技术状态控制主办机构向有关部门、分厂（车间）公布相应的信息。根据公布的信息，物料清单维护部门要做好物料清单中更改项的冻结或状态显示设置。涉及部门、分厂（车间）应查阅待更改的文件（如物料清单），做好相应的更改执行准备工作。涉及的设计专业则需开展相应详细设计和新数模的创建，做好启动数模审签和发放程序的准备。

5)发单

发单的目的是正式发布详细的更改内容。完成新数模创建后，涉及的设计专业编写更改单（Amend list，AL），明确更改对象、版本变化、简要说明更改原因，以及所关联的更改申请。原则上一份更改单只能追溯到一份更改申请；一张更改申请可以对应多份更改单。相关部门审签完毕后，新数模正式发放。更改单发送相关部门、分厂（车间）。

6)执行

执行的目的是工艺、制造、检验等部门贯彻落实更改内容。收悉更改单后，各相关部门、分厂（车间）根据物料清单信息，落实相应的更改工作，包括：更改生产计划；更改工艺文件；更改工艺装备；更改数控程序等。

7)反馈

反馈的目的是将贯彻落实和督查信息反映到监管部门，从而闭环管理或归零管理。各相关部门、分厂（车间）填写更改落实反馈单，定期报技术状态控制主办机构或输入相关信息，由信息系统汇总。更改执行结果要以整机为单元统计、核实，确保所有设计更改内容在产品上得以正确执行。

2.5 生产现场管理

生产现场是技术状态落实的关键环节，生产现场状态管理是否有成效，直接关系到技术状态管理是否到位，是否有效果。因此，需要提高生产现场的技术状态管理水平。生产现场涉及到不同工艺路线的分厂（车间），实际问题复杂繁琐，本文仅简要说明生产现场技术状态管理的原则。

1)分清管理重点

与用户代表协商企业需向用户代表提交检查的项目，包括需用户代表检验的入库材料（含需入厂复验的材料及外协零件），各制造单位需用户代表检验的零部组件（含有图号的标准件），需用户代表检验的成件（或成品）、型架、部装总装的工序（或完工品）检查、随机备件和地面设备，以及飞机整机的检查项目等。检查项目每年进行定期更新并联合发文。

2)加强实物标识管理

以零组件实物进行编码分段，从而区分不同用户产品的零部组件。通过喷码、刻印、挂标签、贴标签等方式对实物进行区分管控（具体见图3），包括生产周转过程中的实物区分。

图3 零部件实物标识

3)不同用户产品的分流管理

分流的依据主要是实物标识。实物标识在完工后、分流前根据制造指令（或生产单）给予标记。

之前无用户代表检验的，投料前不区分用户差异，生产后按用户代表检验需求进行分流。不需要用户代表检验的，则不进行分流。

而之前有用户代表检验过的，则在投料前，按用户分开，全部完成一种状态的批次生产之后，才允许转入另一种状态的批次生产。生产后按用户进行分流。除非在生产过程中能明显区分，才允许同批投产。

4)加强厂内物流管理

对于分流产品，在厂内物流方面，加以明显标志，例如分筐、分库的管理。

5)加强工艺指令和工艺装备的区分管理

针对零部组件加工，不分架次，根据图号和图样版本号进行识别生产。部装亦不分架次，按图号和图样版本号进行识别装配。总装分架次。建立工艺装备清册，明确适用范围。

3 结 语

在某型飞机系列化发展和数字化研制生产时，根据国内某技术标准3206A《技术状态管理》中的有关规定，针对多用户不同状态飞机的共线生产及质量监督需求，对技术状态管控的关键问题进行了分析，给出了解决思路和措施。目前有的已经在工程实践中得以落实，还有的正在研究并争取相应资源投入的支持。总的来看，通过研究和落实技术状态管控的新方法新工具，可以实现数字化条件多种状态飞机共线生产的状态清晰、管控有序的要求。

[1]欧阳平.数字化条件下飞机系列化发展的技术状态管理研究[M].南京航空航天大学，2014.

[2]李春田.第二章 模块化 标准化的高级形式 标准化形式的与时俱进 [J].中国标准化,2007,3: 64-70.

[3]金烈元,曾凡雄.组合化──它的基本概念、实现途径和方法[J].航空标准化与质量,1996,6:3-6.