航空产品的在线检测研究与应用

张敏 赵梓淇 张敏涛 高战辉

摘 要 航空产品呈现多品种、小批量的生产模式，且在科研生产呈现快速研制、多型号并存的常态。装配面临快速换线，产品种类差异大，全数据交检，交检等待时间长等现象，无法满足产品交付周期短、质量标准要求高等需求，迫切需要改变生产组织方式和装配模式。国际先进航空企业通过对在线检测系统的研究与利用，形成线内自检等方式，使用信息化、智能化手段从而提高交检效率，缩短制造周期，从根本上改变传统的制造方式，提高产品装配制造水平。

关键词 系统工程;在线检测;影像识别

1 航空产品交检現状及问题

目前多品种、小批量产品交检模式为，将产品按照模块化划分，分配到不同的生产班组，在固定区域进行装配与检验，按照相关的技术要求对产品进行交检，由于航空产品的批次数量少，且不同产品间的差异较大无法使用统一的交检方式，且不同产品间的技术差异也大，需要相关业务水平能力，不可相互替代，交检资源相对固化，不能根据生产任务进行快速有效的调整，容易形成交检等待现象，且不同产品的交检节奏与交检节拍不同，交检过程成为生产的巨大瓶颈点[1]。

2 对所建设系统进行参考定义

针对上述的问题，通过理论结合我公司多年来的实践经验，发现，流水线式的交检模式及其不符合多品种、小批量的生产组织模式，装配线上的产品常常需要进行换线，且不同产品功能、性能差异较大，所以系统需要针对不同的检测内容进行分析，针对不同的检测内容做出不同的检测方法，这里使用系统工程的方法论对系统进行论述[2]。

3 利用系统工程的手段进行系统性的分析

3.1 系统边界

根据黑盒理论，构建我们希望系统形成的功能单元，对实际操作过程的输入、输出、使能相关项的梳理得出，系统的边界应在如下黑盒内。系统的输入项为装配过程的所有组成产品的项或支持产品的装配项，系统的使能项为使用设备的操作人员及组成系统的相关设备，系统应符合相关的保密要求同时工艺文件对系统同样存在约束。

3.2 需求定义

（1）识别利益攸关者

根据边界图所示，该课题所研究的边界图包括四大部分：输入、输出、约束、使能，根据第五个部分的内涵分析本课题的参与者，如下表所示：

（2）利益攸关者需求

经过调研、座谈等方式，收集利益攸关者需求，并对各个需求进行分析，最后得出如下7项功能需求。

功能需求①系统应具备可视化终端显示拍照内容的功能;功能需求②系统应具备区分产品（产品编号、工序号、工道号等）信息的功能;功能需求③系统应具备检测内容打印的功能;功能需求④系统应具备检索相关检测内容的功能;功能需求⑤系统应具备记录标准作业的功能;功能需求⑥系统数据库内存信息可被CAPP系统调用的功能;功能需求⑦数据库内存储信息被MES系统调用的功能;

（3）对需求活动进行描述

对各功能需求进行活动描述，绘制需求活动流程图：

功能需求①系统应具备可视化终端显示拍照内容的功能;

系统对检测内容可视化显示的内容，检测内容清洗可见，便于对检测内容的复检、复查等要求。

功能需求②系统应具备区分产品（产品编号、工序号、工道号等）信息的功能;

在检测同种产品相同工位检验内容时，易造成产品信息的混淆，应有一种办法区分产品信息，将所有产品的信息及检验工位录入到系统的数据库中，对相关内容进行检测时从资料库中调取相应的产品信息，在检测完成后，仅输入产品编号后，进行系统检测。

功能需求③系统应具备检测内容打印的功能;

通过MES系统，大多数的检测内容信息已实现电子化，但是在部分场景下，仍需要纸质版的文件，所系系统需对检测内容进行打印。

功能需求④系统应具备检索相关检测内容的功能;

检索内容需被调用时，系统应具备检索相关检测内容的功能。

功能需求⑤系统应具备记录标准作业的功能;

记录高级技能人员的操作过程，并将记录的信息上传至系统数据库，可在装配时调取相关产品的装配过程或装配难点的操作过程，对人员进行培训，具有动态标准作业指导的功能。

功能需求⑥系统数据库内存信息可被CAPP系统调用的功能;

由于该系统需具备一定的迭代功能，所以系统输出的数据库中的检测内容可被CAPP系统调用，用于细化工艺规程的功能。

功能需求⑦数据库内存储信息被MES系统调用的功能;

系统不具备直接输出产品质量证明文件的功能，系统的质量证明内容可被MES（装配）系统调用的功能，方便后续电子版装试记录直接调用装配过程检测内容的功能。

（4）系统运行场景

根据系统的边界图及各功能需求流程图及上述过程对利益攸关者相关需求的分析，构建初步的系统运行场景图，综合需求分析中的一级活动要素，形成系统的整体框架[3]。

4 结束语

检测系统，作为未来装配不可或缺的一个系统，它通过直接安装在生产线、生产单元上的设备，利用软测量技术实时检测、实时反馈，以便更好地指导生产，提升检验效率，大大减少了不必要的浪费，对多品种、小批量的生产模式，由在线检测向离线检测的模式进行转变，通过机械化、信息化、智能化的手段替代原有人工检验，经过数据的累计，最终形成产品检测数据库，从供应、机加到最终的装配，最终达到大数据运行的能力，通过各个零件间的尺寸配合等相关参数，进一步提高质量的稳定性，提升质量与生产效率。

参考文献

[1] 张新国.系统工程手册：系统生命周期流程和活动指南[M].北京：机械工业出版社，2013：201.

[2] 刘玉慧.复杂曲面数字化在线检测系统的关键技术研究[D].武汉：武汉理工大学，2010.

[3] 爱德华·克劳利.系统架构：复杂系统的产品设计与开发[M].北京：机械工业出版社，2016：31.