碳纤维复合材料航空产品的质量管理信息化系统研究

张皓彧 杨绍昌 王天立 张维斌

摘要：随着航空产品制造技术的日趋发展，复合材料因具有比模高、重量轻、可设计性强等能满足航空产品结构要求的一系列优异特点，在航空产品结构设计与应用中越来越受到重视。本文在阅读大量国内外技术资料的基础上，研究了碳纤维复合材料制件的质量控制理论、质量控制方法、质量控制数据的系统分析等方面内容。通过对碳纤维复合材料制件的故障分类，对复合材料制造的工装材料准备、制造过程控制、最终检验交付等进行全过程、系统化分析，总结碳纤维复合材料制件的质量控制要点，根据控制要点进行质量风险提前识别、预防及控制。最终实现航空产品优化工艺过程、质量控制手段有效、稳定产品质量的目的 [1-2]。

关键词：复合材料;质量控制;质量管理;数据分析

引言

从复合材料制件的审图到制造准备以及投产过程最终检验交付全过程都需要监控及管理，本文旨在对碳纤维复材产品故障进行梳理分类、原因分析、制定纠正措施的基础上，对零件制造过程中产生的故障进行事先预防，做到风险识别、预判以及规避。使制造过程仅受随机因素监控，能够及时地发现生产过程中出现的异常因素，排除系统因素从而减少或防止不合格品的产生，降低企业的质量损失，达到控制质量的成本，提高企业的效益和竞争力。

1碳纤维复合材料航空产品质量管理系统需求分析

复合材料产品质量控制是一项多学科、多专业领域的综合技术，应当全面综合地考虑各方面的影响作用。随着航空领域对飞行器复合材料质量控制越来越重视，针对飞行器复合材料的全寿命周期质量控制也形成了一系列标准（文件），其中，以制备过程标准和检验测试控制标准为主，这些标准在很大程度上保障了航空器复合材料产品的可靠性。但在产品制造过程中因技术、工装、技能等影响因素导致产品不合格的问题仍然制约了复材产业向高效、低成本等领域发展。

1.1 基础数据管理需求分析

生产现场许多问题为重复问题反复发生得不到根本解决，或是发生问题后不知道如何解决，更或是在工艺策划阶段可以避免发生的问题。各种管理过程控制要素的需求亟待解决。

1.2 缺陷原因分析

内部缺陷：孔隙密集、分层缺陷，外部缺陷：尺寸超差、表面质量。

使用鱼骨图，从人机料法环测六方面分析产生缺陷的原因：

由上分析，造成缺陷的主要因素由：人员质量意识淡薄，工装材料不合格，现场管理不到位，工艺策划不合理，环境不达标，检测方法不正确以及自检专检不到位等7大因素。

1.3 解决措施分析

针对7大因素制定相应的解决措施，人员质量意识淡薄：进行质量意识培训及警示教育，提高员工质量意识。工装材料不合格：严控工装材料不合格，禁止开工。现场管理不到位：编制管理办法，对现场加严管控。工艺策划不合理：严格实行工艺方案评审制度，对编、校、审履职进行考核。环境不达标：产品制造的环境必须严格符合相关要求。检测方法不正确：工艺方案制定包括检测方案，经评审后实施，充分发掘数字化检测手段及设备的应用。自检专检不到位：制定考核制度约束操作人员制造完成后的自检、复检以及专检履职情况。

2 质量管理系统总体功能设计

质量管理系统是在基于风险识别与预判决策的质量改进模型研究的基础上，以质量管理部内部管理过程现有系统内积累的数据为基础，搭建过程可视、管理规范的质量管理看板，为质量数据平台建设提供支撑。质量看板业务范围分为质量目标及指标、质量管理体系、产品质量管理、质量改进及质量考核5大业务模块。

在质量管理中，各层领导可利用收集到的业务质量信息进行分析，以做出正确的判断和决策，从而落实到具体质量控制及部门基础工作管理中。所以

打造系统化质量管理系统平台是质量管理部门对质量业务管理的重要支撑。全面深入的系统应用和准确规范的业务数据是提升质量精益化管理的先决条件，是质量管理数据分析应用的基本保证。

2.1 缺陷分类管理

内部缺陷：孔隙密集、分层缺陷，外部缺陷：尺寸超差、表面质量。输入复材零件壁板、梁、肋、U型件等继续故障分析。

2.2管理模型的应用

通过输入不同类型的零件并进行判断进行风险识别及预防，降低复材零件的不合格率。

3碳纖维复合材料航空产品质量管理系统的实现

3.1 碳纤维复合材料航空产品质量管理系统实现

通过输入碳纤维复合材料零件类型进行航空产品质量管理风险预防，故障识别及规避，达到最终产品合格交付的目标。

3.1.1 基础数据管理功能实现

本质量管理系统是基于大数据技术架构，实现质量相关数据采集、存储、处理、服务、反馈和管理。

3.1.2 故障分类功能实现

故障分类功能基于故障零件经过检测及判断，对输入故障明晰且可判断。

3.1.3 故障原因管理功能实现

故障原因管理通过对故障产生的原因进行分类、在故障库中对比问题从而判断，要求前期故障库的数据建立需要覆盖全面、详实，故障原因判断准确并且为根本原因。

4结论

质量管理系统使质量业务数据显性化，从源头和动态过程上打下了高效执行的基础。与此同时，数据显性化通过实时监控和反馈、纠偏，减少了执行过程中的错误和返工，从而降低执行的人力、时间、资源等成本，能够更好地实现预期目标，提高执行效率。碳纤维复合材料质量管理系统不仅在质量管理相关管理过程中运用，还可以延伸到企业其他经营管理过程，大大提升管理决策效率。

参考文献

[1]林海波，周静怡，徐珊，等.我国航天器复合材料质量控制标准分析与探讨[J].中国标准化，2020（S01）：6.

[2]凌日文，朱林.复合材料航空产品制造过程质量控制的应用研究[J].质量与可靠性，2013（3）：25-28.

作者简介：张皓彧（1993-），女，汉族，陕西西安人，工程师，本科，主要研究方向为复合材料零件制造及过程控制等方面。