上海無線電設(shè)備研究所互聯(lián)網(wǎng)+科研生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺的實踐經(jīng)驗

◆任正權(quán)朱臻李昕張海春楊揚 / 文

一、企業(yè)概況

上海無線電設(shè)備研究所地處上海市楊浦區(qū)，長期從事空間無線電設(shè)備研究、設(shè)計和制造，在我國航天系統(tǒng)內(nèi)擁有較高的學(xué)術(shù)地位。我所重視質(zhì)量管理，不斷學(xué)習(xí)先進的質(zhì)量管理方法并貫徹實施。通過借助先進的質(zhì)量控制方法和措施，對研制生產(chǎn)全過程進行有效的質(zhì)量控制，取得了良好效果，在行業(yè)內(nèi)獲得好評。歷年來獲得部級以上科技成果獎197項，各類專利900余項。先后獲得2010年度蘇浙皖贛滬地區(qū)質(zhì)量工作先進單位、華東地區(qū)“十一五”期間軍械裝備質(zhì)量工作先進單位、2015年全國工業(yè)企業(yè)質(zhì)量標桿等多項榮譽稱號，也曾獲得2014、2015、2016上海市質(zhì)量優(yōu)秀小組，2017年全國質(zhì)量優(yōu)秀小組，2017年全國質(zhì)量創(chuàng)新一等獎。

二、實施背景

上海無線電設(shè)備研究所承擔(dān)的任務(wù)有小批量、多品種的特點，加上航天產(chǎn)品特有的質(zhì)量管控要求，無法直接引用汽車等行業(yè)信息化經(jīng)驗。我所自主開發(fā)建設(shè)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的科研生產(chǎn)質(zhì)量管理，從下幾個重點進行突破。

首先，開發(fā)A5設(shè)計開發(fā)平臺，這是互聯(lián)網(wǎng)+科研生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺的輸入端。通過統(tǒng)一設(shè)計開發(fā)的軟件工具，制定一系列設(shè)計規(guī)范，滿足協(xié)同設(shè)計和數(shù)據(jù)共享的要求，實現(xiàn)設(shè)計制造一體化。

其次，重塑物資管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全過程信息流的貫通，這是互聯(lián)網(wǎng)+科研生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺的主軸。通過打造互聯(lián)網(wǎng)采購平臺，新建立物資信息庫，遷移和完善原有的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、電裝MES系統(tǒng)。以物資代碼和二維碼為信息流的兩大抓手，打通各系統(tǒng)之間信息交流障礙，解決“信息孤島”問題，實現(xiàn)全過程信息共享。

另外，開發(fā)裝調(diào)MES系統(tǒng)，這是互聯(lián)網(wǎng)+科研生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺的輸出端，是制造類似產(chǎn)品的航天企業(yè)共同的信息化短板。通過開發(fā)裝調(diào)MES系統(tǒng)，原來人工操作為主的單板、組合、整機工序?qū)崿F(xiàn)信息化，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動化采集、分析、質(zhì)量問題自動提取推送、設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)控、過程記錄自動存儲等諸多功能，最終實現(xiàn)全過程的信息化建設(shè)目標。

三、互聯(lián)網(wǎng)+科研生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺實施與運行

按策劃，將某產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量管理納入互聯(lián)網(wǎng)+科研生產(chǎn)質(zhì)量平臺進行管理，取得了提升高質(zhì)量水平和生產(chǎn)效率的預(yù)期目標，互聯(lián)網(wǎng)+科研生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺的實施和運行情況如下。

圖1 產(chǎn)品生產(chǎn)線示意圖

（一）生產(chǎn)模式特點

產(chǎn)品用來探測和跟蹤亞音速、超音速飛行的飛行目標。產(chǎn)品由回波天線組件、可控位標器、直波接收機、回波接收機、回波接收機輔助通道和二次電源等組成。

產(chǎn)品的生產(chǎn)流程（見圖1）包括電裝、機械裝配、單板/組合裝調(diào)、整機總裝總調(diào)等工序。其中，單板調(diào)試、組合裝調(diào)、整機裝調(diào)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，占生產(chǎn)周期的60%以上，流程最復(fù)雜、質(zhì)量最難控制，已成為生產(chǎn)的瓶頸。

現(xiàn)有生產(chǎn)線以產(chǎn)品為軸線組織生產(chǎn)，產(chǎn)品之間相對獨立。產(chǎn)品配套的單板平均需要經(jīng)過11道測試環(huán)節(jié)，組合平均需要經(jīng)過20道測試環(huán)節(jié)，整機平均需要經(jīng)過24道測試環(huán)節(jié)。每個產(chǎn)品都按照各自管理體系進行縱向生產(chǎn)。調(diào)試人員采用儀器儀表進行手工測試、調(diào)試，并將測試結(jié)果記錄在書面調(diào)試記錄中。調(diào)試環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率成為生產(chǎn)亟待突破的瓶頸，直接制約了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。結(jié)合獲知的航天產(chǎn)品訂單信息，即使按目前實行的模式繼續(xù)加班加點開展生產(chǎn)，仍然存在40%～50%生產(chǎn)能力缺口。為解決長期高強度工作給質(zhì)量帶來的隱患，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改造生產(chǎn)流程、策劃自動化測試，將相關(guān)工作交由設(shè)備來完成，是解決生產(chǎn)能力不足和保證產(chǎn)品質(zhì)量的不二之選。

（二）互聯(lián)網(wǎng)+科研生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺建設(shè)目標

從裝調(diào)流程、工藝布局及問題原因分析結(jié)果可以看出，目前的薄弱環(huán)節(jié)如下：

1．信息流沒有打通，關(guān)聯(lián)度低。設(shè)計端信息化平臺缺失，各管理平臺還不完善，產(chǎn)品信息鏈路沒有打通，存在信息孤島，不利于質(zhì)量的過程管控。

2．過程信息采集、識別和分析受限。過程信息采集不全，主要靠人工書面記錄，容易出現(xiàn)人為差錯，質(zhì)量可追溯性差。

3．產(chǎn)品測試自動化、通用化程度低。調(diào)試工位大部分采用老舊測試儀表搭建模式，調(diào)試工位松散，自動化程度不高，缺乏通用性和互換性。

綜上所述，裝調(diào)MES系統(tǒng)建設(shè)的目標包括：

1．建立A5設(shè)計制造一體化開發(fā)平臺，實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計、設(shè)計和工藝的協(xié)同，同時建立以物資代碼為唯一性標識的物資信息庫。

2．建立互聯(lián)網(wǎng)采購平臺，完善原有管控平臺，打通信息鏈路，實現(xiàn)過程實時監(jiān)控和過程數(shù)據(jù)自動采集能力提升，通過平臺的數(shù)據(jù)分析反饋系統(tǒng)，提升產(chǎn)品質(zhì)量和一致性。

3．改變按產(chǎn)品組織生產(chǎn)的模式，形成多個調(diào)試制造單元和柔性化制造，滿足小批量、多品種共線裝調(diào)生產(chǎn)需求，提高資源利用率。

4．實現(xiàn)產(chǎn)品測試自動化。自主研制自動化測試設(shè)備，提高測試效率和測試數(shù)據(jù)自動采集，減少人為差錯。

（三）建設(shè)的主要內(nèi)容

1．建立A5設(shè)計制造一體化開發(fā)平臺，打造物資信息庫

建設(shè)A5設(shè)計制造一體化開發(fā)平臺，實現(xiàn)以下功能：

?PDM系統(tǒng)必備功能：能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計過程管理和產(chǎn)品相關(guān)信息（包括產(chǎn)品BOM、零部件、文檔、二維圖紙、三維模型等）管理；

?覆蓋現(xiàn)有CAPP產(chǎn)品功能，支持工藝在線應(yīng)用，實現(xiàn)數(shù)字化工藝設(shè)計全過程的管理；

?通過集成向科研生產(chǎn)管理系統(tǒng)輸出完整、準確的工藝制造數(shù)據(jù)，切實打通設(shè)計、工藝、制造關(guān)鍵環(huán)節(jié)，縮短生產(chǎn)準備周期，降低人為錯誤；

?通過設(shè)計工具、應(yīng)用系統(tǒng)集成，實現(xiàn)面向制造的約束設(shè)計；

?建立完整物資信息庫，規(guī)范物資選用。

2．建立互聯(lián)網(wǎng)采購平臺，打通信息鏈路

（1）互聯(lián)網(wǎng)采購平臺建設(shè)

目前采購管理為紙質(zhì)訂貨，效率很低，準確度和及時性差，采購人員花大量時間進行詢價、傳真發(fā)送和跟蹤確認工作。開發(fā)互聯(lián)網(wǎng)采購平臺（見圖2），可實現(xiàn)如下功能：

圖2 采購平臺功能模塊示意圖

（a）通過互聯(lián)網(wǎng)向供應(yīng)商下達采購和詢價任務(wù)，詢價、采購任務(wù)通過數(shù)據(jù)交換自動傳遞到互聯(lián)網(wǎng)平臺；平臺向供應(yīng)商發(fā)送消息，保證訂單準確及時送達。

（b）供應(yīng)商業(yè)務(wù)人員通過平臺參與報價、接收訂單、反饋生產(chǎn)進度。

（c）平臺提供供應(yīng)商自助關(guān)聯(lián)完成的訂單，并將數(shù)據(jù)交換傳遞回訂貨單位。

（d）平臺是供應(yīng)商考評的信息依據(jù)，可提取下單執(zhí)行速度、備貨速度、質(zhì)量問題反饋、價格考評等信息。

（2）打通信息鏈路

為打通各信息管理模塊之間的孤島，實現(xiàn)信息交換和互聯(lián)互通，通過開發(fā)科研生產(chǎn)管理平臺集成各信息管理模塊，以物資代碼和產(chǎn)品二維碼為兩大抓手進行信息統(tǒng)一工作。

（a）以物資代碼為抓手，進一步提升物資管理系統(tǒng)

與A5設(shè)計開發(fā)平臺關(guān)聯(lián)，提取產(chǎn)品物資選用信息，同時實現(xiàn)自動關(guān)聯(lián)發(fā)料、發(fā)料查詢、成本統(tǒng)計等功能。物資管理系統(tǒng)的信息傳遞以物資代碼貫穿，并傳遞到裝調(diào)MES系統(tǒng)，實現(xiàn)了物資采購、查詢、發(fā)放、追溯工作的信息化（見圖3）。

（b）以產(chǎn)品二維碼為抓手，開發(fā)裝調(diào)MES系統(tǒng)

針對調(diào)試過程信息化瓶頸問題，對單板、組合及整機各級產(chǎn)品采用二維碼識別技術(shù)，開發(fā)裝調(diào)MES系統(tǒng)，實現(xiàn)了從物料采購、單板裝配到整機調(diào)試驗收交付之間的所有工序信息化管理目標。裝調(diào)MES信息系統(tǒng)（見圖4）可實現(xiàn)以下功能：

?所有測試數(shù)據(jù)按照產(chǎn)品、批次、圖號、代號、二維碼號等字段進行存儲和查詢；

?抓取在線測試數(shù)據(jù)，開發(fā)數(shù)據(jù)分析模塊，自動分析產(chǎn)品質(zhì)量一致性情況。評價本批產(chǎn)品一致性和產(chǎn)品成功數(shù)據(jù)包絡(luò)情況，并實現(xiàn)在線故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計和自動推送；調(diào)試和檢驗記錄表、產(chǎn)品證明書等文件自動生成和打??；

?數(shù)字化攝像頭實現(xiàn)Web在線監(jiān)控，并可以回看歷史錄像。

3．開展柔性化生產(chǎn)模式布局

改變現(xiàn)有按產(chǎn)品組織生產(chǎn)的模式，統(tǒng)籌考慮和優(yōu)化生產(chǎn)流程，形成多個調(diào)試制造單元和柔性化制造模式，滿足小批量、多品種共線裝調(diào)生產(chǎn)需求。針對該裝調(diào)生產(chǎn)線的特點，將各產(chǎn)品的單板、組合按電路性能分類，依托于自動化、通用化測試設(shè)備進行測試，并將所有產(chǎn)品的組合裝配、電參數(shù)調(diào)試等工序集中。優(yōu)化后只需6類調(diào)試工位即可完成，每類工位配備若干臺通用測試設(shè)備，實現(xiàn)了通用設(shè)備對原有調(diào)試工位近百臺不同儀器儀表的替代，功能區(qū)域集中的同時縮短了物流路徑，減少了在制品周轉(zhuǎn)時間。

圖3 物資管理平臺

圖4 裝調(diào)MES相關(guān)圖示

4．研發(fā)自動化、通用化系列測試設(shè)備

互聯(lián)網(wǎng)+科研生產(chǎn)管理平臺的輸出端是最終產(chǎn)品的測試數(shù)據(jù)，這部分的管理在整機產(chǎn)品航天企業(yè)里普遍比較薄弱。為此，針對產(chǎn)品手動測試瓶頸，研發(fā)自動化、通用化系列測試設(shè)備，測試范圍覆蓋此系列多產(chǎn)品配套單板、組合、整機測試，并可在線監(jiān)控和管理。

通過梳理相關(guān)產(chǎn)品的測試需求，采用軟、硬件技術(shù)實現(xiàn)在一套測試設(shè)備上完成各產(chǎn)品的自動化測試。產(chǎn)品通用綜合測試系統(tǒng)采用基于虛擬儀器的DAQ方案。DAQ數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是基于計算機標準或擴展總線（如ISA、PCI、PXI、PC/104等）的內(nèi)置功能插卡，它能更加充分地利用計算機的資源，增加了測試系統(tǒng)的靈活性和擴展性。在硬件方面，產(chǎn)品通用綜合測試系統(tǒng)主要由測試控制計算機、數(shù)據(jù)采集和通訊系統(tǒng)、電源模塊、測試插箱等部分構(gòu)成；在軟件方面，產(chǎn)品通用綜合測試系統(tǒng)具有良好的人機交互界面，根據(jù)測試產(chǎn)品選擇對應(yīng)的測試功能，實現(xiàn)了對產(chǎn)品的自動化測試并存儲測試數(shù)據(jù)。

通用性的自動化測試設(shè)備，改變了原有測試平臺需人工連接和轉(zhuǎn)換的情況，實現(xiàn)了測試系統(tǒng)只需點擊選擇就可自動轉(zhuǎn)換的功能；改變了原有測試數(shù)據(jù)需人工記錄的情況，實現(xiàn)了測試數(shù)據(jù)自動記錄和存儲的功能，極大地縮短了調(diào)試周期，實現(xiàn)了調(diào)試高效性（見圖5）。以某型號某組合調(diào)試為例，原來需填寫表格32張、填寫參數(shù)273個，常溫調(diào)試一次要花費將近3小時，通過自動測試設(shè)備，調(diào)試周期縮短至0.5小時。

四、互聯(lián)網(wǎng)+科研生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺實施效果

科研生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺建成后，我所質(zhì)量管理流程更加通暢，質(zhì)量問題處理和分析更加到位。

（一）生產(chǎn)效率提升25%

互聯(lián)網(wǎng)+科研生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺建成并經(jīng)過一段時間的調(diào)試、優(yōu)化后，在不增加人力資源的情況下，生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力提升了25%。

（二）全過程數(shù)據(jù)在線收集管理能力極大改善

通過物資代碼管理、工人刷卡操作、掃描產(chǎn)品二維碼、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)等，建立實施的電裝MES系統(tǒng)和裝調(diào)MES系統(tǒng)實現(xiàn)了產(chǎn)品全生命周期的信息化管理，實現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量追溯的信息化管理。

（三）數(shù)據(jù)分析能力顯著加強

每隔10分鐘提取一次在線測試設(shè)備的增量數(shù)據(jù)。在產(chǎn)品調(diào)測數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了產(chǎn)品指標的數(shù)據(jù)分析功能。如某一指標在本批產(chǎn)品中的分布情況、與成功包絡(luò)線的對比分析等，可以根據(jù)需要輸出數(shù)據(jù)包絡(luò)線分布圖、直方分布圖和散點分布圖，可提前發(fā)現(xiàn)異常，避免質(zhì)量隱患，使質(zhì)量管理從事后向過程預(yù)防前移。

（四）過程記錄自動保存，打印方便快捷

根據(jù)需要選擇打印產(chǎn)品的調(diào)試記錄、驗收記錄、產(chǎn)品證明書以及產(chǎn)品的測試原始數(shù)據(jù)，使人工判讀差錯率和記錄差錯率為0。

（五）實現(xiàn)多樣化的過程管理功能

建立了通用化采購物資庫，能實現(xiàn)產(chǎn)品采購成本統(tǒng)計匯總?？蓪崟r對測試設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)控；可實現(xiàn)計劃和派工管理，并分不同緯度進行進度查詢。過程管理更加透明，提高了工作效率。

圖5 手動、自動測試優(yōu)化對比圖

五、互聯(lián)網(wǎng)+科研生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺深化與推廣

(一)平臺的深化

根據(jù)科研生產(chǎn)管理體制的調(diào)整和生產(chǎn)運行的實際情況，對平臺運行中發(fā)現(xiàn)的問題進行梳理，逐項確認是生產(chǎn)流程設(shè)計本身不合理還是網(wǎng)絡(luò)流程設(shè)計不符合生產(chǎn)流程，并針對梳理結(jié)果進行改進。同時，對落實任何集團公司、八院以及所的新管理要求之前，充分考慮如何落實到平臺中，確保制度發(fā)布和平臺更改同步執(zhí)行，避免制度和平臺更改不同步執(zhí)行的問題。

(二)平臺推廣建議

在互聯(lián)網(wǎng)全面融入生產(chǎn)生活的時代，航天產(chǎn)品制造企業(yè)必須全面擁抱互聯(lián)網(wǎng)，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升科研生產(chǎn)質(zhì)量管理水平。推進過程要做好以下幾方面的工作。

1．充分策劃，全員參與

充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來提高產(chǎn)品質(zhì)量管理工作，與產(chǎn)品實現(xiàn)過程相關(guān)的所有人員一起，共同研究和梳理產(chǎn)品實現(xiàn)過程的合理性，同時與信息化人員進行定期溝通和討論，設(shè)計適合產(chǎn)品實現(xiàn)過程的本地化管理流程。

2．細化流程，確保減少生產(chǎn)管理人員的工作量

要成功實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入科研質(zhì)量管理，必須做到設(shè)計的質(zhì)量管理信息化流程既符合質(zhì)量管理規(guī)定又能減少生產(chǎn)管理人員的工作量。即使不能減少也要保證不增加生產(chǎn)管理人員的工作量，同時能通過軟件技術(shù)來實現(xiàn)該管理流程。

3．盡量采取設(shè)備錄入信息，減少人工錄入差錯

設(shè)計的流程要做到可操作性強，不會導(dǎo)致誤操作；利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，盡量實現(xiàn)相關(guān)信息關(guān)聯(lián)，讓操作人員以少輸入甚至無人工輸入的方式來減少工作量，杜絕輸入信息出現(xiàn)錯誤的可能，保證信息的準確性和唯一性。

4．建立開放的平臺，讓大家共享信息

平臺的建設(shè)在滿足生產(chǎn)流程的同時，要考慮如何充分利用平臺中的信息，所以將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入科研質(zhì)量管理的過程中，必須要創(chuàng)建一個開放的信息共享平臺，讓需要者可以通過平臺快速獲取所需信息，這樣才能保證大家為平臺的活力和持續(xù)優(yōu)化不斷提供有益的建議，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+科研生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺的良性互動。