面向数字化的航空发动机装配企业知识管理研究

1 概述

在当今世界科技水平飞速发展和各国之间竞争日趋激烈的国际背景下，一个国家在航空航天领域的技术水平对于国家的科技实力乃至国家的综合国力都有着举足轻重的作用。而航空航天发动机的研发与制造更是重中之重。发动机的制造过程是保证发动机质量的关键过程。作为发动机制造过程中的最后环节和最为重要的环节之一，发动机的装配涉及装配工艺设计、工装设计、装配过程管理、质量状态控制等多个过程，涉及到上万个零件，其业务流程非常复杂，装配精度和质量要求严格，对工艺管理和生产管理都提出了更高的要求。在此背景下，作为实现装配过程计算机管理的应用系统，装配数字化系统（Assembly Digital System，ADS）逐步得到推广。

作为企业管理的关键部分，装配数字化系统（Assembly Digital System，ADS）中知识中心为系统使用者提供知识相关的服务，主要包括车间建议库、车间文档管理、常见问题处理经验、三维可视化工艺文件库和排故维修知识库五部分。

2 车间建议库管理

公司发展离不开员工的参与，车间建议库旨在为员工提供一个交流平台，让员工更好的参与公司的管理，使公司更好的运用集体智慧。

系统为每个部门分别建立车间合理化建议库，各部门的员工可以在本部门合理化建议库提交合理化建议。合理化建议库主要由两部分构成：部门员工创建提交建议以及对自己发表的建议进行查看、删除、修改操作;管理人员对合理化建议的查阅、分类和整理操作。

合理化建议库是按年月进行分类，年月底下又按科室和线进行细分，在科室和线的种类下又分为管理（生产准备、综合管理、其它）、技术、技术工人三类。每月员工需要提交合理化建议时，在此库下对应的类别填写即可。另外，只有本人对自己发表过的建议进行查看、删除和修改操作，而其它人员的则无上述权限的操作。当然相关人员可以对所有的合理化建议进行查阅，并对其进行分类和整理。整理完后则将其分发给合理化会议成员进行内部讨论，对其讨论的结果可以实施的，就把其建议进行归档保存。

3 车间文档管理

车间文档库为车间提供文档存储、查看、下载服务，用于存放车间内部的文档，比如公司的规章制度等，按其内容进行分类。

对于车间文档库，系统中所有人员都具有查看、下载权限;车间文档管理员还具有添加、编辑权限。

文档库的基本功能设计包括：

新建文件夹，在文件夹下添加文件夹、文件;

所有上传的文档均可由具有权限的人员自行下载;

文档库提供文档属性自定义配置功能，文档库的其他属性可由实施人员自定义;

文档库具有备份与恢复功能，以便于系统的维护。信息中心每天对存放在此库的所有文档进行备份以防止文档被不慎删除。

4 常见问题处理经验管理

针对公司生产中的一些常见的问题，本系统建立常见问题处理经验集。常见问题处理经验集是生产经验的积累，也是生产中解决实际问题的必要参考，有助于生产效率的提高。

常见问题处理经验采用一问一答形式，按生产的不同环节对生产过程中的问题处理经验分类展示。

5 三维可视化工艺文件库

工艺人员对工艺规程执行增加、删除或修改等操作时，需要对工艺信息进行更新，ADS系统中，工艺更新需要及时地进行响应，从而使装配操作者能及时地更改装配工艺方案，实现工艺规程和装配操作的同步。数字化装配与CAPP的集成借口提供了数据同步更新功能。工艺人员修改工艺时，首先进入同步更新模块，对数据进行同步，然后再以通知的方式告知现场装配工人，由装配工人查看最新的工艺规程，避免误装、错装。

为了方便操作员等相关人员查看生产装配工艺，直观展现装配过程，系统建立三维可视化工件文件库。在系统后台建立三维装配工艺与系统中装配工序之间的对应关联关系，前台提供三维工艺文件的展示。

系统提供两种已关联的三维装配工艺的播放模式：独立或按工序播放已关联的三维工艺。此外，为了方便三维工艺文件的查看，系统提供按零部件的名称、图号、编号在系统中查看零部件的三维模型。

在系统中将发动机的三维装配工艺与相应的装配工序进行关联， 在二维工艺的基础上，建立三维的装配工艺，鲜明地展示发动机的装配工艺，能使操作员更直观、更便捷地查看和掌握发动机的装配工艺。系统提供两种三维工艺的播放模式，能通过系统单独地播放所选择的某一工序的三维工艺，或按工序的顺序依次播放已关联的三维工艺。另外，操作员在装配某工序的过程中能随时查看与之关联的三维工艺。装配过程中或其他有需要时，可通过零部件的名称、图号、编号在系统中查看零部件的三维模型，能更直观、便捷地掌握零部件的结构。

6 排故维修知识库

在飞机的组件中，航空发动机系统故障率最高、调整最复杂、维护工作量最大，其服役状态直接影响到飞行安全。因此，航空发动机的排故维修极其重要。鉴于航空发动机的复杂性和重要性，支持信息融合集成的排故维修系统亟待开发。

排故维修的流程包括以下几个步骤：①通过对技术状态的识别和鉴定，判断航空发动机系统是否正常运作。②若存在故障，则搜索故障位置、确定故障性质、探寻起因，从而得出诊断结论并给出维修建议。③以维修建议为基础，执行并完成维修。可以看出，排故维修系统事实上就是将诊断知识，尤其是专家知识与计算机系统结合起来，按照故障语义推理算法，通过人机接口的形式向诊断者提出故障描述问题，诊断这作答后系统根据提问和答案进行规则推理，最后给出专家级的诊断结论和维修建议。

排故维修主要由故障诊断和维修构成，因此，排故维修知识库相应由故障知识库和维修知识库组成。由于维修知识库的维修知识表示直观、容易理解，根据故障原因可以找到相应解决方法，其知识库可以采用一问一答形式组织，故不作详细设计。故障诊断的推理复杂，下面对故障诊断及其知识库进行详细设计。

航空发动机系统故障具有不可预见性的特征，再加上由于航空发动机自身结构极其复杂，为了给排故维修决策提供足够的支持信息，将故障信息按照发动机结构形成故障知识库。本系统中，故障知识分为故障诊断知识和故障相关信息两类。故障诊断知识以故障模式为单位，以故障数和经验故障树的形式存在，直接描述故障诊断流程和故障因果关系。作为故障诊断的框架信息，故障诊断知识具有形式单一、结构清楚的特点。故障相关信息以故障部件为核心，描述了部件相关联的信息，对诊断过程进行了扩展性解释，能帮助用户加深对诊断过程的理解，从而大幅提高故障诊断的正确率。故障诊断知识和故障相关信息组成故障知识，由故障知识库进行日常存储和管理。

通过对发动机实际维修情况的调研，本系统选取了基于故障树的故障诊断支持技术。将专家的经验和知识抽象建模为故障树模型，并在数据库中进行结构化的存储。在进行故障的识别和诊断时，采用专家知识和模型推理等方法进行相关操作。故障树方法的优势包括以下几个方面：

①采用从顶而下的结构，从顶事件（故障）开始逐级分析，逐层查找，具有逻辑性强的特点;

②树状结构使得故障原因和故障等级能够直观清晰的展现出来，在检查排除时，可以根据实际情况选择检查方法，不用反复装拆;

③故障树既能作为维修帮助文档，也能作为新员工的培训教材，同时也是排骨维修经验的积累。

在故障知识库中，系统会根据输入的故障现象，穷举出引发故障可能的各种原因，以树状结构的形式描述各事件之间的因果关系。其中，根节点是发生的故障，中间子节点是测试项，每个测试项是一个单纯的结果选项，用户根据系统提示，按照相应要求进行测试，将测试结果和节点的测试条件进行比较从而做出合理的选择。将整个测试流程走完，就能找到故障原因及建议的排故方法。

航空维修系统的关键是搜索到相应的故障信息，找到相关的维修知识，因此搜索到与之相结合的合理高效的故障诊断支持系统就显得尤为重要。在该系统中，我们基于故障知识库的理论构建了以故障树为逻辑组织形式的故障诊断系统，采用对话框选择方式的诊断方法，

7 结语

知识管理是企业管理的关键组成部分， ADS系统中知识中心能够为系统使用者提供知识相关的服务，本文从与企业生产密切相关的车间建议库、车间文档管理、常见问题处理经验、三维可视化工艺文件库和排故维修知识库的构建和管理出发，研究了航空发动机装配企业知识管理的方法，从而为我国航空工业的发展提供知识管理层面的支持。

参考文献：

[1]张权，郭天骄.SQL查询的艺术.

[2]Silverstione，Len.The Data Model Resource Book：A Library of Universal Data Model for All Enterprise，Volumes 1&2.New York：John Wiley&Sons，Inc，2001.

[3]徐爱东，董金详.基于CORBA的产品数据管理系统集成技术的研究[J].计算机工程，1999.

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