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航空發(fā)動機復雜度高、技術含量高、研制難度大、研制周期長。航空發(fā)動機研制需要對發(fā)動機進行裝配、試驗、故檢、改進、維修、再裝配的多次循環(huán),直到發(fā)動機性能滿足產品規(guī)定的性能。在最短時間內,裝配出符合設計技術要求的高質量發(fā)動機能夠大大縮短航空發(fā)動機研制周期。因此,發(fā)動機裝配與維修業(yè)務是航空發(fā)動機研制過程中至關重要的環(huán)節(jié)。然而，與其重要性不相匹配的是其信息化程度卻遠落后于發(fā)動機設計環(huán)節(jié),成為了航空發(fā)動機研制全生命周期管理的瓶頸。
隨著制造運行管理與企業(yè)制造職能管理等理念的提出，MES 技術發(fā)展趨向于集成化、智能化與并行化。MES系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)進行信息和數(shù)據(jù)的交換與業(yè)務的集成,實現(xiàn)生產企業(yè)業(yè)務流程的完整性,進一步提升生產企業(yè)業(yè)務協(xié)同能力。通過 MES 與企業(yè)計劃層信息系統(tǒng)如項目管理系統(tǒng)、質量管理系統(tǒng)等集成，保證企業(yè)總計劃的落地，實現(xiàn)企業(yè)生產計劃的閉環(huán)控制，同時.MES 與企業(yè)控制層系統(tǒng)集成如 RFID、PLC技術等，實現(xiàn)生產現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，保證生產數(shù)據(jù)性與準確性。隨著工業(yè)4.0 戰(zhàn)略和中國制造 2025 戰(zhàn)略的推進，智能化制造等新理念的提出進一步推動了 MES 技術向集成化、智能化發(fā)展的步伐。
航空發(fā)動機裝配研究室承擔著研究所所有發(fā)動機及其試驗機的裝配、維修、大修等任務。其生產模式屬于離散制造企業(yè)，同時，由于航空發(fā)動機產品結構復雜、裝配周期長等特點，發(fā)動機裝配環(huán)境極為復雜，經(jīng)常出現(xiàn)緊急任務、裝配過程中現(xiàn)場缺件或其他導致裝配作業(yè)無法繼續(xù)進行的問題或故障等情況,其生產方式具有典型的單件、小批量生產的特點。同一時間段內，裝配車間往往同時開展著多臺發(fā)動機的裝配或維修作業(yè)，航空發(fā)動機裝配生產車間屬于裝配、維修、大修混裝生產線。航空發(fā)動機研制階段,發(fā)動機裝配、維修的生產特點決定了航空裝配 MES 系統(tǒng)必須滿足以下要求：
(1) 滿足航空發(fā)動機裝配、維修關鍵零部件技術狀態(tài)的跟蹤要求
不同于一般類復雜產品裝配過程管理要求，航空發(fā)動機研制過程中，研制人員需要特別注重對航空發(fā)動機關鍵零組件的實物技術狀態(tài)的管控。發(fā)動機關鍵零組件技術狀態(tài)管理貫穿了發(fā)動機實物整個生命周期，包括發(fā)動機關鍵零組件的相關設計、生產制造、到貨登記、檢驗人庫、裝配集件、零組件出庫、單元體裝配、發(fā)動機整機裝配、裝配檢驗、裝配串換件、發(fā)動機試車、發(fā)動機維修、關鍵零組件檢修等業(yè)務過程。
因此,在實現(xiàn)傳統(tǒng) MES系統(tǒng)的車間作業(yè)計劃制定與調度的基礎上，發(fā)動機裝配 MES系統(tǒng)需要建立以關鍵零組件為視角的、面向關鍵零組件技術狀態(tài)管理的、實物技術狀態(tài)管理功能，以保證關鍵零組件履歷的完整性和可追溯性。
(2)適應發(fā)動機裝配過程中，零組件的反復拆裝作業(yè)要求
航空發(fā)動機裝配以接收來自設計部門的裝配任務書及科研生產計劃主管部門下達裝配計劃開始，通過發(fā)動機裝配任務編制、下達、裝配工藝設計、裝配作業(yè)執(zhí)行，最終以發(fā)動機整機交付試車結束。航空發(fā)動機試車完成后，根據(jù)試車情況，確定是否需要返廠維修。航空發(fā)動機維修、大修業(yè)務以發(fā)動機返廠登記為起點，通過發(fā)動機分解、故檢、再裝配等業(yè)務后，再次交付試車?？梢姡l(fā)動機研制階段，發(fā)動機零組件的反復拆裝作業(yè)是其又一特點。因此，發(fā)動機裝配 MES系統(tǒng)需要引人流程化管理的思想，基于網(wǎng)絡圖技術實現(xiàn)發(fā)動機全生命周期的閉環(huán)控制。
裝配 MES 系統(tǒng)架構
根據(jù)前文所述發(fā)動機裝配、維修業(yè)務的特點及發(fā)動機裝配 MES 系統(tǒng)的幾點要求,設計了裝配 MES 系統(tǒng)總體架構。裝配 MES系統(tǒng)架構主要包括基礎數(shù)據(jù)管理、發(fā)動機裝配管理、發(fā)動機裝機技術狀態(tài)管理、裝配工藝技術研究、支撐功能和系統(tǒng)管理等內容。
裝配 MES系統(tǒng)的核心功能是實物裝配管理和發(fā)動機裝機技術狀態(tài)管理。其中，實物裝配管理又分為基于網(wǎng)絡圖技術的發(fā)動機裝配分解過程管理及其他輔助功能如現(xiàn)場進度監(jiān)控、現(xiàn)場問題管理等。發(fā)動機裝機技術狀態(tài)管理以航空發(fā)動機的構型配置、測量數(shù)據(jù)、壽命、履歷、故障等技術狀態(tài)數(shù)據(jù)集中管控為手段，通過與發(fā)動機裝配分解過程管理集成，采集并綜合管理關鍵零組件狀態(tài)標識使用履歷、修理履歷、位置追蹤等信息，為航空發(fā)動機研制人員提供準確掌握發(fā)動機每次裝機的技術狀態(tài)的能力。
裝配 MES系統(tǒng)針對裝配車間管理的流程特點，確定了采用網(wǎng)絡圖技術實現(xiàn)發(fā)動機裝配分解流程的管理。裝配工藝人員在發(fā)動機裝配前，以發(fā)動機裝配/分解工藝規(guī)則為藍本制定本臺發(fā)動機的裝配業(yè)務流程。MES 系統(tǒng)依據(jù)裝配/分解網(wǎng)絡圖，通過流程引擎驅動整個裝配過程，隨著裝配作業(yè)的不斷推進，實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、輸入和管理。
針對裝配MES系統(tǒng)的另一核心內容：發(fā)動機實物技術狀態(tài)管理，確定了采用集成模式，通過發(fā)動機裝配、分解過程管理系統(tǒng)集成實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。
一、基于網(wǎng)絡圖技術的裝配過程管理
裝配 MES系統(tǒng)采用裝配網(wǎng)絡圖技術,實現(xiàn)發(fā)動機裝配分解過程的流程化管理。裝配網(wǎng)絡圖是描述發(fā)動機裝配關系的圖形,由工作節(jié)點和關系連線組成，并用規(guī)程區(qū)域框劃分不同規(guī)程所涉及的區(qū)域，規(guī)程區(qū)域可以折疊為一個工作節(jié)點。
在梳理發(fā)動機裝配車間業(yè)務流程的基礎上，設計了發(fā)動機裝配 /分解過程管理的功能模型，包括發(fā)動機裝配流程、試驗件裝配、發(fā)動機分解故檢流程、試驗件分解故檢流程等 9大業(yè)務流程,并實現(xiàn)了流程的閉環(huán)控制。
二、基于集成模式的發(fā)動機實物技術狀態(tài)管理
發(fā)動機實物技術狀態(tài)管理的基礎數(shù)據(jù)載體是 BOM 結構（如下圖）。
按照發(fā)動機每一個裝配次和每一次分解次劃分數(shù)據(jù)記錄點。其記錄內容包括：初始拆分狀態(tài)、最終拆分狀態(tài)、BOM樹形結構、零組件狀態(tài)標識信息、零組件實物批次信息、修理信息、位置信息、質量信息等數(shù)據(jù),關聯(lián)零件使用履歷、圖紙換版記錄和其他一些設計相關信息等。同時，為精確掌握發(fā)動機裝配、試驗過程中構型結構的變更情況，系統(tǒng)采用了裝配 BOM快照技術，在發(fā)動機裝配過程中構型發(fā)生重大變更、發(fā)動機試車前，發(fā)動機試車后等節(jié)點，建立發(fā)動機某臺份某裝配次關鍵點裝配構型快照。
發(fā)動機技術狀態(tài)信息來源于發(fā)動機裝配、分解作業(yè)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)。因此，裝配 MES 系統(tǒng)建立了基于集成模式的發(fā)動機實物技術狀態(tài)管理機制。通過與裝配過程管理子系統(tǒng)的集成，將發(fā)動機實物技術狀態(tài)管理與發(fā)動機裝配、分解過程結合以設計 BOM、裝配 BOM、實物 BOM和基于版本的零件信息為基礎，以裝配技術要求的下達為起點，以裝配任務和計劃為驅動，通過對裝配過程的控制，集成裝配過程中采集的發(fā)動機技術狀態(tài)數(shù)據(jù)(故障、裝配 /分解工藝、檢驗、測量數(shù)據(jù)等 )，實現(xiàn)對發(fā)動機實物零件狀態(tài)、使用、修理、位置質量等信息的全方位跟蹤和管理司時，采用發(fā)動機裝配快照技術保留發(fā)動機裝配過程中裝機技術狀態(tài)的變更記錄?；诩赡Ｊ降陌l(fā)動機實物技術狀態(tài)管理子系統(tǒng),建立了與裝配過程管理子系統(tǒng)，發(fā)動機裝配流程、發(fā)動機分解流程、送件流程、庫房管理相關業(yè)務流程的全面集成。
