航空制造过程中工程变更传播机制与自修复响应方法研究

Engineering Change is very common in aviation industry, which affects the production efficiency and the stability of manufacturing system as a frequent disturbance. Most researches focuse on the engineering change process management and remains at the design phase. The way of the response in the manufacturing execution system facing at the EC, is neglected. According to the attributions of the reaction of the manufacturing workshop when EC occurs, a BOM model which is suitable for EC is set up. To obtain the EC information accurately and timely, research on synchronous BOM mapping and the Tree-Root transmission mechanism of EC from design to manufacturing is very important. The influence analysis based on the evaluation of the EC cost and the due date will be deployed, which can be used as a reference to reduce the risks of the EC. In manufacturing execution process, a kind of self-healing response theory will be analyzed in detail. Two steps of self-healing method can be adopted to settle the problem by modifying the input-output plan with quality deflection function, adjusting the schedule aiming at the low fluctuation of plan system. That will be an efficient way to ensure the manufacturing system undergoing the sustainable development against the EC disturbance.

航空产品制造过程中，工程变更现象普遍存在，给制造过程带来的频繁扰动影响了制造执行系统的生产效率与系统稳定性。目前大部分研究都着眼在设计变更或变更流程管理层面上，而忽视了制造过程本身的后继响应执行。本课题在研究航空产品制造变更执行过程特性基础上，构造便于变更量感知与提取的BOM模型，研究同步映射理论及变更在制造过程中以Tree-Root方式相关联的变更传播机制，准确及时获取工程变更信息。从变更成本与交货期拖期模型两方面分析评价变更对制造过程影响，为设计与工艺变更提供参考依据，降低变更风险。在制造执行层，研究系统对工程变更的自修复式响应机理，两阶段修复由于工程变更给制造执行层带来的系统扰动。以质量偏离为调节函数，修正投入产出计划；引入计划波动度概念，构建多目标计划调度调整模型，确保制造执行系统的可持续稳定发展。

航空产品制造过程中，随着新一代战机以及宽体客机的发展，新品研发任务必然增加，工程变更也必将越发频繁，给制造过程带来的扰动不可避免会影响制造执行系统的生产效率与系统稳定性。这也是制造企业面临的一个极为普遍的难题：设计和工艺变更过于频繁，对未预期事件的动态响应不合理，缺乏必要的解决策略。国内外大部分研究都着眼在设计变更或变更流程管理层面上，而忽视了制造过程本身对变更的后继响应与执行。.本项目在研究航空产品制造变更执行过程特性基础上，设计了便于变更量感知与提取的基于有效性矩阵的立体BOM结构，研究了MBOM中的变更同步映射关系，展开变更信息在制造过程中的Tree-Root 路径推演，Ripple-Expansion扩散传播机制分析，获取工程变更影响了制造过程的最大变更集合。在制造执行层，通过车间实时制造数据信息采集，获取当前产品制造执行状态，探索了基于关键资源法的工程变更交货期预测模型、变更成本分析模型，为设计与工艺变更提供参考依据，降低变更风险。由于工程变更的扰动，制造过程从没有制造瓶颈到出现瓶颈，以及原瓶颈位置发生变化，即发生瓶颈漂移。针对此特性，本项目从设备负荷与产品质量两个方面定义瓶颈度和瓶颈指数，根据工程变更在制造过程扩散传播后的最大变更集合，构建了关键资源的质量与产能负荷瓶颈预测模型，并进行了仿真验证。在此基础上，进一步提出了计划波动概念，构建工程变更时段内车间计划波动度模型。设计了能有效改善瓶颈状况、降低计划波动的两阶段车间计划自修复式响应再调度策略，确保制造执行系统的可持续性与稳定性。本项目在执行过程中构建了软硬件实验平台，验证了所提出的方法，并通过实际工程项目应用进一步验证了方法的可行性。项目的研究成果为企业快速有效的执行工程变更提供了理论指导与技术支持。.目前本项目成果为美国NSF的DUE所资助的辛辛那提大学的STAR项目提供了参考；在国内某航空企业MES工程项目中得到应用；由本项目成果所形成的具有知识产权的系统软件，在南京纳联数控技术有限公司的部分制造车间试用，产生了一定的经济和社会效益。.项目共发表论文12篇，其中国际SCI期刊文章3篇，EI收录和国际会议文章6篇，ISTP收录2篇，中文核心期刊6篇。申请了1项国家发明专利，获得软件著作权1项。培养硕博研究生8名，已毕业4名硕士研究生，1名博士生，另有1名博士生，2名硕士生在读。