案例(十八):航空工业制造资源数据治理及条码应用案例分享
一背景说明
对于制造资源如加工设备、工具工装等对象的数据标准化，是企业数据治理工作中的一个重点和难点，良好的数据状态能够为企业高效合理地分配既有制造资源提供可参考的依据。本文将以刀具为例，来说明航空企业在制造资源数据治理及条码应用方面的研究和实践。
刀具对现代化制造车间的生产成本、质量、效率均有着举足轻重的作用。从刀具需求提出、计划、设计、制造、采购、使用、调拨、报废、修磨、库管、成本管控等刀具业务全生命周期进行信息化管理，是降低生产成本，提高生产效率，提升产品质量的重要举措。对刀具合理分类，利用属性描述刀具特征、形成特征参数数据库，并进行编码，是刀具信息化管理的必要条件，也是进一步采用条码等自动识别技术实现刀具实物全生命周期管理重要前提。
二刀具管理中的问题分析
调研发现，目前刀具管理中存在以下几个方面的问题：
1)刀具品种繁多，无统一分类和编码，信息统一和共享程度低。目前多数单位管理的刀具信息，一般只有型号规格和订货标识，因不同工艺人员、不同厂家对刀具规格的定义各不相同，导致工艺在刀具选型时，难以准确找到需要的刀具，而大量库存的刀具，却又难以被工艺人员发现和选用，造成库存冗余，成本高企。
2)刀具管理信息化水平低，信息化程度不高。一些单位对刀具及其他制造资源的信息化建设的重视程度不高，有些单位目前仍采用手工记账模式管理刀具台帐，信息交互迟滞，难以共享。
3)刀具库房管理粗放，台帐与实物不符。刀具相比设备而言，在生产过程中流动性较强，目前多数单位缺乏相应措施，来管理刀具的实物及其状态。
三研究技术路线
针对上述背景需求和存在问题，本文提出对刀具进行简单管理分类，对不同分类研究其描述模板，进而建立特征参数数据库，并统一编制标识其品种的代码；在品种码基础上继续编制个体或批次代码，同时开展刀具的实物条码标印，从而解决刀具从需求阶段开始到最终报废整个生命周期的管理问题。
3.1刀具分类与属性描述模板的制定刀具数据管理，需要根据刀具设计特性、使用特性和管理特性对刀具进行分类，确定刀具分类所对应的数据属性描述模板，并实现各类属性规范化表达，这是进行刀具数据管理的基础工作。
刀具分类制定时，应充分考虑刀具设计、采购、库存及使用的需求，分类层级不宜过多，不同类目间应有明确的定义和界限，便于后续刀具管理人员对刀具类别的划分。数据描述模板是区分刀具品种的主要依据，刀具编码属性应充分反应刀具的本质特征，通过属性组合信息进行刀具品种的查重，再根据查重结果和编码规则确定刀具的编码。需要说明的是，考虑到刀具品种极其繁多，因此刀具的编码规则，推荐使用无含义的流水码。
3.2刀具特征参数库建立考虑到不同刀具生产厂商对刀具型号规格的定义各自不同，在刀具属性描述模板制定过程中，确定了不考虑供应商的情况下，制定刀具的描述属性模板的原则。这样便于开展不同型号规格，不同生产厂商，但功能特征相同的刀具的价格和性能比较。因此，制定的属性描述模板中，不以刀具型号规格或订货标识作为刀具品种唯一性的判据，而以刀具的特征参数作为描述其本质特性的属性项，同时，结合分析刀具数据样本，制定各个属性项的填写要求和规范。
基于上述原则开展刀具数据库的建设工作，目前已在刀具特征参数数据库中形成一万余条规范性较好的刀具及其编码数据。在建库过程中，又对之前制定的数据规范做了进一步校验，修改了之前部分制定不够合理的数据规范。某类别刀具数据填写规范如图1所示。
图1 刀具数据规范示例
从上图可以看出，刀具的数据规范应当尽可能详细，并且这些规范应灌入刀具数据管理系统中使用，确保刀具管理过程中数据规范的一致性。之后，这些刀具数据便可在刀具采购、库存管理、修磨及大价值刀具全生命周期管理中应用。
3.3大价值刀具条码标印工艺研究刀具条码标印主要应用在大价值刀具的全生命周期管理中，对于廉价刀具，考虑成本因素，可在包装或容器上标印其批次信息，无需管理到个体。
3.3.1标印工艺研究
标印工艺研究的目的是通过对不同外形、尺寸、材质的刀具条码标印参数定义，实现企业在生产管理过程中快速准确判断条码位置、样式以及大小并开展标印，同时构建刀具表面激光标印工艺数据知识库，为各类刀具条码标印工作提供工艺和参数选择依据；结合标印及识读设备特征，编制标印及识别设备操作使用手册，指导企业在常态化工作中完成大价值刀具标印和识读操作。标印工艺试验中常见的刀具类型见图2。
图2 常见的需要标印的刀具
从标印试验的结果来看，根据HB 9132-2007规定，同样的条码质量等级下，平面上标印的二维条码极易识读，但在直径小于10mm的弧面上标印的条码则较难识读。此外，识读的难易程度也与识读设备本身的性能有关。
3.3.2标印及识读设备
条码标印设备主要包括条码标印设备和条码读取设备，其中，标印设备包括条码激光打标机、标签打印机，读取设备包括条码扫描枪和手持PDA等读取设备。针对不同材质、形状、尺寸大小的刀具，通过选取不同标印设备可在刀具实体表面直接或间接进行条码标印，并支持条码扫描设备（常规、工业DPM级）识别和读取。常见条码识读设备见图3。
图3 条码标识设备
3.3.3标印工艺参数库
不同材质、外形特征的刀具，其标印工艺也各不相同，本文选取不同材质、不同尺寸、不同外形的刀具，开展条码标印工艺试验和条码检测试验，通过大量试验结果提取条码标印参数，确定可靠性较高的标印工艺，形成标印工艺数据库，并通过后续试验修改和完善数据库参数，为各种材质和外形特征的刀具提供标印工艺数据支撑。标印示例见图4。
图4 刀具条码标印示例
在标印试验过程中，对每次试验的详细信息进行了记录，记录信息的样式见表1。
表1 U钻条码标印试验报告
系统集成不光包括软件系统之间的集成，同时也应考虑软件系统与标印识读设备（激光标印机、标签打印机、条码扫描枪）的集成。在大价值刀具全生命周期条码化管理的探索和实践中，可利用企业自身的主数据编码系统作为刀具特征数据的管理系统，管理刀具物品码（即品种码），并在物品码基础上生成个体码，再通过集成接口将数据同步至生产管控系统和刀具管理系统。
标印设备则直接被刀具条码标印客户端驱动，各业务系统可通过调用接口打开标印客户端，同时将需要标印的数据传输给标印客户端，从而打印出符合需要的二维条码。
刀具物品码的在刀具选用的需求阶段提出，需求人员在主数据编码系统中选择分类并填写属性信息后生成物品码；而刀具个体码则在刀具到货入库时生成，规则同样建议采用无含义的流水码；同时，根据需要，可将生成的个体码按一定的版式打印在刀具表面或标签纸上使用。
总结
刀具数据治理及条码应用，是基于刀具全流程策划、全过程管控、全生命周期管理的目标开展，立足于现有信息化基础和管理手段，着眼于未来智能制造需求，通过研究探索总结刀具全生命周期信息管理，推动行业内刀具信息化管理和应用，进而提升刀具管理中的价值创造能力。其他类型的制造资源同样有全生命周期管理的需求，其数据治理的思路和方式完全可以参考刀具数据治理中所做的工作。当然制造资源数据的标准化、信息系统的建设以及数据应用场景的研究是整个数据治理活动很重要的组成部分，这些举措的落地同样离不开企业管理工作的促进，因此，应当技术与管理并重，才能让数据成为我们航空企业更有价值的资产。
张康华，长期从事主数据治理相关研究与应用工作，现负责中国航空工业集团公司统一编码总体规划、建设与组织实施。主持“主数据编码在型号设计制造协同中应用”、“集团统一代码在刀具全生命周期管理应用”等课题研究，在航空企业信息编码管理与应用方面有深入研究和实践经验。主持或参与多项航空行业和集团公司标准研究制定工作，获得集团科技成果二等奖1项，三等奖1项，国家发明专利1项，软件著作权4项，并发表论文多篇。
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