发射药制造信息集成系统研究与开发

陶以政，李兴兰，唐定勇，姜 龙

（中国工程物理研究院 计算机应用研究所，绵阳 621900）

发射药制造信息集成系统研究与开发

陶以政，李兴兰，唐定勇，姜 龙

（中国工程物理研究院 计算机应用研究所，绵阳 621900）

0 引言

发射药制造工业是一类特殊的流程工业，其生产过程是连续生产和间歇式批量生产交替的混合过程，所用原材料有毒有害，生产制造过程易燃易爆，对生产安全和产品质量要求很高。发射药生产制造企业一般采用了分级的手工管理体制，分为决策层、计划层、控制层、执行层，每层各自负责自己职责范围内的工作。发射药制造过程手工管理体制缺乏灵活的弹性，管理层次过多、生产过程和管理过程明显分开、部门分割、存在明显的“信息孤岛”和“断点”、无法实现协同制造，具体表现为：1）缺乏有效、统一的制造信息集成平台；2）发射药制造信息一致性、连贯性差，从生产技术准备、原材料、生产工艺、成品包装、弹道测试到产品办证全过程各自手工记录和管理；部门之间信息沟通不及时，效率不高；3）制造及管理信息和过程控制信息存在断点，没有进行有效集成；4）信息可追溯性差，没有形成完整产品电子档案[1]。

为解决发射药制造中部门协同、部门之间出现的“信息孤岛”和“断点”等问题，研发以发射药为核心，制造过程为线索，利用J2EE技术，采用RUP方法进行了制造信息集成系统的研究开发[2,7-9]。

1 发射药生产制造流程

制造过程中在同一生产线上要生产多个型号的发射药产品，生产调度必须要知道生产从什么时间开始，何时结束，必须掌握生产设备的运行情况，物料、安全保障措施、产品质量或生产技术准备状况信息等，因此，指挥控制中心在接收到相关生产指令后，向技术管理、质量保证、安全控制、物流控制、设备控制、能源综合平衡等部门及时发出需求计划，各部门据此提出应对计划，并报指挥控制中心评审确认后执行，同时生产指挥控制中心接收现场过程控制系统和其他相关功能模块上传的过程控制管理信息。通过对计划和实时反馈信息的分析比较，指挥控制中心决定修改或者维持原有的生产计划，决定是否修改发出的需求计划。发射药产品生产制造作业计划一旦确定，工艺和工序作业顺序随之确定，生产制造管理流程进入过程控制层的作业管理通用模式[1,4-6]，某发射药生产制造协作流程如图1所示。

2 发射药制造信息集成系统需求

发射药制造信息集成系统主要包括两部分的内容，其一是发射药生产制造企业网络基础设施建设；其二是发射药制造信息集成系统和控制系统，包括生产计划、技术、生产工艺过程、产品质量、理化分析、弹道测试过程的信息管理等内容。本文主要针对发射药制造信息集成系统的需求进行说明。

图1 发射药生产制造及管理流程

1）生产计划管理需求，生产计划部分根据生产任务合同，编制年度总生产计划，将总计划分解下发到生产处、分厂、科研所及相关部门，并按月考核。同时合同可以变更要求，及时对生产计划进行调整调整，在计划管理系统中，将制定全厂计划管理模板，实现具体项目计划的交互式定制与调整、子计划和生产任务的分解、人员及资源的分派、计划的增加、删除与调整、进度的跟踪与监控、所有项目计划的分类汇总统计与报表等功能，同时，对生产月计划完成情况进行统计。

2）技术管理需求，主要实现产品分类管理、工艺参数及工艺文件管理，产品配方管理和结构管理；工艺技术文件管理，根据产品配方以及各种配方比例和工艺过程卡，建立完成的产品技术文件。

3）工艺过程管理，针对不同型号发射药生产制造工艺，建立不同的工艺、工序和工艺生产技术要求，以及检验参数及要求，建立发射药型号生产批次、生产数量、生产日期等情况。

4）理化分析管理，根据发射药生产制造全过程理化分析要求，能够对发射药生产制造原材料、半成品、成品等进行理化分析、记录理化分析结构和出具理化分析证明书。

5）弹道测试管理，针对不同型号、批次发射药生产情况，系统能够根据导弹测试结构进行导弹测试信息记录、导弹测试报告和弹道测试过程管理。

6）检验办证管理，根据发射药生产制造合同和客户要求，建立发射药生产制造过程质量档案和主要工艺资料，形成完整的发射药生产制造电子档案。

7）控制信息集成，发射药制造信息集成系统需要集成发射药制造PCS（Process Control System）信息，如温度、湿度、压力等内容；同时需要集成安全基础设施CA系统的USB Key和协同办公以及与物料管理系统等信息集成。

3 发射药制造信息集成系统设计

3.1 制造信息集成系统总体结构

根据发射药型号产品和生产过程特点，发射药制造信息集成系统总体功能架构如图2所示，通过“谋、管、控、知”的层次将制造信息集成。

图2 发射药制造信息一体化集成系统总体功能结构

1） 过程控制(PCS)系统，在结构的最下层，是发射药生产制造的生产线及自动化测量设备，实现测量信息感知、生产过程控制（DCS、PLC、智能仪表等）等功能。

2） 制造信息集成平台，实现发射药制造过程的决策、策划、生产计划、生产制造和相关过程活动管理。包括生产计划及调度、原材料、生产技术、工艺过程、工艺检验、理化分析、弹道测试和产品办证等管理中功能。同时还包括一个发射药制造信息集成总线，该总线完成发射药生产制造信息集成平台中各个模板的数据集成、应用集成和流程集成。

3） 制造信息集成门户，集成门户提供对发射药过程控制系统、集成平台、其它系统的统一门户，统一用户管理、基于CA的用户认证等功能[3]。

3.2 动态工艺配置及制造信息自定义

在发射药生产制造信息集成系统中，由于发射药产品型号种类繁多，不同型号产品生产制造过程工艺不同、不同工艺对应不同的工序、不同工序要求的生产要求和检验项目也不固定，不同工艺、工序包含的技术要求数量和属性都是不同的，针对发射药工艺、工序的技术和检验项目可变的情况，要求用户能够动态可配置，而关系数据库的结构不能满足要求，会造成三方面的困难：一是运行时创建数据表、二是数据表的剧增，三是不能适应发射药产品的动态变化，不利于发射药型号产品工艺的动态配置。为了实现发射药工艺、工序技术和检验项可动态配置，将数据库二维表的属性列中的数据放到动态的行上，根据发射药型号产品建立相应的映射关系和技术要求、检验项数据元模型，应用矩阵变换技术，就可以实现发射药型号产品、工艺工序数据、属性、数据类型的用户动态可配置化。

3.3 制造信息集成数据流模型

系统的总体数据流模型如图3所示，制造过程数据流模型首先从生产计划管理业务的年度生产大纲开始、分别到生产过程管理、生产技术管理、原材料管理、工艺检验管理、理化分析管理、弹道测试管理、产品办证管理。同时与物流管理系统、过程控制系统（PCS）形成信息集成接口。

通过信息集成数据流模型，将发射药生产制造中不同的生产过程通过发射药产品、生产计划集成起来了，形成了从发射药生产计划过程开始、生产过程、技术、原材料、工艺检验、理化分析、弹道测试和产品办证的全过程，最终形成了由主要发射药原材料、工艺过程信息、包装信息和弹道测试的发射药产品完整的电子档案。

4 结束语

通过有效的信息集成技术实现了发射药制造信息的集成。系统应用表明，已将某发射药制造企业的发展计划部、生产技术部、特能公司、质量保证部、研发理化中心、弹道测试中心、物流公司等七大部门的生产管理、技术、质量控制等信息集成起来，搭建了生产管理人员、技术人员、生产人员、检验人员、理化分析及弹道测试人员之间的信息交流和沟通平台，极大地提高了发射药制造和管理效率。建立起了发射药生产制造过程一致、完整的发射药制造信息链，形成了统一、有效、完整的发射药电子信息档案，增强了发射药制造信息的可追溯性和过程质量控制；上线运行两年多，已成为某发射药制造企业发射药制造过不可缺少的部分，在各种型号发射药生产中起到了重要的作用。

图3 发射药生产制造信息集成数据流模型

[1]扈小丹, 王永初. 特种含能材料制造MES系统的设计[J].自动化仪表, 2007.4, 28(4): 40-42.

[2]陶以政, 吴志杰, 等. 基于J2EE的Web应用表示层架构研究, 计算机应用研究[J]. 2005增刊, 660-661.

[3]陶以政, 吴志杰, 唐定勇, 等. 基于USB Key的J2EE 双因素认证系统[J]. 兵工自动化, 2009.9, 28(9): 87-91.

[4]黄河清, 俞金寿. 面向流程工业的MES及其关键技术[J].自动化仪表, 2004.1, 25(1): 10-15.

[5]黄河清, 俞金寿. 流程工业CIMS与离散工业CIMS的多方位对比[J]. 华东理工大学报, 2001, 27(5): 480-484.

[6]陈静, 杰等. 基于扩展BPR的企业敏捷生产计划运作[J].信息与控制, 2003.8, 32(4): 304-308.

[7]Sun Microsystems, Inc. .Simplified Guide to the Java™ 2 Platform Enterprise Edition [EB/OL]. http://java.sun.com/j2ee/reference/whitepapers/j2ee_guide.pdf.

[8]Apache Software Foundation. User and Developer Guides[EB/OL]. http://struts.apache.org// struts-doc-1.2.8/index.html.

[9]hibernate Hibernate Reference Documentation[EB/OL]http://www.hibernate.org/hib_docs/ reference/zh-cn/pdf/hibernate_reference.pdf.

The development and research of integerated information system of propellant manufactory

TAO Yi-zheng, LI Xing-lan, TANG Ding-yong, JIANG Long

针对发射药制造企业存在的“信息孤岛”和“断点”，应用业务驱动方法，分析了发射药制造流程、需求，提出了以发射药为核心，制造过程为线索的发射药制造信息集成总体结构，并给出了制造信息流、信息模型和动态工艺配置技术，实现了发射药制造技术信息、管理信息和相关人员的集成，提高了发射药制造管理效率和建立完整的产品电子质量档案。

发射药；制造信息；系统集成；J2EE

陶以政（1971－），男，四川广安人，研究员，硕士，主要从事软件架构设计、企业信息化关键核心技术研究工作。

TP391

B

1009-0134(2011)4(下)-0029-04

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(下).09

2011-02-22

中国工程物理研究院学科发展基金资助（2010B0403062）