北方导航控制技术股份有限公司（简称北方导航）将大数据、人工智能、物联网等技术融合应用于生产过程质量管理，创建“1+6+N”数智化过程质量管控模式，提升产品制造全过程数智化质量管控能力，入选“2024年（第六届）全国智慧企业建设创新标杆案例”。
创建过程质量管控新模式
推动质量管理数智化转型
作为以制导控制、导航控制、探测控制、稳定控制、电台及卫星通信、电连接器等技术和产品研制为主业的军工企业，技术复杂、精度要求高，北方导航十分重视生产过程的质量管控。
1. 构建“1+6+N”数智化过程质量管控模式
北方导航以“提升产品制造全过程数智化质量管控能力”为目标，以数据驱动生产全过程质量管理为主线，打通工艺过程、零部件制造、外协外购、总装总调、检验试验、交付售后六个环节的质量数据连接，将物联网、大数据、云计算、人工智能、数字孪生等多种数智技术融合应用于生产全过程质量管理，形成“1+6+N”数智化过程质量管控新模式，推动质量形成过程显性化和质量管理数据获取、问题跟踪、结果评价规范化，以及主要质量指标可视化。
2. 分阶段实施“四步走”推进策略
北方导航按照质量管理要求，采取“一次规划、分步实施”的方式推进过程质量管理数智化。规划阶段充分考量质量管理业务数智化潜在需求，辨识质量管理数智化要素，建立质量管理数字模型。
实施阶段采取“四步走”策略：
第一步，系统梳理生产过程各环节质量管理要求，形成质量管控措施清单；
第二步，围绕人、机、料、法、环、测等生产管理要素，采集分析质量数据；
第三步，打通生产管理和质量管理数据链路，消除数据孤岛，实现生产全过程、各环节质量数据互联互通；
第四步，基于生产过程质量管控典型场景，开发智能分析工具和智能应用，推进产品制造全过程质量管理数智化转型升级。
3. 建立质量数据闭环管理机制
北方导航秉持“预防为主、源头治理、过程控制、及时分析、改进提升”产品全生命周期质量管理理念，统筹考虑全业务链数据应用需求，通过建立产品条码序号管理系统、产品研制数据采集终端、产品质量信息交互平台，打通质量数据采集―传输―存储―分析全过程，建立质量数据闭环管理机制（如图1所示），并在应用实践中不断完善。
4. 建设智能化生产线
北方导航通过建设智能化生产线和生产单元，推进生产过程质量管控数字化转型、智能化升级。
零件制造过程按照零件类型，结合订货任务情况，选取附加值高、质量控制难的零件产品，建设智能化柔性加工单元，实现17种零件毛坯上线―加工―装配―检测―成品下线全过程10余类720余项数据在线实时采集。
装配调试过程建设智能化柔性总装、部装生产线和生产单元，所有工位均配备数字工艺看板、扫码设备、图像识别等硬件终端，通过设备组网实现生产过程人员、设备、物料、工艺、环境等32类数据在线实时采集和质量实时监控。
检验检测过程通过建设配备三坐标测量仪、线激光测量仪、影像仪及非标性能检测等专用设备的智能化检测单元，实现产品关键零件、部件、整机的物理性能、电性能检测等18类数据自动采集上传。
环境试验过程基于自主研发的信息采集终端，与高低温试验箱、冲击振动试验箱等试验设备进行自主通信，实现温度、湿度、压力、震动频率、震动强度5类试验过程数据的实时采集与控制。目前，北方导航生产过程自动化覆盖率达90%，数字化覆盖率达100%，工艺仿真率达100%，关键工序自动化率达100%。
5. 统一质量数据标准
北方导航建立并不断完善数据同源、规范共享、应用统一、服务集中的质量数据管理标准体系。
一是结合业务场景需求，建立由主数据标准、元数据标准、业务数据标准、业务集成数据标准、指标数据标准、数据资产评估标准等50余项标准构成的质量数据标准体系。
二是制定《信息代码管理办法》《数据质量管理办法》等制度，规范数据全生命周期管理，保障数据管理标准有效执行。
三是统一产品条码，应用二维码技术实行“一物一码”管理，产品条码对应产品BOM清单，由包括物料名称、型号规格等基础管理内容的物料编码和包括数量、厂家、批次等过程管理内容的信息编码组成；根据不同零件、部件的外形尺寸，结合批次管理和序号管理相关要求，充分考虑数据扫码采集和流转过程的便捷性，采用激光刻码或纸质码的方式，对每个零部件逐个赋码，确保产品编码的唯一性和可追溯性。北方导航是中国兵器工业集团所属企业中首个实现条码贯通应用的企业，其《基于AAA级新型能力的运营管控一体化示范》荣获国务院国资委首届（2023年）“国企数字场景创新专业赛”一等奖。
拓展质量数据应用场景
实现过程质量数据贯通
北方导航围绕“数字化管理、智能化制造、平台化设计、个性化定制、网络化协同、服务化延伸”的数智化转型目标，全方位拓展生产过程质量数据应用场景，开发智能分析工具和智能应用，实现产品制造全过程质量数据贯通并形成闭环式管理。
1.“数字工位”从源头管控质量
北方导航将质量管控相关内容与电子版工艺操作规程、作业指导书等工艺文件内容集成打包，与生产计划同步下发至制造终端；将制造终端打造成直观展示工艺文件及质量管控要求的“数字工位”，一线操作人员可在工位上直接在线查看工序步骤、工艺操作和质量控制等相关信息，实时对制造终端质量进行可视化管控，大幅提升工艺文件的时效性。“数字工位”以动画形式将工艺文件内容进行动态展示，注明重点质量控制指标和参数，引导生产制造过程严格对照工序流程和操作规程开展，以可视化方式形象地展示各工序操作要领和质量控制要求，使质量管控从工艺设计和生产计划端直达制造终端，实现对生产过程质量的源头管控。
2. 协同研发加快产品工艺设计优化迭代
北方导航通过仿真技术应用和协同研发，加快产品工艺设计优化迭代。
一是工艺设计过程应用力学性能仿真、制造工艺仿真、整机性能仿真等技术，对产品制造全过程各项活动进行仿真分析。力学性能仿真：应用ANSYS分析软件为数字样机提供各零部件材料性能参数，通过边界约束条件和载荷施加，模拟计算产品的振动疲劳寿命，对产品结构设计提出优化建议。制造工艺仿真：通过开展生产线设计数字仿真、数控加工数字仿真、整机装配数字仿真，对加工和装配工序进行模拟验证，为生产线及工艺优化提供依据。整机性能仿真：在产品研发设计阶段，运用数字样机进行仿真设计，形成整机设计的最优方案，降低实物设计环节的返工率和设计成本；在实物样机设计阶段，基于数字孪生模型对实物样机开展联合仿真，实现实物样机和数字孪生样机的双向同步映射和动态交互仿真优化。
二是开展产品制造不同阶段科研样机试制工艺与最终批量生产工艺的差异化分析，通过虚拟仿真与工艺设计融合、工艺可制造性（DFM）分析与设计工艺评审结合，生成用于评估、决策的结构数字样机与性能数字样机；通过实物样机试制过程中的工艺评审、生产准备状态检查及首件鉴定等程序，对虚拟样机性能进行逐项验证，形成以虚拟样机为核心的新型工艺设计模式，实现产品开发、工艺设计与试验协同，加快产品工艺设计优化迭代。
3. 主数据管理平台推动质量数据互联互通共享
北方导航建立主数据管理平台（MDM），统一管理通用物资和产品零部件主数据编码，并推动主数据编码到产品条码的转换，主数据编码作为信息流向物流、业务流过渡的纽带贯穿始终。基于MDM平台，通过MDM、PDM、CAPP、ERP等信息系统集成，实现产品质量控制数据从设计BOM、工艺BOM传递至ERP系统；通过将ERP、MES系统与QMS（质量管理）系统集成，打通工艺设计―生产制造―交付售后全过程质量数据的采集、统计和分析渠道，实现业务流程主线与数据主线融合，将质量管理要求植入工艺设计、零部件加工、装配调试、外协外购、检验试验等产品全生命周期；各数据采集终端将采集的数据汇总至ERP系统和QDMS(质量数据管理）系统，实现生产全过程数据互联互通共享，打通设计、计划、采购、制造、检验、入库等关键环节的数据链，为统计分析和管理决策提供数据支撑，实现数据驱动的生产全过程质量管理。
搭建智能检测平台
提升过程质量检测能力
为适应智能工厂人、机、料、法、环、测等生产管理要素的新变化，北方导航搭建智能检测平台，提升生产过程质量检测能力。
1. 智能检测系统，形成检测过程质量数据履历
北方导航开发部署人机交互界面网络采集终端和数显量具数据采集接口，使其适用于过程质量数据的采集和传输，实现检测过程质量数据的实时智能监控、记录和追溯。北方导航自主设计开发柔性化智能在线检测设备，与智能化生产线控制系统集成，实现产品制造过程数据实时采集和自动在线检测。通过对产品形状等特征数据的提取分析，建立回转体、平板和异形三类零件的自动化柔性检测单元，统一检测标准，大幅提高质量检测过程的自动化程度，实现大批量零件100%检测，形成制导系列产品零件生产过程数据履历，为智能装配系统提供零件形状、尺寸等数据。通过将数显量具、自动在线检测设备及数据图像采集终端等接入工控网，打通生产过程各个环节数据传输通道；在ERP和WMS（仓储管理）系统设置数据摆渡模块，在符合安全保密要求的前提下打通涉密网与工控网之间的数据传输壁垒，使得检验任务指令直达生产现场，设备运行状态检测数据实时反馈至相关业务系统，实现生产过程全要素全环节动态感知、实时分析、科学决策和精准执行。
2. 人机协作单元提升检测效率
北方导航充分发挥协作机器人重量轻、灵活性强等特点和从事高重复性、高强度、高精度操作工作的优势，将MC（运动控制系统）、视觉采集、定制化工装等技术相结合，建立人机协作装配单元，形成人与机器人协同作业模式，既减轻了一线员工的劳动强度，又减少了人为因素干扰，提高了标准化作业水平和产品质量一致性；基于人机协作技术建立智能检测单元，明确三坐标测量仪、线激光测量仪、影像仪及检测专机等检测设备选用约束条件，针对零件的不同形状特征与所处位置，自动生成检测内容和检测方式，提高了检测效率；建立以协作机器人为主体的折叠式舵翼组件智能检测单元，实现对多个型号产品组件生产过程指标数据的智能检测，缩短了产品研制周期。北方导航人机协同制造项目获评工业和信息化部“2023年度智能制造示范工厂优秀场景”。
3. 健全供应商管理机制，加强外购外协产品质量管控
北方导航基于SPM（供应商管理系统），将质量数据管理链条向外协外购厂商延伸，保障外购零部件质量。应用供应商评价软件对外购外协产品进行入厂数据与复验数据对比分析，并结合产成品质量一致性等数据，对不同供应商的零部件产品质量进行多维度指标融合分析，给出客观评分和排序，督促帮助供应商提高质量管控水平。建立供应商考核评价标准，采用基础评价（基础能力、生产能力、质保能力、科研能力四项能力）和动态评价（质量、交付、服务三个维度）相结合的方式，对供应商进行动态考核评价；以零部件入厂质量检验数据作为考核评价供应商的基本指标，以红、黄、绿三色给供应商画像，精准评估供应商质量管控水平和保供能力。
创新质量数据应用
提升过程质量管理效能
北方导航通过加强质量数据治理和分析，不断优化质量管控措施，推动质量管理流程数字化、智能化，提升产品制造过程质量管理效能。
1. 建立神经网络模型，评估装配生产质量
北方导航建立产品装配过程图像采集系统，实时记录产品装配过程数据，将产品实物照片与三维数字仿真模型进行对比分析，形成对装配生产质量的基本评估；同时，基于长期生产积累的产品图像数据，建立神经网络模型，实现产品图像数据采集标准化、分析自动化，并应用大数据算法模型综合评估产品质量。通过开展数智化环境下部件装配准确度和容差分配研究，总结部件装配典型工艺过程误差累积规律，建立装配质量智能预测模型，对装配生产决策和执行结果进行科学预测，为装配生产过程质量管控提供数据支持。
2. 研发试验信息管理系统，实现数据结构化存储分析
北方导航自主设计试验数据采集终端，研发产品试验信息管理系统，实时准确记录测试人员、测试时间、检测结果等过程数据并上传至公司数据中心，结合人员管理、设备指令管理、过程质量管控等相关要求，实现产品试验数据结构化存储；自主研制高可控性的智能检测设备，实现生产过程质量在线检测、在线分析的个性化定制；将设备智能互联技术与智能装配生产线控制系统集成，提高装配生产信息的准确性、时效性，从而提高装配生产过程质量管控效率。
3. 建设云平台数据中心，强化质量数据分析评价
北方导航建设云平台数据中心，安全高效地集中储存和传输产品制造、检验试验等过程质量管理关键数据。基于云平台数据中心，开发质量数据深度分析评价模块，应用人工智能、机器视觉等技术，对云上产品质量数据进行深度分析和应用；基于QDMS系统，对产品生产过程质量数据进行实时监控、多维度统计分析、查询与追溯；基于产品批号、编号、生产年份等信息对产品状态进行快速查找和批量筛选，形成整机、部件、零件三级信息智能追溯模式；通过对同系列产品的质量数据进行同批次对比、批次间对比等不同维度的数据分析，定制输出直方图、高低图、样本运行图等统计图表，结合QDMS系统在线看板功能，形成生产现场关键样本数据运行图，快速识别生产异常并及时纠偏；建立质量内控线判异信息系统，实时监控分析生产过程质量异常数据并及时预警。
