裝配順序圖在民用飛機(jī)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

隋曉靜，孫士杰

（上海航空工業(yè)（集團(tuán)）有限公司信息化中心，上海 201206）

飛機(jī)裝配過程是一個(gè)極其復(fù)雜的過程。飛機(jī)產(chǎn)品的復(fù)雜性決定了它不同于一般的機(jī)械產(chǎn)品，飛機(jī)零件和連接件的數(shù)量往往以百萬計(jì)，裝配工作的勞動(dòng)量占總勞動(dòng)量的50%～60%[1]，因而合理的裝配順序是確保飛機(jī)裝配質(zhì)量、縮短裝配周期的有效途徑。本文旨在研究適用于民用飛機(jī)節(jié)拍生產(chǎn)的裝配順序圖系統(tǒng)，提供裝配順序圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理功能，支持動(dòng)態(tài)調(diào)整裝配順序，提供可視化界面，進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)裝配的進(jìn)度和效率。

1 體系結(jié)構(gòu)

SSH是目前基于Java平臺(tái)的企業(yè)級(jí)軟件開發(fā)主流的框架，它將Struts、Spring，與Hibernate這三個(gè)框架有效整合，通常使用Spring作為核心，向上整合MVC 框架（Struts），向下整合 ORM 框架（Hibernate），使用Spring的Ioc容器來管理各組件之間的依賴關(guān)系，同時(shí)用Spring的聲明事務(wù)負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯層的事務(wù)管理[2]。Struts對(duì) Model，View 和 Controller都提供了對(duì)應(yīng)的組件。Spring是一個(gè)輕量級(jí)的控制反轉(zhuǎn)（loc）和面向切面（AOP）的容器框架，創(chuàng)建的目的是解決企業(yè)應(yīng)用開發(fā)的復(fù)雜性。Hibernate是一個(gè)開放源代碼的對(duì)象關(guān)系映射框架，它對(duì)JDBC進(jìn)行了非常輕量級(jí)的對(duì)象封裝，使得java程序員可以隨心所欲的使用對(duì)象編程思維來操縱數(shù)據(jù)庫。

2 裝配順序圖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)適用于國產(chǎn)民用飛機(jī)批產(chǎn)裝配的裝配順序圖平臺(tái)。通過提供裝配順序圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理功能，使裝配順序圖的編制由工藝員的個(gè)人專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)變成可記錄、可存儲(chǔ)、可共享的數(shù)據(jù)。通過提供信息化方式的可視化，提高編制裝配順序圖的效率，使得工藝員可以在多種編制方案中，動(dòng)態(tài)地調(diào)整裝配順序圖，進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)裝配的進(jìn)度和效率。通過該平臺(tái)，可以整合裝配順序和其他生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。

2.1 J2EE-SSH框架實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)選用基于 J2EE的 Stucts，Spring，Hibernate架構(gòu)。流程引擎采用開源的JBPM，在客戶端應(yīng)用Ext、JavaScript、AJAX 技術(shù)，數(shù)據(jù)處理應(yīng)用 XSLT、XML和JDBC技術(shù)。在中間層針對(duì)系統(tǒng)的需求搭建了專用框架，實(shí)現(xiàn)工作流程和錄入表單的訂制性和擴(kuò)展性。系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用了分層設(shè)計(jì)的思想，將數(shù)據(jù)存取、業(yè)務(wù)處理和頁面展現(xiàn)分離，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理模塊、提供裝配順序圖的可視化管理模塊和整合裝配順序圖和其他生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)模塊?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的管理模塊提供裝配順序圖中裝配大綱（AO）間串并聯(lián)關(guān)系，二級(jí)站位/站位和工位間的串并聯(lián)關(guān)系等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理功能?？梢暬芾砟K提供一套裝配大綱（AO），AO之間串并聯(lián)關(guān)系，AO和站位之間的從屬關(guān)系，站位之間的串并聯(lián)，AO裝配進(jìn)度，以及AO和其他資源之間的關(guān)系的可視化展示功能。數(shù)據(jù)模塊通過WebService、JDBC等方式，實(shí)現(xiàn)裝配順序圖系統(tǒng)和其他生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。

（1）AO間串并聯(lián)關(guān)系的管理

為了有效表達(dá)和關(guān)聯(lián)AO之間的串并聯(lián)關(guān)系，本文引入了組（Group）的概念。一個(gè)組內(nèi)，可以有一本或多本AO。并約定，同組內(nèi)的所有AO為并聯(lián)關(guān)系；組和組之間為串聯(lián)關(guān)系。AO串并聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)管理圖如圖2所示。

圖2 AO串并聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)管理圖

組概念的使用，規(guī)范了AO排序之間串并聯(lián)關(guān)系的表達(dá)，為后繼AO生產(chǎn)排序的自動(dòng)計(jì)算，奠定了基礎(chǔ)。

（2）AO裝配順序的路徑計(jì)算

在之前管理和表達(dá)AO間串并聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)上，本文采用深度優(yōu)先算法，自動(dòng)計(jì)算基于組（Group）的邏輯先后順序。廣度優(yōu)先為從圖中某個(gè)頂點(diǎn)（V0）出發(fā)，并訪問此定點(diǎn)。從V0出發(fā)，訪問V0的各個(gè)未曾訪問的領(lǐng)結(jié)點(diǎn)W1、W2……Wk，然后，依次從W1、W2……Wk出發(fā)訪問各自未被訪問的領(lǐng)接點(diǎn)。重復(fù)以上步驟，直到全部頂點(diǎn)都被訪問為止。裝配順序路徑計(jì)算如圖3所示。

圖3 裝配順序路徑計(jì)算

2.3 裝配順序圖與節(jié)拍生產(chǎn)關(guān)聯(lián)

針對(duì)飛機(jī)復(fù)雜產(chǎn)品生產(chǎn)的特點(diǎn)，以每架飛機(jī)實(shí)物為跟蹤主體，飛機(jī)在不同階段的實(shí)物運(yùn)動(dòng)軌跡成為實(shí)物流，根據(jù)該實(shí)物流，建立從工位到二級(jí)站位、三級(jí)站位的串并聯(lián)模型，描述飛機(jī)從裝配到交付的整個(gè)運(yùn)行過程。在實(shí)物流動(dòng)的過程中，對(duì)飛機(jī)進(jìn)行的鉚裝、總裝等工作內(nèi)容進(jìn)行的作業(yè)內(nèi)容形成了業(yè)務(wù)流，在業(yè)務(wù)流流動(dòng)的過程中產(chǎn)生的信息輸入輸出則形成了信息流。裝配順序圖可以作為信息流驅(qū)動(dòng)節(jié)拍生產(chǎn)，編制合理和優(yōu)化的裝配順序計(jì)劃可以定義節(jié)拍生產(chǎn)計(jì)劃的月計(jì)劃、周計(jì)劃和日計(jì)劃，是節(jié)拍生產(chǎn)計(jì)劃的重要輸入源。

2.4 結(jié)果分析

建立適用于國內(nèi)民用飛機(jī)節(jié)拍生產(chǎn)的裝配順序圖的編制助手，能夠有效地管理裝配順序圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過整合裝配順序圖和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的其他數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整裝配順序圖，進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)裝配的進(jìn)度和效率。提供裝配順序圖可視化管理，方便工藝員在多種方案中比較選擇最優(yōu)方案。

3 結(jié)束語

本系統(tǒng)根據(jù)外部資源的實(shí)際情況，動(dòng)態(tài)化地調(diào)整生產(chǎn)排程，該方法具有普適應(yīng)和通用性，可以進(jìn)一步推廣到其他需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整排程的應(yīng)用場(chǎng)景中，該系統(tǒng)可提高國內(nèi)民用飛機(jī)的批產(chǎn)效率。