飛機裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化研究

楊婧 梁青霄

摘要：為了更好地將航發(fā)葉片自動化砂帶磨削生產(chǎn)線應用到企業(yè)實際生產(chǎn)中，按照生產(chǎn)實際需求進一步地對軟件系統(tǒng)進行了研究和設計，使系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中的硬件進行監(jiān)管和自動化生產(chǎn)過程控制，而且能實現(xiàn)與企業(yè)管理系統(tǒng)進行融合和數(shù)據(jù)對接，從而真正實現(xiàn)從企業(yè)層面到生產(chǎn)加工層面的智能化、一體化。

關鍵詞：飛機裝配;生產(chǎn)線;資源追蹤;可視化

前言

隨著科技的發(fā)展和全球經(jīng)濟競爭日趨激烈，傳統(tǒng)的制造企業(yè)開始逐步向現(xiàn)代制造業(yè)轉型。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展和應用，自動化生產(chǎn)、智能制造得到了快速發(fā)展。

1飛機裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化分析

飛機裝配現(xiàn)場管理是生產(chǎn)管理的重要環(huán)節(jié)，飛機裝配現(xiàn)場管理要求及時準確地掌握飛機生產(chǎn)的動態(tài)，快速解決生產(chǎn)線問題。飛機裝配現(xiàn)場管理包括飛機裝配過程追蹤與信息反饋、裝配質量信息管理，以及根據(jù)反饋信息生成制造過程記錄。其中，飛機裝配過程追蹤與信息反饋是指采集裝配現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，追蹤飛機裝配過程，及時發(fā)現(xiàn)裝配現(xiàn)場問題并及時反饋。

在飛機裝配過程中實時追蹤裝配現(xiàn)場資源并及時反饋裝配資源位置等信息是飛機裝配過程追蹤與信息反饋的重要組成部分。

（1）裝配工裝：是保證飛機裝配過程順利進行的重要資源，如為滿足飛機裝配的準確度要求，在飛機裝配過程中采用大量工裝，保證飛機裝配部件的裝配定位精度。

（2）裝配工具：是指在裝配過程中工人操作需要使用的裝配工具，如刀具、量具等。這些裝配工具在不同的工位之間流轉，用于裝配生產(chǎn)。

（3）裝配人員：是飛機裝配過程的控制者和操作者，是裝配現(xiàn)場工作的重要組成部分。裝配人員在裝配現(xiàn)場的不同站位上下載裝配生產(chǎn)任務和對當前裝配工序進行操作，完成裝配生產(chǎn)任務。

（4）裝配物料：是指在飛機裝配過程中所需要的零部件、附件等對象，是飛機裝配過程中的重要資源。在飛機裝配過程中，裝配物料通常根據(jù)裝配指令的要求打包，然后配送至各個裝配站位進行裝配使用。

（5）配送設備：是目前飛機裝配車間廣泛應用的物流運輸裝備，配送設備需要及時地將裝配物料、裝配工具、裝配工裝等資源運送到指定的站位以滿足裝配生產(chǎn)需求，同時還需要完成在裝配件于不同工位之間運轉等任務。

（6）在裝配件：是指在各個裝配站位上正在進行裝配任務的裝配對象。在飛機裝配過程中，隨著裝配工藝的執(zhí)行，由裝配人員完成在裝配件的裝配工作，保證裝配生產(chǎn)任務。

基于獲取的飛機裝配資源的實時動態(tài)信息，結合飛機裝配車間三維環(huán)境，可實現(xiàn)基于飛機裝配資源的三維模型可視化，以可視化的方式及時地展示飛機裝配資源狀態(tài)變化信息，可保證管理人員能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并做出決策。解決管理人員難以全面地把握裝配車間內(nèi)資源實際情況的問題，實現(xiàn)飛機裝配資源的現(xiàn)場有效管理和控制，提高裝配資源現(xiàn)場管理能力。

2飛機裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化系統(tǒng)框架

2.1飛機裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化系統(tǒng)

飛機裝配過程是一個復雜多變的過程，各類裝配資源根據(jù)裝配工藝執(zhí)行的要求在裝配車間內(nèi)不斷流轉。飛機裝配資源的追蹤是指在飛機裝配過程中，及時獲取資源狀態(tài)，對資源的位置及狀態(tài)等做出判斷并及時反饋，以最小的延遲對飛機裝配過程中發(fā)生的現(xiàn)場問題做出決策。

面向CPS的飛機裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化框架主要包括飛機裝配資源實時信息獲取層、裝配資源實時信息處理層、裝配資源時空數(shù)據(jù)模型建立層、裝配資源可視化層。

（1）裝配生產(chǎn)線資源實時信息獲取層：采集裝配人員、裝配物料、裝配工裝、裝配工具、配送設備和在裝配件等各類裝配資源的現(xiàn)場信息。在飛機裝配現(xiàn)場部署RFID讀寫器和用于定位對象的RFID參考標簽，完成對裝配車間各類裝配資源的實時信息采集，為裝配資源實時信息處理層提供有效信息集。

（2）裝配生產(chǎn)線資源實時信息處理層：對獲取的裝配資源的實時信息進行過濾和處理。本層的核心內(nèi)容是通過對實時信息的分析與處理，獲得裝配資源的實時位置信息和狀態(tài)信息。文中首先對裝配資源進行定位以獲取裝配資源實時位置，然后通過建立的資源狀態(tài)追蹤模型對位置信息進行條件判斷，以獲得裝配資源的狀態(tài)信息，最后將獲得的裝配資源位置信息和狀態(tài)信息進行數(shù)據(jù)集成，為裝配資源時空數(shù)據(jù)模型的建立提供數(shù)據(jù)支持。

（3）裝配生產(chǎn)線資源時空數(shù)據(jù)模型建立層：對上層處理后的裝配資源數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，建立飛機裝配資源時空數(shù)據(jù)模型。本文采用的時空數(shù)據(jù)模型是基于裝配資源靜態(tài)數(shù)據(jù)和裝配資源動態(tài)數(shù)據(jù)兩方面對每一類資源進行描述，最終形成裝配資源時空數(shù)據(jù)模型，為功能應用層提供基礎數(shù)據(jù)。

3飛機裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化流程

（1）產(chǎn)品數(shù)模及裝配工藝信息：從企業(yè)信息管理系統(tǒng)，如PDM系統(tǒng)中獲得。

（2）裝配車間作業(yè)計劃信息：從車間執(zhí)行層的管理系統(tǒng)，如MES系統(tǒng)中獲得。

（3）裝配過程資源實時信息：從裝配車間實時獲得，主要包括各類資源的屬性信息、位置信息、狀態(tài)信息等。

基于飛機裝配過程的進展，現(xiàn)場裝配資源在車間的位置等信息不斷發(fā)生變化，面向CPS的飛機裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化流程，首先基于裝配資源的時空數(shù)據(jù)模型，對飛機裝配車間AGV、裝配工具、裝配工裝、裝配物料、裝配人員和在裝配件等現(xiàn)場資源的位置、數(shù)量等信息進行采集，對采集數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理后，獲得裝配資源的實時位置等信息，再通過裝配資源追蹤模型分析各類資源的狀態(tài)變化，獲得裝配資源狀態(tài)信息，最后根據(jù)獲得的所有裝配資源信息進行基于三維模型的位置和狀態(tài)更新，實現(xiàn)以三維模型的方式展示裝配過程資源可視化。

結束語

CPS和三維可視化建模技術，提出了一種面向CPS的飛機裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化方法和系統(tǒng)框架，可以基于實時獲取的飛機裝配現(xiàn)場資源的位置等信息，為飛機裝配資源精細化管理提供支持。

參考文獻：

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[2]? 段國齊，田錫天，黃利江.飛機裝配進度三維可視化技術研究[J].航空制造技術，2016，59（9）：70–78.

（作者單位：中航飛機股份有限公司）