田文昊 李浩 黨佳豪 洪建強(qiáng)
摘 要:飛機(jī)裝配作為飛機(jī)研究開發(fā)的重要環(huán)節(jié),具有多學(xué)科領(lǐng)域、協(xié)調(diào)精度要求高、勞動強(qiáng)度大等特點(diǎn)?,F(xiàn)在國內(nèi)很多航空公司都采用未模塊化的組裝方式。分析未模塊化飛機(jī)裝配方式,提示先進(jìn)的模塊化飛機(jī)裝配理念,模塊化設(shè)計(jì)、組裝模塊的定義、組裝結(jié)構(gòu)樹的構(gòu)建、組裝指令庫的管理、基于配置,重點(diǎn)描述了符合組裝命令的五種重要技術(shù)。
關(guān)鍵詞:非模塊化裝配;模塊化裝配;裝配結(jié)構(gòu)樹;裝配指令庫;匹配
1飛機(jī)裝配工藝技術(shù)
現(xiàn)代民機(jī)開發(fā)中的“設(shè)計(jì)一個產(chǎn)品”的思想不是不能滿足市場需求,而是通過構(gòu)建模塊化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、控制產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加快速度開發(fā)新產(chǎn)品達(dá)成產(chǎn)品系列化和多樣化的目標(biāo)。面向零部件的設(shè)計(jì)已經(jīng)不滿足現(xiàn)代民機(jī)系列化的需要。模塊化部件的設(shè)計(jì)技術(shù)全面發(fā)展,在部分模型的開發(fā)中得到了大規(guī)模的應(yīng)用。
1.1非模塊裝配工藝技術(shù)
在飛機(jī)的傳統(tǒng)生產(chǎn)活動中,產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和組裝過程還沒有模塊化的概念,傳統(tǒng)的非模塊化組裝過程與對產(chǎn)品設(shè)計(jì)部件的定義和工廠的實(shí)際組裝過程的組裝工位劃分不對應(yīng)需要對多個零件進(jìn)行有序、合理的分配,進(jìn)一步形成物理零件,然后交付組裝組裝。部分零件在進(jìn)入綜合組裝之前,需要把其他零件和零件組合起來組裝成更大的零件。零件和零件之間的依賴性很大。然后,飛機(jī)進(jìn)入綜合組裝后,大部分的零件都是單品組裝在飛機(jī)上。容易造成大量的返工和成本損失,飛機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)周期受到嚴(yán)重影響。
1.2模塊化裝配工藝設(shè)計(jì)技術(shù)
模塊化組裝過程與以往的組裝過程(圖1)相比,工程設(shè)計(jì)者根據(jù)組裝請求事先參加設(shè)計(jì)者的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作,協(xié)助設(shè)計(jì)者對組裝過程的流程進(jìn)行產(chǎn)品模塊的劃分,使實(shí)物的部件構(gòu)成與設(shè)計(jì)的部件定義一致根據(jù)組裝模塊的定義原則定義完成機(jī)組裝模塊,通過整個過程的模擬驗(yàn)證組裝模塊之間的交付關(guān)系,最終組裝構(gòu)成結(jié)構(gòu)樹。組裝結(jié)構(gòu)樹定義了各組裝模塊實(shí)際生產(chǎn)活動所需的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模塊、工具/設(shè)備、組裝關(guān)系、人員、生產(chǎn)周期、品質(zhì)要求等信息,將組裝結(jié)構(gòu)樹定義為企業(yè)的生產(chǎn)組織、成本管理、項(xiàng)目管理、作為質(zhì)量管理活動的支持平臺。另外,組裝模塊在生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中是相對獨(dú)立的單元,可以獨(dú)立組裝,通過更新重復(fù)自身的性能,可以提高產(chǎn)品整體的性能,不影響產(chǎn)品的其他模塊。
2模塊化組裝工藝技術(shù)的要點(diǎn)
2.1模塊設(shè)計(jì)
飛機(jī)制造業(yè)為了迅速應(yīng)對客戶的各種需求,需要發(fā)售系列化產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的平坦化,提高產(chǎn)品數(shù)據(jù)的再利用性。作為飛機(jī)研發(fā)和生產(chǎn)的一環(huán),設(shè)計(jì)模塊不是單一的部件,而是作為最小操作單元,簡化設(shè)計(jì)、技術(shù)、生產(chǎn)等階段的管理復(fù)雜性,提高合作效率。設(shè)計(jì)模塊由CI/CS/DM構(gòu)成,配置項(xiàng)目(ConfigrationItem、CI)表示飛機(jī)的結(jié)構(gòu)或功能的一個單元。配置(CS)代表CI的設(shè)計(jì)狀態(tài),并存儲分配給CI的設(shè)計(jì)需求和方案。設(shè)計(jì)模塊(DesignModule,DM)是飛機(jī)設(shè)計(jì)模塊的技術(shù)包管理節(jié)點(diǎn),并安裝飛機(jī)的三維設(shè)計(jì)模型。這種產(chǎn)品模塊設(shè)計(jì)是模塊化組裝的前提和基礎(chǔ)。
2.2組裝模塊的定義
技術(shù)設(shè)計(jì)者事先參與產(chǎn)品設(shè)計(jì),協(xié)助設(shè)計(jì)者對組裝過程中的產(chǎn)品模塊進(jìn)行劃分,使實(shí)物的零件構(gòu)成和設(shè)計(jì)的零部件定義一致,在產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)達(dá)到一定成熟度階段后,制造企業(yè)制定工程總方案計(jì)劃組裝完成機(jī)所需的站立位置。基于組裝過程及其工作內(nèi)容,將對應(yīng)于所確定的組裝站的所需資源定義為組裝模塊,組裝站是實(shí)際存在的物理站,一個組裝模塊對應(yīng)于一個組裝站。組裝模塊反映對應(yīng)的組裝站的所有制造資源和數(shù)據(jù),定義對前一階段的組裝模塊或部件的需求,并滿足下一階段的組裝模塊的需求。組裝模塊是獨(dú)立的生產(chǎn)單元,是開展技術(shù)、品質(zhì)、成本、生產(chǎn)等的基本單位。
2.3組裝結(jié)構(gòu)樹的構(gòu)建
組裝模塊的定義完成后,需要構(gòu)建組裝結(jié)構(gòu)樹。這反映了整個結(jié)構(gòu)狀態(tài)下組裝站的扁平化結(jié)構(gòu)樹。在組裝結(jié)構(gòu)樹中,由組裝模塊定義所有模塊的所有結(jié)構(gòu)狀態(tài),參與組裝的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、制造資源及制造過程是生產(chǎn)組織的唯一數(shù)據(jù)源。組裝結(jié)構(gòu)樹可以表示組裝模塊之間的交付關(guān)系(并行開工,并行開工),構(gòu)筑結(jié)構(gòu)樹的前提是要求組裝站模塊化,組裝站內(nèi)組裝的DM完全一個設(shè)計(jì)模塊不能分割成多個組裝模塊進(jìn)行組裝。這需要制造工序部門與組裝模塊的定義原則和設(shè)計(jì)部門的設(shè)計(jì)計(jì)劃工作同步開展工程計(jì)劃工作,在考慮分工/組合的基礎(chǔ)上,更科學(xué)地計(jì)劃產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)/制造分工。制造過程部門需要實(shí)際參與設(shè)計(jì)工作。初期加入CI的定義,以免后期引起制造環(huán)節(jié)產(chǎn)品模塊的重構(gòu)。CI和DM的關(guān)系在一個CI下有多個DM,其中一個DM只能對應(yīng)于一個CI。
2.4組裝工序指令庫管理
現(xiàn)在的階段,飛機(jī)制造企業(yè)的組裝指令管理方式是根據(jù)有效性加上版本進(jìn)行管理。設(shè)計(jì)變更發(fā)生的情況下,過程人員需要新的制造工序指令,發(fā)行變更書,發(fā)出補(bǔ)充命令進(jìn)行變更并貫徹到底。模塊化組裝工藝技術(shù)使用組裝過程指令庫來管理組裝指令,以飛機(jī)機(jī)型為大類、AOL為單位,以映射關(guān)系為脈絡(luò)來組裝存儲指令,組裝指令在庫內(nèi)沒有架回有效性,最新版本有效適用于所有結(jié)構(gòu)狀態(tài)。在模塊化的設(shè)計(jì)模式中,根據(jù)“部件編號交換”的原則,DM沒有有效性的設(shè)定,以構(gòu)成圖為基準(zhǔn)組織生產(chǎn)活動。如果您匹配,選中的DM將在配置配置文件中指定的有效性中有效。發(fā)生設(shè)計(jì)變更時(shí),通過在AOL節(jié)點(diǎn)下新建AO或升級AO,徹底進(jìn)行設(shè)計(jì)變更,新AO與部件或組件建立映射關(guān)系。組裝指令庫只輸入發(fā)布狀態(tài)的AO。
2.5根據(jù)組合構(gòu)成整合組裝指令
如上所述,過程設(shè)計(jì)者在制作組裝命令時(shí),必須確立組裝模塊和CI、AOL和DM、AO和DM頂層圖號之間的映射關(guān)系。該映射關(guān)系是根據(jù)配置在組裝指令庫中的構(gòu)成來匹配組裝命令的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)部門發(fā)布了單架次結(jié)構(gòu)圖后,流程部門在接收到結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)構(gòu)成書后,系統(tǒng)首先基于結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)中的CI精密定位組裝模塊,根據(jù)DM和DM頂層圖號在組裝指令庫中進(jìn)行AO比率完全匹配或部分匹配與當(dāng)前配置所擁有的DM相對應(yīng)的AOL,并最終生成在單架上使用的處理文件。在部分匹配的情況下,過程設(shè)計(jì)者對當(dāng)前配置的新設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行過程設(shè)計(jì)工作,并創(chuàng)建的組裝指令的入庫管理。
結(jié)論
如上所述,采用先進(jìn)的模塊化組裝工藝技術(shù),改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式,以組裝模塊為基本單位開展技術(shù)、品質(zhì)、成本、生產(chǎn)等工作,通過模塊化的工作包來組織生產(chǎn)企業(yè)迅速適應(yīng)市場多樣化的需求,簡化協(xié)調(diào)關(guān)系,促進(jìn)多個共同制造模式的發(fā)展。實(shí)現(xiàn)企業(yè)過程數(shù)據(jù)的再利用,增加知識的積累。實(shí)現(xiàn)工藝結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的平均化,提高企業(yè)管理、技術(shù)管理、生產(chǎn)管理的精度。
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