飛機(jī)工裝管理與流程控制技術(shù)/董峻朋

董峻朋 于海濤

摘? 要：衡量一個(gè)國家科技發(fā)展綜合水平的重要標(biāo)志就是航空制造業(yè)的發(fā)展水平與科技能力，而飛機(jī)工裝管理的數(shù)字化、工裝流程控制的數(shù)字化是飛機(jī)制造的一個(gè)巨大進(jìn)步。工裝管理數(shù)字化改變了傳統(tǒng)工裝的串行工作模式，縮短了研制周期;根據(jù)飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，根據(jù)工裝流程控制的業(yè)務(wù)核心對象，提出流程再造思路，開發(fā)了飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)流程控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：工裝管理;數(shù)字化;流程控制系統(tǒng)

中圖分類號：V26? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 工裝數(shù)據(jù)與多維屬性

在飛機(jī)工裝的制造中基本工裝是二維圖紙的設(shè)計(jì)，之后利用三維模型進(jìn)行分析，利用技術(shù)文件來體現(xiàn)公差、尺寸、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、壽命等屬性，最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是通過這些屬性進(jìn)行工裝制造，裝配、使用和維護(hù)。在飛機(jī)的制造過程中，雖然飛機(jī)的種類多、零件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是也是有一些基本統(tǒng)一性的，對于這種統(tǒng)一屬性可以總稱為基于MBD飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

（1）飛機(jī)工裝的工藝屬性。飛機(jī)工裝的工藝屬性是指飛機(jī)工裝與飛機(jī)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)信息及制造環(huán)節(jié)的制造信息密切關(guān)聯(lián)。飛機(jī)工裝的工藝屬性主要體現(xiàn)在4點(diǎn)：①功能和裝配協(xié)調(diào)性;②基準(zhǔn)傳遞的統(tǒng)一性;③飛機(jī)主要幾何模型的隨行性;④工程信息的繼承性。

（2）飛機(jī)工裝的設(shè)計(jì)屬性。在飛機(jī)裝配工裝的設(shè)計(jì)流程中，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)零件分析結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（3）飛機(jī)工裝的制造屬性。是指工裝設(shè)計(jì)最終轉(zhuǎn)化為實(shí)物的可制造性。

（4）飛機(jī)工裝的檢測屬性。工裝在飛機(jī)裝配和制造使用的過程中，需要保證工裝的精確定位，只有這樣才能保證結(jié)構(gòu)件的空間位置，位置確定才能保證對全坐標(biāo)系進(jìn)行檢測。

（5）飛機(jī)工裝的維護(hù)屬性。指工裝運(yùn)輸、標(biāo)識、涂飾、使用說明等維護(hù)信息。

（6）飛機(jī)工裝的管理屬性。工裝的管理屬性包括工裝號、工裝設(shè)計(jì)版次、審批、標(biāo)識。

MBD技術(shù)是三維模型設(shè)計(jì)制造與管理及檢測信息的合理組合，主要表現(xiàn)為數(shù)字化制造、數(shù)字化協(xié)調(diào)、數(shù)字化檢測、數(shù)字化分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等。MBD數(shù)字化的具體要求有數(shù)據(jù)的參數(shù)化、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)的完整性、數(shù)據(jù)的可追溯性。

2 工裝成熟度管理

成熟度是指產(chǎn)品數(shù)字化模型定義的詳細(xì)程度與完整程度，某一登記的成熟度代表著產(chǎn)品數(shù)字化模型所達(dá)到的一定狀態(tài)。里程碑是指研制過程中一定階段內(nèi)所達(dá)到的重要目標(biāo)與事件進(jìn)行控制。里程碑可以跨越幾個(gè)成熟度，具體關(guān)系如圖1所示。

2.1 成熟度管理目標(biāo)

（1）總體上對數(shù)模的完成情況進(jìn)行控制和跟蹤，為研制流程中的節(jié)點(diǎn)控制提供依據(jù)。

（2）確保產(chǎn)品數(shù)模的完整技術(shù)描述，保證相應(yīng)生產(chǎn)過程有效銜接與控制。

（3）確保產(chǎn)品數(shù)據(jù)的預(yù)發(fā)放，為后續(xù)流程提供有效支持，提高產(chǎn)品一體化水平。

（4）用成熟度體現(xiàn)并行設(shè)計(jì)，并體現(xiàn)流程進(jìn)度。

2.2 工裝成熟度

對于飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)整個(gè)流程進(jìn)行分析，可以是先提出需求，進(jìn)行分析，工裝設(shè)計(jì)申請，工裝開始設(shè)計(jì)，最終工裝發(fā)放。

2.3 升級管理

工裝成熟度是可以升級的，在升級管理中有明確的等級劃分，定義為TML0～TML6七個(gè)不同等級。

TML0級：工藝人員提出設(shè)計(jì)條件，明確工裝的性能參數(shù)，產(chǎn)品屬性。

TML1級：工藝人員編制發(fā)放工裝指令，確定產(chǎn)品的工裝形式、基準(zhǔn)面、工裝編號，協(xié)調(diào)要求等。

TML2級：工裝制造人員提出采購申請。

TML3級：工裝制造人員開始施工，使定位、標(biāo)注、表面處理滿足要求。

TML4級：在工裝的設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員需要通過仿真技術(shù)，人機(jī)結(jié)合仿真模型，仿真裝配過程。

TML5級：工裝設(shè)計(jì)完成之后，需要人員進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，同時(shí)質(zhì)量人員還需要編寫測量程序。

TML6級：以上工作都結(jié)束之后，設(shè)計(jì)人員公布設(shè)計(jì)完成。

工裝開發(fā)的整個(gè)過程，隨著不同數(shù)據(jù)的輸入，設(shè)計(jì)的加深，工裝的設(shè)計(jì)也越來越難，同時(shí)在工裝開發(fā)過程中由于一些原因，頻繁地進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，設(shè)計(jì)的方向也會(huì)有所改變，所以在設(shè)計(jì)完成某個(gè)階段的時(shí)候，需要進(jìn)行降級處理，這樣就會(huì)將設(shè)計(jì)過程降到某個(gè)起始點(diǎn)，為了控制成熟度升降級有序進(jìn)行，需要遵循以下原則：1）不允許跨級升級或者降級。2）由TML0升級到TLM1，TML2升級到TLM3，TML3升級到TLM4時(shí)，由工裝設(shè)計(jì)項(xiàng)目組內(nèi)部確定。3）由TML2升級到TLM2，TML4升級到TLM5，TML5升級到TLM6時(shí)，由裝配工藝人員，車間制造人員，相關(guān)專家進(jìn)行評審，并作為是否升級的依據(jù)。4）由TML1降級到TLM0，TML3降級到TLM2，TML4降級到TLM3時(shí)，由工裝設(shè)計(jì)項(xiàng)目組內(nèi)部確定。5）由TML2降級到TLM1，TML5降級到TLM4，TML6降級到TLM5時(shí)，由裝配工藝人員，車間制造人員，相關(guān)專家進(jìn)行評審，并作為是否降級的依據(jù)。

3 數(shù)字定義與流程

3.1 數(shù)字定義

這個(gè)設(shè)計(jì)階段是工裝設(shè)計(jì)中的核心之一，它的作用是可以展現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)過程的結(jié)果，是最終的輸出環(huán)節(jié)。工裝設(shè)計(jì)中，通過MBD技術(shù)對工裝設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)定義進(jìn)行分析，把整個(gè)設(shè)計(jì)中不同方向的數(shù)據(jù)集中歸納到MBD數(shù)據(jù)集當(dāng)中，這樣的做法使階段數(shù)據(jù)有了載體。MBD是基于模型的定義，是用集成的三維實(shí)體模型來表達(dá)產(chǎn)品定義信息的體系，MBD技術(shù)使工裝設(shè)計(jì)的數(shù)字化模型成為生產(chǎn)制造中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.2 流程模式

流程是指完成一件事、一項(xiàng)活動(dòng)的全部過程，這一過程由一系列環(huán)節(jié)組成，各個(gè)環(huán)節(jié)之間有先后順序，有一定的指向性。流程控制必須是在確定了前一步工作完成的基礎(chǔ)上才能繼續(xù)進(jìn)行，設(shè)計(jì)流程大致經(jīng)歷了串行設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)3個(gè)階段。

3.2.1 串行設(shè)計(jì)

該階段各個(gè)活動(dòng)的順序都是依次進(jìn)行的，如果某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤，到生產(chǎn)車間才能發(fā)現(xiàn)，此時(shí)須重新更改設(shè)計(jì)方案，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)制造周期長、成本高，而且無法保證產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2.2 并行設(shè)計(jì)

要求各個(gè)階段的設(shè)計(jì)活動(dòng)同時(shí)進(jìn)行，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的同時(shí)，編制工藝文件、材料采購、設(shè)備采購等須同時(shí)進(jìn)行，這樣大大地縮短了生產(chǎn)周。

3.2.3 協(xié)同設(shè)計(jì)

在并行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，充分利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)功能，通過計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等，使各個(gè)環(huán)節(jié)之間的溝通更加順暢。

4 結(jié)論

飛機(jī)研制數(shù)字化手段是快速提升制造業(yè)水平的有效措施，是飛機(jī)制造的核心技術(shù)。飛機(jī)的制造過程中使用了大量工裝，隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的發(fā)展，通過三維模型實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)的工裝設(shè)計(jì)方法得到廣泛應(yīng)用。飛機(jī)的結(jié)構(gòu)要求多為大尺寸、小剛度的薄壁零件，而且對于制造精度的要求非常高，因此零件加工與裝配過程中需要大量的專用工藝裝備（簡稱工裝）。該文在飛機(jī)工裝數(shù)字化的背景下研究了工裝數(shù)據(jù)的多位數(shù)形，成熟度管理，流程控制技術(shù)。

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