飛機(jī)MBOM 及裝配工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中消耗式管理關(guān)鍵技術(shù)研究

文|航空工業(yè)信息技術(shù)中心（金航數(shù)碼） 賈大偉

飛機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件數(shù)量龐大，且裝配過(guò)程中涉及大量工裝和設(shè)備等工藝資源，如波音747 有600 萬(wàn)個(gè)零部件，空客A380 有400 萬(wàn)個(gè)零部件，如何將如此多的零組件正確且完整地裝配至飛機(jī)上，一直是工藝規(guī)劃及設(shè)計(jì)過(guò)程研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。

為解決飛機(jī)裝配數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，消耗式工藝技術(shù)逐漸在工藝規(guī)劃及設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用發(fā)展。但通常的消耗式工藝是基于零組件單技術(shù)狀態(tài)的消耗管理，如何實(shí)現(xiàn)全架次多技術(shù)狀態(tài)的消耗管理，并將消耗管理范圍擴(kuò)展至標(biāo)準(zhǔn)件、材料、工裝、設(shè)備和工具，構(gòu)建更加完整的MBOM，成為消耗式工藝管理研究的重要方向。

一、基于全架次消耗式工藝設(shè)計(jì)管理

消耗式工藝的特點(diǎn)是在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，不再由工藝自主維護(hù)數(shù)據(jù)，而是從數(shù)據(jù)源中消耗，并在消耗的過(guò)程中由系統(tǒng)對(duì)可消耗總數(shù)量、剩余數(shù)量和過(guò)消耗數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，并及時(shí)標(biāo)示存在差異的數(shù)據(jù)。

全架次消耗式工藝管理在具有上述特點(diǎn)的同時(shí)，其核心思路是基于PBOM 消耗式規(guī)劃MBOM 中零組件時(shí)，可按照架次展開(kāi)所有構(gòu)型狀態(tài)，基于架次進(jìn)行消耗管理，支持多構(gòu)型同時(shí)消耗。

在飛機(jī)制造工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，消耗式工藝管理主要涉及MBOM 規(guī)劃和裝配指令設(shè)計(jì)的過(guò)程控制。MBOM 一般分為頂層和底層，頂層是由工藝人員按照制造分離面劃分的裝配單元，裝配單元下的裝機(jī)件可基于數(shù)據(jù)源進(jìn)行消耗式構(gòu)建。

為提高M(jìn)BOM 數(shù)據(jù)完整性，也可對(duì)工藝資源進(jìn)行消耗管理，工藝資源一般指工裝、設(shè)備和刀量具。工藝資源的消耗管理是為了增加MBOM 數(shù)據(jù)完整性和規(guī)范工藝資源，實(shí)現(xiàn)其在工藝、制造和采購(gòu)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。在消耗管理中，支持選用工藝資源，不進(jìn)行數(shù)量控制，僅指定工藝資源使用架次。

裝配指令基于裝配編制，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，其中零組件配套表反映了在執(zhí)行過(guò)程中需要裝機(jī)的零組件、成品、標(biāo)準(zhǔn)件和材料等信息，其設(shè)計(jì)依據(jù)為裝配單元規(guī)劃的裝機(jī)件，在裝配指令設(shè)計(jì)過(guò)程中可對(duì)零組件配套表模塊進(jìn)行消耗式工藝控制。

二、消耗式工藝設(shè)計(jì)管理關(guān)鍵技術(shù)研究

1、消耗數(shù)據(jù)源的確定

消耗式工藝管理可行的前提條件是消耗源數(shù)據(jù)完整，所以在應(yīng)用消耗式工藝時(shí)，首先需要確定消耗式數(shù)據(jù)源。對(duì)于MBOM 中的零組件，其消耗依據(jù)是EBOM。但由于飛機(jī)研制過(guò)程復(fù)雜，EBOM 在進(jìn)入制造環(huán)節(jié)后，通常需由工藝在EBOM 的基礎(chǔ)上增加工藝零組件和工藝分工路線等工藝信息，形成PBOM。在規(guī)劃裝配單元下的零組件時(shí)，通常以PBOM 為數(shù)據(jù)來(lái)源，那么構(gòu)建全機(jī)完整的PBOM 便成為消耗式工藝可行的關(guān)鍵。PBOM 在維護(hù)工藝零組件的基礎(chǔ)上，需要增加特制件和成品件維護(hù)，來(lái)確保數(shù)據(jù)完整性。PBOM →MBOM →AO 文件的消耗業(yè)務(wù)流程如圖所示。

在航空制造領(lǐng)域，裝機(jī)需要的標(biāo)準(zhǔn)件和材料由工藝員申請(qǐng)定額，根據(jù)定額進(jìn)行采購(gòu)。在消耗式工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，可將標(biāo)準(zhǔn)件和材料的消耗源數(shù)據(jù)確定為申請(qǐng)的定額，以此為依據(jù)進(jìn)行消耗控制。針對(duì)材料需要特別注意的一點(diǎn)就是計(jì)量單位的統(tǒng)一，材料的計(jì)量單位差異較大，如厘米、米和英寸等，工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)計(jì)量單位進(jìn)行統(tǒng)一控制。

2、消耗過(guò)程控制

基于PBOM 消耗式規(guī)劃MBOM 時(shí)，需要展開(kāi)全機(jī)PBOM 完整結(jié)構(gòu)，并計(jì)算分支路徑上的消耗數(shù)量，在消耗過(guò)程中實(shí)時(shí)計(jì)算剩余消耗架次及數(shù)量，并支持按原路徑退回零組件。由于全機(jī)零組件成千上萬(wàn)，并且每次計(jì)算消耗數(shù)量需要一直追溯至最頂層，計(jì)算零組件在該分支的總數(shù)量，一旦批量消耗，計(jì)算量翻倍增長(zhǎng)，導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，影響用戶(hù)體驗(yàn)。

系統(tǒng)運(yùn)算復(fù)雜，用戶(hù)等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題成為消耗式是否可行的關(guān)鍵因素。經(jīng)過(guò)分析，可通過(guò)工藝路線輔助計(jì)算出需要消耗的零組件，在整個(gè)消耗過(guò)程只計(jì)算需要消耗的零組件，系統(tǒng)也可以提前計(jì)算出需要消耗零組件的分支數(shù)量，降低系統(tǒng)運(yùn)算復(fù)雜度。

3、裝配指令更改

裝配指令的消耗依據(jù)是裝配單元下的裝機(jī)件，在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中基于指令關(guān)聯(lián)的裝配單元獲取消耗數(shù)據(jù)。裝配指令消耗式設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在裝配指令更改設(shè)計(jì)過(guò)程中的消耗數(shù)量控制。通常航空制造單位的裝配指令依據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行進(jìn)度通過(guò)更改單或補(bǔ)充指令進(jìn)行更改，而更改單與補(bǔ)充指令的架次與指令是重疊的，需要在消耗頁(yè)面中實(shí)時(shí)依據(jù)更改架次釋放原AO 已消耗的裝機(jī)件，動(dòng)態(tài)計(jì)算消耗數(shù)量，實(shí)現(xiàn)在更改場(chǎng)景下的精確消耗管理。

4、多維度消耗結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析

飛機(jī)研制是一個(gè)持續(xù)的迭代過(guò)程，產(chǎn)品數(shù)據(jù)處于動(dòng)態(tài)變更中，工藝規(guī)劃的數(shù)據(jù)則存在準(zhǔn)確消耗的零組件，因設(shè)計(jì)更改而導(dǎo)致差異的情況，所以對(duì)消耗結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析是消耗式工藝管理中一個(gè)關(guān)鍵的工具。其中PBOM 剩余或過(guò)消耗查詢(xún)結(jié)果和裝配單元規(guī)劃的裝機(jī)件消耗統(tǒng)計(jì)結(jié)果，裝配指令中過(guò)消耗數(shù)據(jù)查詢(xún)結(jié)果均是重要的差異分析依據(jù)，其中所有數(shù)據(jù)的“來(lái)龍去脈”皆可追溯，為管理人員和工藝員提供了快速分析數(shù)據(jù)差異的有力工具。

三、結(jié)論

航空工業(yè)某制造單位推廣應(yīng)用了消耗式工藝規(guī)劃及工藝設(shè)計(jì)管理，實(shí)現(xiàn)了從PBOM →MBOM →AO 工藝設(shè)計(jì)過(guò)程的消耗控制，在整個(gè)消耗式工藝設(shè)計(jì)過(guò)程，出現(xiàn)在多種場(chǎng)景的變更，在PBOM 更改、MBOM 變更和AO 更改等各種原因引起的變更過(guò)程中，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地記錄、維護(hù)所有零部件及其它資源信息的消耗批架次和數(shù)量變化信息。在取消消耗架次或數(shù)量時(shí)，可按照原消耗路徑回退已消耗的架次數(shù)量，支撐各變更場(chǎng)景下的消耗式控制。消耗式工藝改變了現(xiàn)有的工藝規(guī)劃與設(shè)計(jì)模式，主要的變化如表所列。

消耗式工藝管理關(guān)鍵技術(shù)通過(guò)在航空制造領(lǐng)域研究及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在PBOM →MBOM →AO 的精確流轉(zhuǎn)，完整和清晰地規(guī)劃了裝配單元所需的參裝件、標(biāo)準(zhǔn)件和材料信

表 不同工藝工作中消耗式與非消耗式工藝規(guī)劃與設(shè)計(jì)模式的區(qū)別

在該制造單位，使用消耗式工藝的某機(jī)型，涉及零組件約50000 個(gè)，通過(guò)系統(tǒng)智能計(jì)算+人工識(shí)別確定需消耗參與裝配的件約16000 千個(gè)，將工藝需要重點(diǎn)核對(duì)裝機(jī)一致性的數(shù)據(jù)減少了一半以上，提高了工藝工作的準(zhǔn)確性及工作效率。該機(jī)型工藝設(shè)計(jì)裝配指令約9000 千本，通過(guò)消耗式工藝設(shè)計(jì)，可至少降低工藝返工率7%，從而減少指令的編輯時(shí)間，假設(shè)平均一本指令編制時(shí)間為8 工時(shí)，那么節(jié)省9000×8×7%=5040（工時(shí)），且消耗式工藝可快速定位參裝件錯(cuò)誤（漏裝、多裝和錯(cuò)裝等）問(wèn)題，無(wú)形中提高了工藝管理效率。息，以及裝配過(guò)程中需要使用的工裝、工具和設(shè)備信息，確保了MBOM 數(shù)據(jù)及AO 配套數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，提升了工藝規(guī)劃與設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，加快研制周期，將企業(yè)的工藝管理能力提升了一個(gè)臺(tái)階。