基于混合描述式工藝設計技術的研究

季宏宇

摘 要： 在飛機制造中，AO/FO設計是重要的生產準備工作之一，由于飛機零組件數量非常多，因此利用AO/FO設計的強度極大，AO/FO設計任務具有復雜性和多樣性，難以實現通用的工藝決策過程自動化，而且交互式、檢索修訂或創成式CAPP各有其特點和局限，因此本文通過對基于工藝知識庫的快速工藝設計、智能輔助技術等多種技術的研究，提出快速AO/FO設計技術——混合描述式工藝設計技術，該技術有效解決雙語工藝編制過程中效率低的問題。

關鍵詞： AO/FO 工藝設計 混合描述式

為適應飛機轉包生產的要求，許多飛機制造企業引入了波音公司的AO/FO工藝管理機制。AO是裝配指令（Assembly Order）的英文縮寫，FO是零件制造指令（Fabrication Order）的英文縮寫，它們和產品生產的兩大過程（裝配和制造）相對應，AO是工藝部門根據工程設計要求、工廠工藝技術水平和質量保證的要求，編寫的生產性工藝文件。用于裝配性質的生產單位下達生產任務、指導工人生產和填寫質量記錄[1]。

一、幾種快速工藝設計技術

1.基于工藝知識庫的快速工藝設計

工藝工作者在飛機工藝設計過程中積累了大量工藝經驗、方法，而且形成了大量工藝規范和工藝管理類文件。如何將這些工藝知識以合理層次組織起來，轉變成易于為計算機管理的數據，讓工藝人員借助計算機靈活地查閱、選用，如何在此基礎上實現工藝設計的智能化，是現階段飛機制造工藝信息系統研究的重點[2]。

2.智能輔助技術研究

基于交互式的人機混合工藝決策技術指工藝設計人員（用戶）在CAPP系統中的地位不像在傳統CAPP智能系統中，僅是信息輸入人員的角色。傳統方式是用戶輸入、系統決策、系統輸出，系統處理過程對用戶是不可變動的。而在基于交互式的人機混合工藝決策系統中，用戶是工藝決策的主體，系統決策的目的不再是代替工藝人員，而是有效輔助工藝人員[3]。

二、混合描述式工藝設計

CAPP系統的工藝設計界面有兩種方式：數據對象式和所見即所得式。這兩種方式各有利弊，對AO/FO設計中存在的雙語編制情況，將兩種方式結合能很好地解決問題。

1.工藝卡片與工藝卡片模板

在工藝信息系統中，每張工藝卡片都有對應的格式，即工藝卡片模板，工藝卡片模板是眾多相似工藝卡片的抽象表達。將具體工藝信息填充到工藝卡片模板上即形成工藝卡片，工藝卡片是工藝信息的標準化載體。在標準中，工藝卡片一般以表格形式描述，工藝信息就是按照對應的表格字段進行填寫。

2.工藝設計界面的兩種方式

（1）數據對象式工藝設計

通過上一小節對工藝卡片和工藝卡片模板的分析，可以將一份工藝規程形式化地看做多個對象組成的數據對象集，工藝文件只是工藝規程數據對象集的表現形式。

數據對象式工藝設計的中心思想就是按照信息模型驅動工藝設計界面的生成，以及工藝設計數據的存儲和工藝文件的生成。

（2）所見即所得工藝設計

所見即所得工藝設計指工藝人員通過“所見即所得”的工藝設計界面編制工藝，直接形成工藝文件。同時將工藝文件中的數據按照信息模型要求以對象方式存儲，并進行加工和處理。工藝卡片模板是由多個矩形框組成的，單元格按照信息性質不同，可以分為獨立單元格（如產品、零組件、工藝信息等）、多行單元格（稱為列，單元格的信息屬性相同，如工序號）、多列單元格。通過定義單元格的屬性，除了單元格的格式信息外，主要是單元格與信息模型之間的映射關系，將工藝卡片中的信息用產品、零件、工藝、工序和工步及各種對象類、對象屬性和非類屬性形式實現完全映射，從而實現工藝數據的結構化存儲。

（3）混合描述式工藝設計

所見即所得工藝設計盡管解決了工藝設計界面直觀性、友好性與結構化數據的矛盾，但有些特殊需求如工藝卡片反映的信息不全或工藝卡片反映的信息有其他表現形式等，從技術來說，所見即所得工藝設計無法解決。混合描述式工藝設計方法主要為了解決此類特殊需求，所謂混合描述式工藝設計，就是綜合使用數據對象式和所見即所得工藝設計方式的優點和技術，形成的一種獨特的工藝設計界面。

有時企業希望輸入的工藝信息以不同工藝卡片形式表現出來，工藝編制時輸入所有以后可能用到的信息，并根據情況輸出具體版本的工藝文件。僅從實現角度來說，數據對象式工藝設計可以解決上述問題，但設計界面不直觀及無法直接繪制圖形將影響編制效率，所以需要采用混合描述式工藝設計解決特殊需求。利用工藝卡片模板的操作直觀性及可以提取結構化數據的特點，設計一種新的工藝卡片模板，將其作為工藝設計界面，并反映所有可能使用的信息。工藝編制過程與所見即所得工藝設計方式相同，編制完成后形成工藝編制主文件，但不把它作為最終輸出文件。

一般飛機制造企業其編制的AO/FO有中文（自己使用）、中英文（外協或轉包）、英文（向外商提供資料）等不同版本，這樣如果編制兩份工藝則既浪費時間又不能保證數據統一。所以采用混合描述式工藝設計方法，有效解決中英文對照工藝規程編制困難的問題。將中英文對照模板作為工藝編制的主模板進行工藝設計，設計時同時輸入中文和英文工藝內容。設計完成后，所有工藝數據都以結構化數據形式存入數據庫中，此時通過調用中文模板或者英文模板可以生成對應的中英文工藝，大大提高AO/FO的編制效率。

三、結論

AO/FO設計是典型的復雜問題，本章通過基于知識庫的快速工藝設計和智能輔助方法進行研究，并將其應用到飛機AO/FO設計中，減少工藝人員的事務性勞動，提高AO/FO的實際效率，縮短飛機工藝準備時間，采用混合式描述的工藝設計方法解決AO/FO雙語工藝編制效率低的問題。

參考文獻：

[1]高強.飛機制造工藝信息集成系統關鍵技術研究[J].西北工業大學，2003.

[2]金曉春.工藝知識庫的建立及其在CAPP中的應用[J].CAD/CAM與制造業信息化，2006.

[3]郝善勇.智能輔助決策技術研究[J].北京理工大學，2000.