飛機工裝管理與流程控制技術/董峻朋

董峻朋 于海濤

摘? 要：衡量一個國家科技發展綜合水平的重要標志就是航空制造業的發展水平與科技能力，而飛機工裝管理的數字化、工裝流程控制的數字化是飛機制造的一個巨大進步。工裝管理數字化改變了傳統工裝的串行工作模式，縮短了研制周期;根據飛機工裝設計的特點，根據工裝流程控制的業務核心對象，提出流程再造思路，開發了飛機工裝設計流程控制系統。

關鍵詞：工裝管理;數字化;流程控制系統

中圖分類號：V26? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 工裝數據與多維屬性

在飛機工裝的制造中基本工裝是二維圖紙的設計，之后利用三維模型進行分析，利用技術文件來體現公差、尺寸、結構、強度、壽命等屬性，最初的設計目標就是通過這些屬性進行工裝制造，裝配、使用和維護。在飛機的制造過程中，雖然飛機的種類多、零件多、結構復雜，但是也是有一些基本統一性的，對于這種統一屬性可以總稱為基于MBD飛機工裝設計的基礎。

（1）飛機工裝的工藝屬性。飛機工裝的工藝屬性是指飛機工裝與飛機設計環節的設計信息及制造環節的制造信息密切關聯。飛機工裝的工藝屬性主要體現在4點：①功能和裝配協調性;②基準傳遞的統一性;③飛機主要幾何模型的隨行性;④工程信息的繼承性。

（2）飛機工裝的設計屬性。在飛機裝配工裝的設計流程中，需要根據結構零件分析結果進行設計。

（3）飛機工裝的制造屬性。是指工裝設計最終轉化為實物的可制造性。

（4）飛機工裝的檢測屬性。工裝在飛機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構件的空間位置，位置確定才能保證對全坐標系進行檢測。

（5）飛機工裝的維護屬性。指工裝運輸、標識、涂飾、使用說明等維護信息。

（6）飛機工裝的管理屬性。工裝的管理屬性包括工裝號、工裝設計版次、審批、標識。

MBD技術是三維模型設計制造與管理及檢測信息的合理組合，主要表現為數字化制造、數字化協調、數字化檢測、數字化分析、產品數據管理等。MBD數字化的具體要求有數據的參數化、數據的結構化、數據的完整性、數據的可追溯性。

2 工裝成熟度管理

成熟度是指產品數字化模型定義的詳細程度與完整程度，某一登記的成熟度代表著產品數字化模型所達到的一定狀態。里程碑是指研制過程中一定階段內所達到的重要目標與事件進行控制。里程碑可以跨越幾個成熟度，具體關系如圖1所示。

2.1 成熟度管理目標

（1）總體上對數模的完成情況進行控制和跟蹤，為研制流程中的節點控制提供依據。

（2）確保產品數模的完整技術描述，保證相應生產過程有效銜接與控制。

（3）確保產品數據的預發放，為后續流程提供有效支持，提高產品一體化水平。

（4）用成熟度體現并行設計，并體現流程進度。

2.2 工裝成熟度

對于飛機工裝設計整個流程進行分析，可以是先提出需求，進行分析，工裝設計申請，工裝開始設計，最終工裝發放。

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～TML6七個不同等級。

TML0級：工藝人員提出設計條件，明確工裝的性能參數，產品屬性。

TML1級：工藝人員編制發放工裝指令，確定產品的工裝形式、基準面、工裝編號，協調要求等。

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、標注、表面處理滿足要求。

TML4級：在工裝的設計中設計人員需要通過仿真技術，人機結合仿真模型，仿真裝配過程。

TML5級：工裝設計完成之后，需要人員進行現場調試，同時質量人員還需要編寫測量程序。

TML6級：以上工作都結束之后，設計人員公布設計完成。

工裝開發的整個過程，隨著不同數據的輸入，設計的加深，工裝的設計也越來越難，同時在工裝開發過程中由于一些原因，頻繁地進行設計變更，設計的方向也會有所改變，所以在設計完成某個階段的時候，需要進行降級處理，這樣就會將設計過程降到某個起始點，為了控制成熟度升降級有序進行，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，由工裝設計項目組內部確定。3）由TML2升級到TLM2，TML4升級到TLM5，TML5升級到TLM6時，由裝配工藝人員，車間制造人員，相關專家進行評審，并作為是否升級的依據。4）由TML1降級到TLM0，TML3降級到TLM2，TML4降級到TLM3時，由工裝設計項目組內部確定。5）由TML2降級到TLM1，TML5降級到TLM4，TML6降級到TLM5時，由裝配工藝人員，車間制造人員，相關專家進行評審，并作為是否降級的依據。

3 數字定義與流程

3.1 數字定義

這個設計階段是工裝設計中的核心之一，它的作用是可以展現整個設計過程的結果，是最終的輸出環節。工裝設計中，通過MBD技術對工裝設計中的數據定義進行分析，把整個設計中不同方向的數據集中歸納到MBD數據集當中，這樣的做法使階段數據有了載體。MBD是基于模型的定義，是用集成的三維實體模型來表達產品定義信息的體系，MBD技術使工裝設計的數字化模型成為生產制造中的基礎數據。

3.2 流程模式

流程是指完成一件事、一項活動的全部過程，這一過程由一系列環節組成，各個環節之間有先后順序，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上才能繼續進行，設計流程大致經歷了串行設計、并行設計、協同設計3個階段。

3.2.1 串行設計

該階段各個活動的順序都是依次進行的，如果某一環節出現錯誤，到生產車間才能發現，此時須重新更改設計方案，這樣不僅會導致生產制造周期長、成本高，而且無法保證產品質量。

3.2.2 并行設計

要求各個階段的設計活動同時進行，在設計產品的同時，編制工藝文件、材料采購、設備采購等須同時進行，這樣大大地縮短了生產周。

3.2.3 協同設計

在并行設計的基礎上，充分利用計算機輔助設計功能，通過計算機、網絡來實現數據共享、數據關聯等，使各個環節之間的溝通更加順暢。

4 結論

飛機研制數字化手段是快速提升制造業水平的有效措施，是飛機制造的核心技術。飛機的制造過程中使用了大量工裝，隨著計算機輔助技術的發展，通過三維模型實現并行設計的工裝設計方法得到廣泛應用。飛機的結構要求多為大尺寸、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）。該文在飛機工裝數字化的背景下研究了工裝數據的多位數形，成熟度管理，流程控制技術。

參考文獻

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