基于模塊的飛機裝配工藝+技術研究

田文昊 李浩 黨佳豪 洪建強

摘 要：飛機裝配作為飛機研究開發的重要環節，具有多學科領域、協調精度要求高、勞動強度大等特點。現在國內很多航空公司都采用未模塊化的組裝方式。分析未模塊化飛機裝配方式，提示先進的模塊化飛機裝配理念，模塊化設計、組裝模塊的定義、組裝結構樹的構建、組裝指令庫的管理、基于配置，重點描述了符合組裝命令的五種重要技術。

關鍵詞：非模塊化裝配;模塊化裝配;裝配結構樹;裝配指令庫;匹配

1飛機裝配工藝技術

現代民機開發中的“設計一個產品”的思想不是不能滿足市場需求，而是通過構建模塊化產品的結構、控制產品結構、加快速度開發新產品達成產品系列化和多樣化的目標。面向零部件的設計已經不滿足現代民機系列化的需要。模塊化部件的設計技術全面發展，在部分模型的開發中得到了大規模的應用。

1.1非模塊裝配工藝技術

在飛機的傳統生產活動中，產品的設計和組裝過程還沒有模塊化的概念，傳統的非模塊化組裝過程與對產品設計部件的定義和工廠的實際組裝過程的組裝工位劃分不對應需要對多個零件進行有序、合理的分配，進一步形成物理零件，然后交付組裝組裝。部分零件在進入綜合組裝之前，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，飛機進入綜合組裝后，大部分的零件都是單品組裝在飛機上。容易造成大量的返工和成本損失，飛機的產品質量和開發周期受到嚴重影響。

1.2模塊化裝配工藝設計技術

模塊化組裝過程與以往的組裝過程（圖1）相比，工程設計者根據組裝請求事先參加設計者的產品設計工作，協助設計者對組裝過程的流程進行產品模塊的劃分，使實物的部件構成與設計的部件定義一致根據組裝模塊的定義原則定義完成機組裝模塊，通過整個過程的模擬驗證組裝模塊之間的交付關系，最終組裝構成結構樹。組裝結構樹定義了各組裝模塊實際生產活動所需的產品設計模塊、工具/設備、組裝關系、人員、生產周期、品質要求等信息，將組裝結構樹定義為企業的生產組織、成本管理、項目管理、作為質量管理活動的支持平臺。另外，組裝模塊在生產結構中是相對獨立的單元，可以獨立組裝，通過更新重復自身的性能，可以提高產品整體的性能，不影響產品的其他模塊。

2模塊化組裝工藝技術的要點

2.1模塊設計

飛機制造業為了迅速應對客戶的各種需求，需要發售系列化產品，實現產品結構的平坦化，提高產品數據的再利用性。作為飛機研發和生產的一環，設計模塊不是單一的部件，而是作為最小操作單元，簡化設計、技術、生產等階段的管理復雜性，提高合作效率。設計模塊由CI/CS/DM構成，配置項目（ConfigrationItem、CI）表示飛機的結構或功能的一個單元。配置（CS）代表CI的設計狀態，并存儲分配給CI的設計需求和方案。設計模塊（DesignModule，DM）是飛機設計模塊的技術包管理節點，并安裝飛機的三維設計模型。這種產品模塊設計是模塊化組裝的前提和基礎。

2.2組裝模塊的定義

技術設計者事先參與產品設計，協助設計者對組裝過程中的產品模塊進行劃分，使實物的零件構成和設計的零部件定義一致，在產品數據模型的設計達到一定成熟度階段后，制造企業制定工程總方案計劃組裝完成機所需的站立位置。基于組裝過程及其工作內容，將對應于所確定的組裝站的所需資源定義為組裝模塊，組裝站是實際存在的物理站，一個組裝模塊對應于一個組裝站。組裝模塊反映對應的組裝站的所有制造資源和數據，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。組裝模塊是獨立的生產單元，是開展技術、品質、成本、生產等的基本單位。

2.3組裝結構樹的構建

組裝模塊的定義完成后，需要構建組裝結構樹。這反映了整個結構狀態下組裝站的扁平化結構樹。在組裝結構樹中，由組裝模塊定義所有模塊的所有結構狀態，參與組裝的設計數據、制造資源及制造過程是生產組織的唯一數據源。組裝結構樹可以表示組裝模塊之間的交付關系（并行開工，并行開工），構筑結構樹的前提是要求組裝站模塊化，組裝站內組裝的DM完全一個設計模塊不能分割成多個組裝模塊進行組裝。這需要制造工序部門與組裝模塊的定義原則和設計部門的設計計劃工作同步開展工程計劃工作，在考慮分工/組合的基礎上，更科學地計劃產品結構和設計/制造分工。制造過程部門需要實際參與設計工作。初期加入CI的定義，以免后期引起制造環節產品模塊的重構。CI和DM的關系在一個CI下有多個DM，其中一個DM只能對應于一個CI。

2.4組裝工序指令庫管理

現在的階段，飛機制造企業的組裝指令管理方式是根據有效性加上版本進行管理。設計變更發生的情況下，過程人員需要新的制造工序指令，發行變更書，發出補充命令進行變更并貫徹到底。模塊化組裝工藝技術使用組裝過程指令庫來管理組裝指令，以飛機機型為大類、AOL為單位，以映射關系為脈絡來組裝存儲指令，組裝指令在庫內沒有架回有效性，最新版本有效適用于所有結構狀態。在模塊化的設計模式中，根據“部件編號交換”的原則，DM沒有有效性的設定，以構成圖為基準組織生產活動。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。發生設計變更時，通過在AOL節點下新建AO或升級AO，徹底進行設計變更，新AO與部件或組件建立映射關系。組裝指令庫只輸入發布狀態的AO。

2.5根據組合構成整合組裝指令

如上所述，過程設計者在制作組裝命令時，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系。該映射關系是根據配置在組裝指令庫中的構成來匹配組裝命令的關鍵。設計部門發布了單架次結構圖后，流程部門在接收到結構結構構成書后，系統首先基于結構結構結構中的CI精密定位組裝模塊，根據DM和DM頂層圖號在組裝指令庫中進行AO比率完全匹配或部分匹配與當前配置所擁有的DM相對應的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，過程設計者對當前配置的新設計模塊進行過程設計工作，并創建的組裝指令的入庫管理。

結論

如上所述，采用先進的模塊化組裝工藝技術，改變傳統的生產模式，以組裝模塊為基本單位開展技術、品質、成本、生產等工作，通過模塊化的工作包來組織生產企業迅速適應市場多樣化的需求，簡化協調關系，促進多個共同制造模式的發展。實現企業過程數據的再利用，增加知識的積累。實現工藝結構、生產結構的平均化，提高企業管理、技術管理、生產管理的精度。

參考文獻：

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