裝配是產(chǎn)品整個生命周期中一個重要的環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的可裝配性及裝配質(zhì)量將直接影響著產(chǎn)品的成本和使用性能。在現(xiàn)代制造中，裝配時間約占成品制造時問的50%以上。同時產(chǎn)品的裝配依靠的手工勞動量大且費用高并且和裝配人員的熟練程度都有直接關(guān)系。所以應用數(shù)字化手段來提高裝配生產(chǎn)率和可靠性具有重要意義。
本項目的研究項目的主要目標是應用最新數(shù)字化、信息化技術(shù)，結(jié)合企業(yè)的具體情況和發(fā)展需求，改進工藝設(shè)計和管理模式。使得工藝技術(shù)人員從繁瑣的重復性工作中解放出來，投入更多精力用于工藝改進和技術(shù)創(chuàng)新；使得車問操作明確、規(guī)范，減少更改和返工，穩(wěn)定質(zhì)量；使得生產(chǎn)管理獲取實時、準確數(shù)據(jù)，實現(xiàn)精細計劃和科學管理。
一、裝配工藝業(yè)務(wù)原狀態(tài)
裝配業(yè)務(wù)是制造類企業(yè)的核心業(yè)務(wù)，其工藝將直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。由于飛機發(fā)動機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜，使用要求嚴格，其制造工藝也因其復雜的結(jié)構(gòu)和嚴格的要求而十分復雜。下圖描述了目前裝配工藝業(yè)務(wù)的整體流程。從設(shè)計部門提供設(shè)計數(shù)據(jù)到工藝編制、審批以及歸檔發(fā)放。
現(xiàn)階段裝配工藝業(yè)務(wù)流程
圖中指出工藝編制主要以查閱二維裝配圖紙、編寫工藝文檔、手工統(tǒng)計清單方式完成，工作量非常大，對工藝人員編制工藝提出很高要求，同時也對使用工藝文件生產(chǎn)的操作人員提出了很高的要求。對于新工藝人員或操作人員在短時間內(nèi)接收工作難度很大。因此需要在三維設(shè)計的前提下，裝配工藝編制需要從理解二維圖紙、編制文檔方式中解放出來，采用直觀的三維結(jié)構(gòu)化編制方式，提高工藝工作效率，保證產(chǎn)品裝配質(zhì)量。
二、裝配技術(shù)管理的需求分析
（一）改善工藝設(shè)計效率，提高正確率
通過創(chuàng)建面向工人的操作卡，規(guī)范和明確操作過程、穩(wěn)定質(zhì)量，減少對人員經(jīng)驗的依賴，減少技術(shù)人員現(xiàn)場協(xié)調(diào)和指導。
實現(xiàn)方式：
1.在三維裝配環(huán)境中基于裝配BOM進行工藝編制；
2.方便地獲取取相關(guān)聯(lián)的裝配過程圖示或模型；
3.自動輸出工藝規(guī)程和統(tǒng)計報表。
改進優(yōu)勢：
1.減少閱讀和分析二維裝配圖時問，創(chuàng)建三維操作卡片減少工人讀圖時間；
2.在三維裝配環(huán)境下改善了裝配工藝的可行性和準確率；
3.減少各種匯總報表的時問，保證了數(shù)據(jù)的實時性和正確性。
（二）整合工藝技術(shù)資源
通過統(tǒng)一調(diào)度裝配廠車間工藝技術(shù)人員、有效利用、平衡工作，消除車間壁壘。
實現(xiàn)方式：
1.工藝人員以唯一用戶名登錄，在系統(tǒng)中接受任務(wù)，在統(tǒng)一界面環(huán)境中工作，數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中管理和共享；
2.系統(tǒng)以用戶和角色進行管理，與物理位置無關(guān)；
3.結(jié)構(gòu)化工藝支持多人同步、協(xié)同工作。
改進優(yōu)勢：
1.有效利用工藝技術(shù)資源，平衡工作量；
2.在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)知識重用、經(jīng)驗共享、技術(shù)交流；
3.方便車間之間調(diào)配生產(chǎn)任務(wù)，平衡生產(chǎn)，有效利用生產(chǎn)資源。
（三）改進工藝規(guī)程的適用性和可視性
通過創(chuàng)建面向工人的操作卡，規(guī)范和明確操作過程、穩(wěn)定質(zhì)量，減少對人為經(jīng)驗的依賴，減少技術(shù)人員現(xiàn)場協(xié)調(diào)和指導。
實現(xiàn)方式：
1.制定對應工步的操作卡格式使內(nèi)容規(guī)范；
2.用圖形、圖片、模型、動畫等多種直觀、便捷的方式表示操作過程；
3.在操作卡應用成熟時，優(yōu)化工藝規(guī)程內(nèi)容和格式。最終實現(xiàn)工藝規(guī)程針對工序和計劃、操作卡針對工步和操作。
改進優(yōu)勢
1.改變純文字工藝表述方式，提供可視化的三維工藝信息表達方式，方便操作人員理解；
2.從長期和總體上減少工藝人員工作量，改進生產(chǎn)效率和質(zhì)量；
（四）統(tǒng)一裝配、機加工藝標準
改變局限于紙質(zhì)和表格的裝配機加工藝不統(tǒng)一的方式，建立適合于電子化和信息化，面向工藝、工序?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)化工藝編制方式。
實現(xiàn)方式：
1.在結(jié)構(gòu)化工藝中定制裝配和機加兩種工序類型，在一個工藝中可以包含兩種工序類型，但每種工序類型中值描述裝配或機加的操作；
2.定義不同的數(shù)據(jù)輸入格式和內(nèi)容，根據(jù)不同工序的需求輸入相應內(nèi)容；
3.系統(tǒng)自動從各工序中獲取信息生成所需統(tǒng)計報表；
4.工人只打印本工序規(guī)程或作業(yè)指導書進行操作。
改進優(yōu)勢：
1.統(tǒng)一和規(guī)范裝配工藝設(shè)計過程和規(guī)程輸出格式。
2.改變原來機加規(guī)范格式不能滿足裝配工藝的需求，致使輔料、工藝件等信息在備注中隨意填寫，造成計算機系統(tǒng)處理不便。
三、數(shù)字化裝配工藝實現(xiàn)的目標
裝配工藝設(shè)計是連接產(chǎn)品設(shè)計和裝配生產(chǎn)現(xiàn)場的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實現(xiàn)數(shù)字化裝配工藝設(shè)計，就是要有效連接數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計和裝配生產(chǎn)現(xiàn)場的制造執(zhí)行，即充分繼承和利用數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計信息，通過創(chuàng)造性的工藝設(shè)計，為裝配生產(chǎn)現(xiàn)場的制造執(zhí)行提供必要和準確的工藝技術(shù)信息。
（一）更方便地指導現(xiàn)場工人的使用：穩(wěn)定質(zhì)量，減少人為因素影響
1.不同部門對工藝有不同的需求，針對不同的要求為不同部門提供工藝信息。
2.通過裝配作業(yè)指導書細化操作步驟，標準化操作步驟，為操作者提供更為直觀的可視化作業(yè)指導。
（二）方便裝配MES的管理：實現(xiàn)精細化科學管理
1.結(jié)構(gòu)化工藝有效支持與MES的集成。
2.通過集成提供裝配MES必要的數(shù)據(jù)，MES為現(xiàn)場生產(chǎn)提供更為精確的服務(wù)。
3.三維結(jié)構(gòu)化裝配工藝設(shè)計：提高工藝設(shè)計可行性和編制效率
(1)基于三維和可視化的技術(shù)的作業(yè)指導書，提高裝配工藝設(shè)計準確性；
(2)基于裝配BOM的裝配工藝設(shè)計，提高工藝編制效率和準確性；
(3)基于工藝知識庫、資源庫，提高工藝編制效率；
(4)通過電子化的審批和更改管理，提高工藝編制效率；
(5)通過后續(xù)的裝配工藝仿真，提高裝配工藝設(shè)計準確性；
四、裝配工藝數(shù)字化變革
先進的系統(tǒng)需要有配套的管理流程才能發(fā)揮出起作用，加速企業(yè)創(chuàng)新，提升企業(yè)競爭力。在上述新的業(yè)務(wù)流程中主要包含了三個方面的變革，即工藝流程的變革、工藝文件的變革以及電子化。每一種變革都會給工藝規(guī)劃和應用帶來更高的效率。
（一）工藝流程的變革
流程的變革主要包括兩個方面：
1.并行工程：在工藝路線規(guī)劃完成并進行評審后，工裝派工、非標準設(shè)備派工和細化工藝規(guī)程可并行開展，縮短等待時間以及工裝、非標準設(shè)備設(shè)計完成后工藝的更改。
2.漸進明細：派工提前后工藝人員將有更多的時間細化裝配操作步驟，驗證操作以避免錯誤。并且可根據(jù)試制和批產(chǎn)不同的階段進行逐步細化。試制一定數(shù)量后工藝規(guī)程的內(nèi)容將大大豐富，正確性將大大提高。
（二）工藝規(guī)程的變革
為了真正有效利用結(jié)構(gòu)化裝配工藝設(shè)計，借鑒國內(nèi)外最優(yōu)的業(yè)務(wù)實踐，徹底改變裝配工藝技術(shù)科和裝配現(xiàn)場的管理模式，最終提高裝配工藝編制的效率和準確性，并最大化發(fā)揮工藝對裝配現(xiàn)場的指導作用，在引入作業(yè)指導書的同時，對傳統(tǒng)的裝配工藝規(guī)程進行改造。
原有的工藝規(guī)程根據(jù)不同部門對工藝的使用需求可以分為兩部分，即概要工藝規(guī)程和詳細裝配作業(yè)指導書。
1.概要工藝規(guī)程由裝配工藝規(guī)程簡化成為工藝路線規(guī)劃，主要包括工藝路線、各種目錄，主要用于調(diào)度部門指定生產(chǎn)計劃，領(lǐng)用零件、資源使用。一個或多個部件編制一本。主要用于為各管理部門和生產(chǎn)現(xiàn)場提供管理和生產(chǎn)作業(yè)計劃所必要的信息；針對裝配BOM中的每個組件，將建立一本工藝規(guī)程。
2.細化裝配工藝規(guī)程即裝配作業(yè)指導書主要包括工步的流程圖、每個工步標準化的圖文并茂的詳細操作步驟、使用的資源清單等信息。每一個工序生成一本，直接供操作人員使用，直觀清晰的向操作人員說明裝配操作過程，真正成為現(xiàn)場工人現(xiàn)場操作的唯一指導。
（三）電子化管理與紙質(zhì)管理的業(yè)務(wù)有機結(jié)合
首先要實現(xiàn)裝配工藝業(yè)務(wù)的電子化管理，并為后續(xù)生產(chǎn)現(xiàn)場的無紙化管理奠定基礎(chǔ)。因此要盡量遵循電子化管理的特點，尤其是工藝規(guī)程和各種匯總目錄的更改方面。但在目前業(yè)務(wù)現(xiàn)狀下，紙質(zhì)管理模式在其他管理部門和生產(chǎn)現(xiàn)場不可能立即取消。為了保障項目的可行性，必須要實現(xiàn)電子化管理與紙質(zhì)管理的業(yè)務(wù)有機結(jié)合；
1.在裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)內(nèi)，為長遠考慮，盡量遵照電子化管理的方式與手段，例如：將只存在版本管理和換版更改，始終輸出最新的最準確的報表，不存在換頁和劃改的方式；
2.在與外部管理部門和生產(chǎn)現(xiàn)場的紙質(zhì)提供資料和更改資料時，直接利用系統(tǒng)輸出的最新、準確的報表和更改單，由人工選擇合理的紙質(zhì)的換版、換頁和劃改方式和打印的內(nèi)容；
3.通過與裝配MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的集成，逐步簡化和取消相應的各種報表和統(tǒng)計目錄，以減少電子化管理與紙質(zhì)管理不一致而給工藝員增加的不必要的工作。
（四）變革收益
1.實現(xiàn)提前派工，縮短生產(chǎn)準備周期；
2.簡化試制工藝規(guī)程，縮短生產(chǎn)準備周期；
3.工藝員在試制生產(chǎn)中，指導生產(chǎn)現(xiàn)場、獲取實際工藝經(jīng)驗，保證批產(chǎn)工藝的正確性；
4.批產(chǎn)工藝符合裝配實際，更加直觀明確，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量：
5.直觀明確的作業(yè)指導書，減少工藝員現(xiàn)場協(xié)調(diào)時間；
6.電子化管理實現(xiàn)設(shè)計、工藝、生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一有效的管理；實現(xiàn)管理數(shù)據(jù)共享、歷史追溯；減少人工維護和紙張使用，節(jié)約成本；
五、結(jié)束語
數(shù)字化裝配技術(shù)的研究必須與工藝技術(shù)、實驗技術(shù)、現(xiàn)代管理等技術(shù)的研究深入結(jié)合，實現(xiàn)生產(chǎn)模式和方法的轉(zhuǎn)變。不過數(shù)字化技術(shù)的實施具有復雜性包括技術(shù)實施與人文等因素，文化的不同也削弱了人們認知度，使得相關(guān)人員無法在傳統(tǒng)的觀念中釋放出去，無法吸收先進的裝配理念，不過，如今我國行業(yè)內(nèi)航空制造行業(yè)對數(shù)字化裝配技術(shù)都有著非常迫切的需求，相信隨著數(shù)字化裝配技術(shù)向著實用化方向的發(fā)展，其將發(fā)揮更加重要的作用。
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本文標題：PDM系統(tǒng)數(shù)字化裝配工藝管理技術(shù)研究
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