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(fèi)用高并且和裝配人員的熟練程度都有直接關(guān)系。所以應(yīng)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(xiàng)目的研究項(xiàng)目的主要目標(biāo)是應(yīng)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(jìn)工藝設(shè)計(jì)和管理模式。使得工藝技術(shù)人員從繁瑣的重復(fù)性工作中解放出來，投入更多精力用于工藝改進(jìn)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(shí)時、準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)計(jì)劃和科學(xué)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(jī)發(fā)動機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用要求嚴(yán)格，其制造工藝也因其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和嚴(yán)格的要求而十分復(fù)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(jì)部門提供設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)到工藝編制、審批以及歸檔發(fā)放。
圖1 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(jì)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(jì)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(jì)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(yàn)的依賴，減少技術(shù)人員現(xiàn)場協(xié)調(diào)和指導(dǎo)。
實(shí)現(xiàn)方式：
1.在三維裝配環(huán)境中基于裝配BOM進(jìn)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(jì)報(bào)表。
改進(jìn)優(yōu)勢：
1.減少閱讀和分析二維裝配圖時間，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(zhǔn)確率；
3.減少各種匯總報(bào)表的時間，保證了數(shù)據(jù)的實(shí)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、平衡作，消除車間壁壘。
實(shí)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(jìn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)知識重用、經(jīng)驗(yàn)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(jìn)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(yàn)的依賴，減少技術(shù)人員現(xiàn)場協(xié)調(diào)和指導(dǎo)。
實(shí)現(xiàn)方式
1.制定對應(yīng)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(yīng)用成熟時，優(yōu)化工藝規(guī)程內(nèi)容和格式。最終實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)程針對工序和計(jì)劃、操作卡針對工步和操作。
改進(jìn)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(dá)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(jìn)生產(chǎn)效率和質(zhì)量；
（四）統(tǒng)一裝配、機(jī)加工藝標(biāo)準(zhǔn)
改變局限于紙質(zhì)和表格的裝配機(jī)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(shí)現(xiàn)方式
1.在結(jié)構(gòu)化工藝中定制裝配和機(jī)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(jī)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(yīng)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(jì)報(bào)表；
4.工人只打印本工序規(guī)程或作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行操作。
改進(jìn)優(yōu)勢
1.統(tǒng)一和規(guī)范裝配工藝設(shè)計(jì)過程和規(guī)程輸出格式。
2.改變原來機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理不便。
三、數(shù)字化裝配工藝實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)
裝配工藝設(shè)計(jì)是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)和裝配生產(chǎn)現(xiàn)場的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)，就是要有效連接數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)信息，通過創(chuàng)造性的工藝設(shè)計(jì)，為裝配生產(chǎn)現(xiàn)場的制造執(zhí)行提供必要和準(zhǔn)確的工藝技術(shù)信息。
（一）更方便地指導(dǎo)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(dǎo)書細(xì)化操作步驟，標(biāo)準(zhǔn)化操作步驟，為操作者提供更為直觀的可視化作業(yè)指導(dǎo)。
（二）方便裝配MES的管理：實(shí)現(xiàn)精細(xì)化科學(xué)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(jì)：提高工藝設(shè)計(jì)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(dǎo)書，提高裝配工藝設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性；
2)基于裝配BOM的裝配工藝設(shè)計(jì)，提高工藝編制效率和準(zhǔn)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(jì)準(zhǔn)確性；
四、裝配工藝數(shù)字化變革
先進(jìn)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(yīng)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(jìn)行評審后，工裝派工、非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備派工和細(xì)化工藝規(guī)程可并行開展，縮短等待時間以及工裝、非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)完成后工藝的更改。
2.漸進(jìn)明細(xì)：派工提前后工藝人員將有更多的時間細(xì)化裝配操作步驟，驗(yàn)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(jìn)行逐步細(xì)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(jì)，借鑒國內(nèi)外最優(yōu)的業(yè)務(wù)實(shí)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(zhǔn)確性，并最大化發(fā)揮工藝對裝配現(xiàn)場的指導(dǎo)作用，在引入作業(yè)指導(dǎo)書的同時，對傳統(tǒng)的裝配工藝規(guī)程進(jìn)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(xì)裝配作業(yè)指導(dǎo)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(jì)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(jì)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(xì)化裝配工藝規(guī)程即裝配作業(yè)指導(dǎo)書主要包括工步的流程圖、每個工步標(biāo)準(zhǔn)化的圖文并茂的詳細(xì)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(dǎo)。
（三）電子化管理與紙質(zhì)管理的業(yè)務(wù)有機(jī)結(jié)合
首先要實(shí)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(diǎn)，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(xiàng)目的可行性，必須要實(shí)現(xiàn)電子化管理與紙質(zhì)管理的業(yè)務(wù)有機(jī)結(jié)合：
1.在裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)內(nèi)，為長遠(yuǎn)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(zhǔn)確的報(bào)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(zhǔn)確的報(bào)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(yīng)的各種報(bào)表和統(tǒng)計(jì)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(shí)現(xiàn)提前派工，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；
2.簡化試制工藝規(guī)程，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；
3.工藝員在試制生產(chǎn)中，指導(dǎo)生產(chǎn)現(xiàn)場、獲取實(shí)際工藝經(jīng)驗(yàn)，保證批產(chǎn)工藝的正確性；
4.批產(chǎn)工藝符合裝配實(shí)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(dǎo)書，減少工藝員現(xiàn)場協(xié)調(diào)時間；
6.電子化管理實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一有效的管理；
實(shí)現(xiàn)管理數(shù)據(jù)共享、歷史追溯；減少人工維護(hù)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(shí)驗(yàn)技術(shù)、現(xiàn)代管理等技術(shù)的研究深入結(jié)合，實(shí)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(shí)施具有復(fù)雜性包括技術(shù)實(shí)施與人文等因素，文化的不同也削弱了人們認(rèn)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(jìn)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(shí)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(biāo)題：PDM系統(tǒng)數(shù)字化裝配工藝管理技術(shù)研究
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