面向复杂产品的离散装配过程控制与管理系统

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1、面向复杂产品的离散装配过程控制与管理系统针对复杂产品的装配数据管理分散，生产现场的装配数据可视化和实时化程度不高的问题，引入工作流管理技术，构建了一个面向复杂产品的计算机辅助装配过程控制与管理系统，建立了该系统的体系结构、功能结构和运行流程。研究了基于装配BOM的静态装配数据管理、基于流程的动态装配数据管理、装配工艺报表格式化输出和装配现场实时可视化监控等关键技术。该系统以装配工艺流程为核心，有效地实现了流程化的装配工艺设计、装配车间的计划调度和实时监控、装配数据的实时采集与统计分析，为离散型装配企业提供了一个统一的精细化装配管理解

2、决方案0 引言   复杂产品是指客户需求复杂、产品组成复杂、产品技术复杂、制造过程复杂、项目管理复杂的一类产品，如航天器、飞机、复杂机电产品、武器系统等。复杂产品装配是典型的离散型装配，具有研制周期长、零部件组成数量庞大、涉及的专业领域广、以手工装配作业为主、单件小批量生产等特点。装配是复杂产品生产的最后环节，也是最为重要的环节之一，实现复杂产品的装配过程科学管理与监控，可显著提高其产品的生产效率和装配质量。   近年来，国内外相关研究机构从装配数据管理、装配工艺设计和装配车间看板技术等方面开展了相关研究，但是从学术界的理论研究和工

3、程应用角度来看，仍然有如下问题值得关注：   1）装配执行现场的装配过程和装配数据集成管理问题。在装配数据管理方面，目前国内研究主要聚焦于产品静态装配数据的组织结构以及BOM视图之间的映射和转换方面，缺乏对产品装配过程中的装配数据动态演变过程模型的研究，装配数据管理和过程管理相脱节。   2）生产现场的装配工艺信息可视化展示和工艺执行过程中的实时监控问题。在车间现场的装配工艺展示形式上，目前国内工程中常采用卡片式的装配工艺卡片（例如天河CAPP的工艺卡片）来指导现场装配，这种集成卡片式的装配工艺规程主要依靠自然语言进行工艺内容的描述

4、，辅之以一定数量的二维装配示意图，这种方式导致了对装配工艺的描述不形象、不直观、不规范，造成了装配工人不易快速准确地理解装配工艺，严重影响产品的装配质量和效率。在装配车间的工艺执行管理方面（即装配车间的生产调度方面），现有MES系统基本上专门针对装配车间的解决方案，普遍缺乏准确、及时、完整的数据采集与信息反馈机制,在底层数据的实时采集、多源信息融合、复杂信息处理及快速决策等方面较为薄弱，导致生产现场的数据（包括工艺数据、管理数据、齐套数据等）比较分散，可视化和实时化程度不高的现状，管理人员和操作者很难实时、快速查看到自己所需的数据和

5、内容。   针对目前国内外的大多数研究成果还不能满足复杂产品装配现场数据管理集成化、过程监控实时可视化和精细化要求的现状。笔者结合航天复杂产品的工程实践，提出了一种基于流程的产品装配过程控制与管理技术，同时设计并开发了面向生产现场的复杂产品计算机辅助装配过程控制与管理系统VPPC（VisualProductionProcessControl&Management），为装配现场的实时监控和数据集成管理提供了一条新的途径。1系统的总体结构   基于工作流的计算机辅助装配过程控制与管理系统的工作流程如图1所示，该方法主要包括装配工艺设计层

6、、车间作业计划制定层、车间作业计划执行层三部分。1.1装配工艺设计层   装配工艺设计层主要包括工艺准备计划调度、装配BOM构建、基于流程的装配工艺设计三部分，其中基于流程的装配工艺设计是核心。   1）工艺准备计划调度：工艺师在装配工艺设计之前，首先应接收工艺准备计划指令，并排定所有装配工艺文件的完成时间和完成人。   2）装配BOM构建：工艺师在接收到装配工艺准备指令后，在产品设计BOM的基础上，建立统一的产品装配BOM，并确保相应产品节点下所有信息的完整，为后续的装配工艺设计奠定数据基础。   3）基于流程的装配工艺设计：工艺

7、师按照时间节点完成装配工艺文件的编制，并提交审签。 图1 基于工作流的计算机辅助装配过程控制与管理系统的工作流程示意图   复杂产品的装配工艺由一个串（并）联混而成的装配工序链组成。复杂产品装配作业前，通常要绘制产品的装配工艺流程图，并按工艺流程图组织装配工作。结合复杂产品装配工艺设计与装配作业的特点，提出了一种基于流程的装配工艺设计方法，该方法由装配工艺流程图生成、装配节点的信息加载和装配工艺报表输出三部分组成。   装配工艺流程图生成，是指针对每一个具体型号的产品，创建一个与该产品相对应的装配工艺流程图。装配工艺流程图反映了装配

8、单元的划分和隶属关系、零部件的装配顺序、平行工作内容及检验项目等。装配流程图由主标题栏、装配节点、汇合节点、开始节点、结束节点和节点连线组成，其中装配节点包括关键工序节点和普通工序节点。每个装配节点都具有额定工时，装配节点表示了装配工