复杂产品装配执行过程数字化技术_产品创新数字化(PLM)_综合_69.doc

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1、复杂产品装配执行过程数字化技术_产品创新数字化(PLM)_综合   随着机械产品的复杂性越来越高，其对功能和性能指标的要求不断提高，先进制造技术在复杂制造中的作用越来越重要。装配是制造过程中的最后一个环节，也是一个重要环节，采用数字化手段来提高装配设计和制造的效率和质量是先进制造技术的重要发展方向之一。   目前国内的数字化技术在装配过程的研究和应用基本上集中在设计环节，称之为数字化预装配，主要是面向装配的设计(Designforassembly，DFA)方法。从设计角度，DFA是实施并行工程的支撑技术，对缩短产品开发周期、提高设计质量、降低装配成

2、本具有显著作用。从根本上讲，这些作用是通过验证和改进产品的可装配性体现出来的。数字化装配强调装配对设计的影响，但是在制造阶段的实际装配与设计阶段的装配状态还是有较大区别。数字化技术在装配执行过程中的应用还比较少见，只有在装配工艺设计领域有一些局部应用，例如采用CAPP系统进行装配工艺的设计等。在装配执行的现场，还有很多可以采用数字化手段进行改进的方面。例如，采用数字化手段提高装配工艺的可理解性，进行装配过程的数字化控制，将装配的质量控制与装配过程进行结合，进行数字化选配等。   本文以复杂产品的装配现场控制为目标和应用实例，开发了一个适用于装配执行

3、过程的数字化管理平台系统。系统的主要目标是提高装配工艺的可理解性，实现装配进度跟踪和控制、数字化选配、装配质量控制等。1系统框架   1.1系统需求分析   在既定的产品设计方案和加工技术水平条件下，装配的质量和工作效率对于产品的最终质量、性能一致性和生产效率具有重要的影响；在上游加工过程中耽搁的工期也需要在装配环节弥补回来；在上游加工环节所产生的质量问题也需要在装配环节进行及时地发现和解决。而目前在复杂产品，例如汽车发动机、航空发动机等的装配制造过程中，如下问题的存在制约着装配工作质量和工作效率的进一步提高。   工艺精益化程度不足。相对于复杂产

4、品，现有装配工艺从内容和形式上讲，其细化程度、可理解性、指导性还需进一步提高。装配工艺规程的描述主要依靠自然语言，辅之以一定的二维装配示意图。由于对装配过程的描述不够形象直观，装配环节经常会出现错装和漏装事故。   过程管理和质量控制粗放。复杂产品的生产多呈现多品种、小批量特点，同时装配是上游机加制造和下游产品维修保修的中间环节，常规MES系统在此环节应用存在诸多不适因素。装配环节的质量控制多以人工调度为主，任务下达和信息反馈不及时；而质量控制仍然以纸面质量卡片为主，不利于质量的精益化控制和质量信息的统计分析和预测。   多种信息化系统形成孤岛。在

5、装配制造环节，PDM/CAD系统产生的CAD模型、CAPP系统产生的工艺BOM、ERP系统管理的MBOM等数字化信息在装配现场汇集，而这些系统间缺乏清晰的数据接口和统一的管理发放平台，造成数据版本管理混乱，产品的技术状态维护困难等问题。   1.2应用框架设计   为解决上述问题，本文提出了一个面向复杂产品的装配执行数字化系统(Assemblydigitalsystem，ADS)，其管理范围涵盖了装配生产现场的3条主线，即：工艺精益化、质量控制和生产监控，如图1所示。图1ADS系统流程   在工艺精益化主线中，系统从企业现有的PDM/CAD系统中导

6、入产品和部件的三维装配模型，根据从装配CAPP系统中导入的工序、工步等信息，将产品级和部件级的三维装配模型转换为基于工步的装配过程仿真模型。在现有装配工艺的基础上，根据从车间装配现场总结的装配经验和知识、以及通过装配／试验集成获得的装配知识，来进行装配工艺的精益化，从而更好地指导装配现场的操作。   在质量控制主线中，将工艺BOM(Processbillofmaterial，PBOM)与质量BOM(Qualitybillofmaterial，QBOM)进行关联集成，并通过数字化的检验控制技术，严格落实质量控制要求，同时进行了数字化质量信息采集，便于

7、进行后续的质量分析和预测。   在生产监控主线中，通过任务BOM(Taskbillofmaterial，TBOM)将制造BOM(Manufacturebillofmaterial，MBOM)，PBOM，QBOM以及制造资源进行关联集成，并通过可定制的工作流将任务发布到装配环节中的各相关角色的工作台面上，以装配任务的“推送”机制保证装配工作的调度和监控。   ADS系统总体架构如图2所示。   ADS系统分为若干层。从低向上依次为：数据库层、网络和数据访问接口层、基础对象和业务逻辑层、应用模块层、以及系统门户层。底层为数据库层，其中包含了系统运行前所

8、配置的静态数据、系统过程中所产生的动态数据等。例如优配模型、装配任务、履历信息等。网络和数据访问接口层采用了标准的TCP/