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协同设计在飞机装配上的应用

2017/1/2    来源:互联网    作者:王阿平      
关键字:飞机  装配  协同设计  
从飞机装配的数字化需求出发,分别介绍数字化装配工艺设计和装配过程管理两个阶段的技术发展现状;重点阐述了装配工艺设计与装配管理协同设计的理念,从现状介绍、需求分析、方案规划等方面进行详细介绍。

    飞机的研发过程是一项涉及学科非常多,环节非常繁琐的系统工程,需要根据试飞性能和综合表现,对飞机不断进行结构改进,工艺改进,故障排除改进来调整实物状态,如何在研发批次飞机装配过程中进行装配工艺与装配过程管理协同设计,通过数字化手段实现灵活的工艺设计和准确的实物状态管理,是整机研发过程中的基础需求,也是为综合评价整机质量,评估结构改进措施,优化结构提供基础保障的重要任务之一。

一、现状

    装配工艺设计和装配执行管理作为最终装配的两个阶段,采用的数字化手段一直在各自独立发展。装配工艺设计方面,CAPP辅助工艺设计平台、公差预测等都被广泛应用于飞机装配工艺设计制造执行系统逐步被越来越多的国内外飞机制造企业所应用。而协同设计在飞机装配工艺和装配过程管理还停留在原始阶段。

二、协同设计需求

    典型I向数字化设计制造流程可分为3个阶段,包括数字化产品设计,数字化装配工艺过程和生产制造执行3个阶段,对于生产线批量产品来说,这种流程的运行是单向且稳定的。

    1.结构设计方面

    飞机研发一直是多改进手段并行,即使同一机型不同架次之间也可能由于结构完善和故障排除等改进措施而使结构不同。这种持续不断的改进对装配工艺设计的继承性祀陕速性提出更高要求。同时这种装配工艺必须迅速传递到装配过程管理中,这就需要装配工艺设计与装配过程管理的快速协同。

    2.工艺设计方面

    飞机装配工艺设计还处于探索阶段,装配路径的调整、新工序的改进、新工艺方法的设计都存在极大的不确定性和不稳定性,装配工艺设计必须适应工艺改进的需求,对于装配工艺设计的灵活性提出明确要求。同时,装配BOM如何快速继承设计BOM,工艺方案如何快速传递到装配执行过程等也都需要高效的协同平台来实现。

    3.定制的装配要求方面

    飞机的研制过程是不断根据试验和试飞表现进行更改的过程,可能因为不同的试飞表现而更换调整部分组件或实施部分工艺,这就需要装配工艺设计需要满足维修性和保障性的需求,在装配路径规划和工序规划时具备充分的灵活性。同时,这种频繁变化的装配工艺要求也需要落实到装配过程执行,需要两者的协调一致。

    综上可知,无论结构设计方面,还是工艺 计或定制架次装配要求方面,对于装配工艺与装配过程管理的协同设计都提出了迫切要求。

三、协同设计方案

    飞机研发单位在进行数字化装配平台的建设规划时,根据飞机装配任务特点,从装配工艺设计和装配过程管理两个方面进行协调设计和同步规划。利用飞机总体设计部门提供的结构化设计BOM,在装配工艺设计平台中进行结构化的装配BOM设计和工艺设计,使得各架次定制的装配需求能够顺利准确的实现,并满足互换性、维修性、可生产性等不同方面的需求。

    1.装配工艺设计

    装配工艺设计可以分为3方面的能力建设:工艺设计、工装设计和工艺仿真。工艺设计需要增强适合三维结构设计条件先的工艺设计,从工艺规划、工艺设计、工艺文件发放、执行效果等几方面实现三维设计能力。工装设计需要适合多状态条件下的快速工装设计系统,提高工序设计效率,提高工装的适应能力,提高工装部件的重复使用能力。工艺仿真使用虚拟装配技术、人机工程技术,在工艺设计阶段验证结果设计的可装配性。

    2.装配过程管理

    采取流程化管理的模式,从装配设计、任务分发、装配过程管理,零件管理、设备工装管理,统计分析等方面,将研制工作和管理工作流程化,通过软件的辅助控制功能,保证流程的正确执行,进而最终保证工作质量。涵盖基础数据管理、计划管理、生产准备管理、现场作业管理、现场问题管理、故检管理、维修管理、条码管理、故障管理、工装工具管理、设备管理、装机技术状态管理、等业务流程管理的一体化。

    3.协同设计基础

    同设计过程中,装配工艺规程与装配BOM的结构化对应关系是协同设计的基础。其中,理想的装配BOM是包含“父子”装配关系的分层次的目录形式,这种关系与装配工艺规程结构对应。这种结构化的对应,一方面可以适应新装配工艺设计陕逮性的要求,可以有针对性地进行工艺更新和编制;另一方面可以满足单架次定制装配的任务特点,当每次的装配分解要求层次随意更改时,能够实现装配BOM和技术要求的快速调整,适应装配过程多变的特点,利于现场项目执行的工艺人员在实际操作中执行并监督制造过程。协同设计将飞机装配分解过程的所有设计和管理工作数字化、流程化、透明化,实现业务流程的自动流转,实现过程可控、信息可追溯,进度可把握,提高执行效率。同时,实现上下游信息的快速传递和更改驱动,提高更改和迭代速度。

四、目前建设情况

    目前,国内在装配工艺设计与装配过程管理方面协同设计处于起步阶段,运行的制约主要有如下几个方面。

    1.缺少结构化的工艺规程

    由于种种原因,辅助工艺设计方面的软件平台没有开发完成,系统无法继承结构化的工艺规程,无法在继承的基础上修改工艺指令,工艺指令的编制需要独立进行。这种制约也恰恰反映了协同设计的重要性。

    2.装配BOM有待完善

    设计BOM转化为装配BOM的过程需要持续改进,在实际现场工艺和装配的执行过程中,目前无法按照实物状态控制的目标实现对于实物状态控制的相关流程。

    3.硬件条件影响

    系统设计目标是对于现场所有装配流程执行过程的签署、数据记录、问题反馈等进行电子签署。但是由于工位计算机、条码打印、条码扫描和工卡等硬件没有完全落实到位,导致系统设计仍然是老方法和新方法并行,没有实现实物的唯一性控制和跟踪。

五、结束语

    本文探讨了数字化装配工艺设计和装配过程管理的协同设计概念和方案,面向飞机装配的全过程,以结构化的工艺实现技术到实物状态的传递和管理,提高工艺设计和装配过程的快速性,有效性和准御注。但由于目前协同设计处于规划设计中,后续理解分析还会不断提高。但不可否认的是,装配工艺设计与装配过程管理的协同设计,对于提升研发阶段的整机技术水平和管理水平都将具有重要意义。

责任编辑:马倩
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