飛機總裝脈動生產(chǎn)線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

馬華　顏蕙　施翔晶　聶鑫

【摘? 要】在分析總結(jié)我國飛機裝配脈沖生產(chǎn)線發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探索了裝配制造系統(tǒng)智能化建設(shè)、數(shù)字裝配技術(shù)、物流系統(tǒng)設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)。分析表明，基于輕量化思想的飛機裝配脈沖生產(chǎn)線已成為中國新型飛機生產(chǎn)模式，滿足了飛機裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)化和輕量化的要求。同時，對飛機總體裝備推進(jìn)生產(chǎn)線技術(shù)發(fā)展的研究可以為我國飛機制造企業(yè)建設(shè)合適的推進(jìn)生產(chǎn)線提供思路。

【關(guān)鍵詞】總裝脈動生產(chǎn)線;數(shù)字化裝配技術(shù);制造體系;物流系統(tǒng)

前言

飛機裝配數(shù)字脈沖生產(chǎn)線可以大大提高飛機裝配的速度和質(zhì)量，是實現(xiàn)飛機制造穩(wěn)定發(fā)展的重要手段。用于飛機裝配總量的數(shù)字脈沖生產(chǎn)線可以改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，并在各種飛機制造規(guī)格中得到廣泛應(yīng)用。此生產(chǎn)線參考了流式制造生產(chǎn)線工序，并按生產(chǎn)率移動物料。組裝過程比傳統(tǒng)生產(chǎn)線更流暢、更簡單，有助于縮短組裝周期和滿足客戶需求。

一、脈動生產(chǎn)線概念

脈沖裝配線最初是從福特移動生產(chǎn)線創(chuàng)建的，是連續(xù)移動裝配線的過渡階段，其核心是變電站的位置、靈活管理和裝配。整個生產(chǎn)線由脈動機體、物流系統(tǒng)、視覺管理系統(tǒng)和技術(shù)支持組成。它涵蓋了整個裝配過程、建模和仿真、管理信息系統(tǒng)和硬件平臺的四個部分?？偨M裝流程：包括工作站管理和底層數(shù)據(jù)管理。具體而言，通過采用合并、重組和簡化方法優(yōu)化現(xiàn)有流程的分解，可確保每個臺站的均衡運行;并通過EBOM、PBOM和MB m0m對底層數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字管理。建模和模擬優(yōu)化技術(shù)：主要包括生產(chǎn)流程規(guī)劃設(shè)計、生產(chǎn)線建模和模擬優(yōu)化。硬件平臺開發(fā)：包括脈沖全球裝配智能生產(chǎn)平臺、組件自動對接、移動精密技術(shù)、飛行控制系統(tǒng)智能測試故障排除平臺等。研發(fā)管理信息系統(tǒng)是指基于物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等關(guān)鍵技術(shù)的企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、智能物流控制系統(tǒng)、裝配鏈智能檢測系統(tǒng)和看板可視化系統(tǒng)的開發(fā)與開發(fā)。

二、發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.裝配智能制造體系

飛機裝配脈沖線裝配智能制造系統(tǒng)依靠的關(guān)鍵技術(shù)包括對象互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、計算機仿真、網(wǎng)絡(luò)安全，包括cAPP、ERP、PDM、MEs等。系統(tǒng)高度集成到智能裝配制造系統(tǒng)中是飛機部件裝配脈沖生產(chǎn)線裝配過程數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)。制造實施系統(tǒng)是支撐飛機裝配脈沖生產(chǎn)線數(shù)字化裝配過程的基本模塊，能有效解決延誤車間管理問題。mis系統(tǒng)和傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)基礎(chǔ)設(shè)備信息的反饋處理以及上級規(guī)劃指令的傳遞和執(zhí)行。目前，整個飛機的推進(jìn)生產(chǎn)線廣泛采用了mis系統(tǒng)，車間配備了電子顯示屏、現(xiàn)場可視觸摸屏和其他移動終端。實現(xiàn)設(shè)計信息、裝配說明、物流管理等無紙化管理。傳感器技術(shù)用于監(jiān)測和規(guī)劃人員狀態(tài)信息、物料狀態(tài)信息、生產(chǎn)進(jìn)度信息等。但目前，MFS系統(tǒng)在我國飛機裝配脈沖生產(chǎn)線上的應(yīng)用范圍和深度不足。應(yīng)用程序主要限于操作委員會和生產(chǎn)流程監(jiān)控，與其他系統(tǒng)的集成不足，而且沒有對基本數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。在實際應(yīng)用中還有很多問題。

2.數(shù)字化裝配技術(shù)

先進(jìn)的飛機數(shù)字裝配技術(shù)是保證全機脈沖生產(chǎn)線正常運行的關(guān)鍵。當(dāng)前我國全機脈沖生產(chǎn)線應(yīng)用的數(shù)字裝配技術(shù)主要包括大型零件的數(shù)字對接技術(shù)、數(shù)字測量技術(shù)、自動鉆井技術(shù)和鉑技術(shù)及設(shè)備。大型零件對接技術(shù)和數(shù)字測量技術(shù)均采用高精度測量技術(shù)。與此同時，具體措施構(gòu)成了工件定位、開皮、連接和對接的基礎(chǔ)。我們飛機脈沖生產(chǎn)線數(shù)字裝配過程中廣泛使用的數(shù)字測量系統(tǒng)主要是激光繪圖儀、iGPS和數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)。裝配對象、裝配資源和裝配工藝是飛機裝配脈沖線裝配系統(tǒng)的三大要素?；贛BD技術(shù)的三維數(shù)字虛擬裝配技術(shù)通過建立集成產(chǎn)品、工藝和資源的多層PPR模型，以可視化方式研究解決飛機裝配過程中的產(chǎn)品和工藝設(shè)計問題，滿足了整個制造過程的不同仿真需求。DELMIA是一種精密的交互式數(shù)字制造應(yīng)用程序，它使用數(shù)字裝配技術(shù)真實地模擬了飛機的裝配過程，目前是許多設(shè)備選擇用來裝配脈沖生產(chǎn)線的平臺。

3.物流系統(tǒng)設(shè)計

及時交付材料是實現(xiàn)飛機組裝線驅(qū)動的重要條件，因此物流系統(tǒng)設(shè)計對于優(yōu)化飛機組裝線的布局和設(shè)計非常重要。生產(chǎn)現(xiàn)場的物流資源主要包括AGV戰(zhàn)車、叉車、起重機等裝配時，每個工作站執(zhí)行裝配指令或操作，并且必須放置材料、工具、法蘭、附件等。按裝配順序放在配電箱上，在相應(yīng)的工作位置使用AGV車等設(shè)備。因此，飛機裝配脈沖生產(chǎn)線物流系統(tǒng)具有質(zhì)量、多站、高鏈路等特點。傳統(tǒng)飛機組裝站、側(cè)庫存和加工區(qū)的布局設(shè)計主要是根據(jù)經(jīng)驗設(shè)計的。在實際生產(chǎn)過程中，存在著物資配送速度和車間裝配速度、運輸延誤和物流效率低下等問題。因此，迫切需要通過設(shè)計一個后勤系統(tǒng)來解決及時分發(fā)物資的問題。當(dāng)前國內(nèi)飛機裝配脈沖生產(chǎn)線物流系統(tǒng)設(shè)計主要采用DELMIA、eM-Plant、Quest等軟件進(jìn)行建模仿真，構(gòu)建生產(chǎn)線布局和制造工藝模型，優(yōu)化布局和物流系統(tǒng)。

三、飛機數(shù)字化總裝脈動生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)分析

1.數(shù)字化對接技術(shù)和檢驗技術(shù)分析

參與該生產(chǎn)線的施工人員必須掌握數(shù)字脈沖生產(chǎn)線的關(guān)鍵技術(shù)，以確保飛機總體設(shè)備數(shù)字脈沖生產(chǎn)線正常運行。當(dāng)前，數(shù)字技術(shù)在國內(nèi)迅速發(fā)展，機翼和飛機機身等大部分部件的對接技術(shù)得到優(yōu)化，可以利用數(shù)字測量和計算機控制等先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)機翼與機身的無縫連接。數(shù)字化和自動化技術(shù)確保了錨固的強度和準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的探測技術(shù)難以滿足新時期飛機制造的高要求和高標(biāo)準(zhǔn)。

2.精準(zhǔn)移動技術(shù)和集成裝配平臺技術(shù)分析

精確的移動技術(shù)確保了裝配件能夠準(zhǔn)確地移動到飛機生產(chǎn)線上的特定位置、制造和裝配精度，并有效地提高了飛機裝配效率。移動精密技術(shù)的使用首先應(yīng)根據(jù)裝配材料和具體的生產(chǎn)要求來確定，不能隨意使用，以確保材料路線的選擇和分配的準(zhǔn)確性。飛機數(shù)字脈沖裝配線的多功能實現(xiàn)應(yīng)根據(jù)需要與集成裝配平臺技術(shù)協(xié)調(diào)。在實施這一技術(shù)時，需要考慮許多因素，如集成材料、工具和設(shè)備的放置。在應(yīng)用這一技術(shù)時，管理人員需要科學(xué)地調(diào)動操作人員的工作內(nèi)容，將功能區(qū)劃分為整個生產(chǎn)鏈，以便順利應(yīng)用。

3.精密材料分布的技術(shù)分析

為了確保飛機數(shù)字裝配脈沖生產(chǎn)線的有效運行，需要在生產(chǎn)線上充分應(yīng)用簡化的物資分配技術(shù)，以提高生產(chǎn)線上物資和部件分配的操作效率和準(zhǔn)確性。該技術(shù)的應(yīng)用首先需要準(zhǔn)確了解部件類型和數(shù)量等基本信息，并實時監(jiān)測變化，以確保庫存部件充足。因此，在確保全機數(shù)字脈沖生產(chǎn)線能夠按照速度平穩(wěn)運行的同時，必須盡可能減少配送時間和成本，以確保生產(chǎn)線的效率。其次，必須將某些智能物流設(shè)備與簡化的分配計劃配合使用，以便供應(yīng)鏈中的每個工作站都能根據(jù)需求生產(chǎn)配料。

4.多源信息采集融合技術(shù)

使用RFID、傳感器、UWB、相機、自動裝配等檢測技術(shù)對現(xiàn)場制造部件進(jìn)行實時監(jiān)控，并跟蹤和識別最終裝配的整個制造過程。首先，它對裝配現(xiàn)場的關(guān)鍵信息收集需求進(jìn)行分析，比如說，人員、測試設(shè)備、材料和測量儀器等監(jiān)控對象，以及飛機脈沖生產(chǎn)線的工作條件等。第二，確定數(shù)據(jù)收集、監(jiān)測、分析和綜合的類型、數(shù)量和頻率，并通過多種數(shù)據(jù)關(guān)系提取和分析數(shù)據(jù);第三，檢測裝置的選擇、布局和互連有助于形成物聯(lián)網(wǎng)檢測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)多源信息收集和融合處理。

5.飛機總裝數(shù)字化脈動生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢

近年來，隨著飛機裝配總量數(shù)字脈沖生產(chǎn)線的發(fā)展，零部件裝配比裝配總量更為優(yōu)先。近年來，航空器零部件的數(shù)字脈沖組裝生產(chǎn)線迅速發(fā)展，原因是組裝技術(shù)水平低，研究方便，總體組裝效果緩慢。此外，許多飛機制造公司在飛機維修或飛機發(fā)動機方面廣泛使用發(fā)動機生產(chǎn)線，從而節(jié)省了成本并減少了飛機維修時間。最后，隨著科技的發(fā)展，中國相關(guān)科研人員獲得了一定的數(shù)字化和信息技術(shù)，實現(xiàn)了全機脈沖數(shù)字生產(chǎn)線的自動化和一體化，減少了大量人工操作，節(jié)省了大量制造勞動力。

結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前國產(chǎn)飛機裝配脈沖生產(chǎn)線技術(shù)迅速發(fā)展，超越了智能裝配制造系統(tǒng)、數(shù)字裝配技術(shù)、物流系統(tǒng)設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)。但是，目前存在自動化程度低、缺乏標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、三維模型精度低、基本數(shù)據(jù)不可靠以及產(chǎn)品模型適應(yīng)性差等問題，已成為我國飛機整體設(shè)備脈沖生產(chǎn)線技術(shù)發(fā)展中的瓶頸。通過對飛機裝配脈沖生產(chǎn)線技術(shù)的深入研究，必須建立適合我國飛機裝配技術(shù)的脈沖生產(chǎn)線。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳紹文，王舸，孫珞珈.精益制造和飛機移動式裝配[J].航空制造技術(shù)，2011（16）：34—37.

[2]張斌，董晨琳.中航飛機漢中飛機分公司總裝脈動生產(chǎn)線進(jìn)入試運行[N].中國航空報，2016一12一15（003）.

[3]李西寧，支劭偉，蔣博，等.飛機總裝數(shù)字化脈動生產(chǎn)線技術(shù)[J].航空制造技術(shù)，2016（10）：48—51.

[4]阿爾馮斯·波特霍夫，恩斯特·安德雷亞斯·哈特曼.脈動裝配生產(chǎn)線的應(yīng)用與發(fā)展工業(yè)4.0[M].劉欣，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2015（23）：32-37.

[5]王建華，歐陽佳，陳文亮.飛機柔性裝配工裝關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢.航空制造技術(shù)，2013（17）：49-52.

[6]宋利康，鄭堂介，朱永國，等.飛機脈動總裝智能生產(chǎn)線構(gòu)建技術(shù)叨.航空制造技術(shù)，2018，61（1，2）：28—32.

[7]李吳瓊.關(guān)于通用飛機總裝脈動式生產(chǎn)線構(gòu)建的幾點思考伽.經(jīng)濟技術(shù)協(xié)作信息，2016（22）：62.