飞机AO工艺文件在Windchill MPMLink中的实现

飞机AO工艺文件在WindchillMPMLink中的实现本文通过对业界综合制造过程管理解决方案WindchillMPMLink的深入研究，详细分析了其体系结构和数据结构，针对飞机产品制造的特点给出了飞机装配大纲(AssemblyOrder，AO)工艺文档信息模型，然后详细介绍了飞机AO工艺文档在WindchillMPMLink中的实现过程，最后通过一个实例得出在WindchillMPMLink中编制飞机AO工艺文档会极大地规范管理，提高生产效率，为今后飞机AO工艺文档的管理提供了一定的参考。0引言飞机是目前世界上最复杂、技术含量最高的高科技产品之一，其零/部件数量达几百万之多。而现代飞机又具有外形美观、构型复杂、空间要求紧凑、变更频繁和零/部件种类繁多等特点。因此，飞机制造是一门协作广度庞大、技术要求极高的综合性高科技技术。ARJ21是中国第一次完全自主设计并制造的支线客机，并已圆满试飞成功。C919是中国继运10客机之后自主设计的第二款国产大型客机，是真正拥有自主知识产权的大型客机，目前正处在紧张而有序的研制过程中。而在飞机的整个制造过程中，很重要的一部分就是飞机装配。飞机装配技术是一项技术难度大、涉及学科领域多的综合性高科技技术，目前装配工作在飞机生产过程中是最费时费力的，长期以来一直困扰着飞机制造业，严重影响着飞机的研制和生产周期。飞机装配大纲(AssemblyOrder，AO)工艺文档是飞机装配的核心文档，AO工艺文档的科学管理与合理集成对于缓解飞机装配中形成的信息孤岛现象具有重要意义。本文即以此为背景，结合国内某飞机制造企业现状，研究了飞机AO工艺文档如何在新兴的制造过程管理工具WindchillMPMLink软件中的实现技术，为飞机AO工艺文档的管理提供了一定的参考。1WindchillMPMLink简介1.1基本概念Windchill是PTC公司推出的一套集成应用软件，用来管理产品和工序的整个生命周期。它充分利用了Internet和相关的信息技术，为系统提供了一种应用软件基础，从而保证用户能快速、高效地部署产品信息应用软件。WindchillMPMLink是一种为制造工程师设计的综合产品生命周期管理(ProductLifecycleManagement，PLM)的应用程序，是业界新的综合制造过程管理的解决方案，它通过一个完整的解决方案来支持制造过程管理(ManufacturingPtocessManagemenl，MPM)进程。在该解决方案中，产品、进程和资源数据都在单一系统中进行管理，而无需复制数据。制造过程管理(MPM)是定义和管理用于制造部件、装配最终产品和执行检查的制造过程。在任何的产品生命周期管理(PLM)系统中，MPM过程是连接产品设计和产品执行的必要桥梁。作为PLM过程的数字管理部件，它是连接产品设计、生产计划到资源和库存安排的桥梁，制造过程管理如图1所示。点击图片查看大图图1制造过程管理1.2WindchillMPMLink结构WindchillMPMLink由以下几个浏览器组成：制造产品结构浏览器、制造资源浏览器、制造标准浏览器、工艺计划浏览器、制造甘特浏览器和ProductViewforWindchillMPMLink浏览器，它们都是基于WindchillPDMLink的产品结构浏览器体系结构的Java程序。所有这些浏览器都是用于创建和管理制造对象。WindchillMPMLink的体系结构图如图2所示。点击图片查看大图图2WindchillMPMLink体系结构图WindchillMPMLink被安装在WindchillPDMLink环境上，除了Windchill系统共有的功能：工作流管理、变更和配置管理、访问控制和文档管理、产品结构管理等之外，它还具有以下功能。1)制造物料清单(manufacturingBillofMaterial，mBOM)管理：通过创建与源工程设计信息相关联的制造物料清单，来确保制造过程计划始终反映工程的当前设计。2)工艺计划管理：详细说明了为生产、检查、修复或维护指定部件或装配体而需要在车间完成的任务。其中包括要执行的操作、操作的执行顺序、所需的物理资源和技能、文档参考、文本说明时间及成本要求。3)制造资源库和制造标准库：制造资源是执行生产活动(诸如人员或设备之类)的实体，例如生产、维护、检查或修理部件期间车间所需的资源；制造标准是组织到某分级结构中的制造功能和标准工序的集合。4)其他：包括时间和成本估计等其他新的特色功能。WindchillMPMLink的主要目的是提供一个工具，利用工程设计的数据去创建、存储和管理制造产品的数据和工艺信息。其数据结构如图3所示。点击图片查看大图图3WindchillMPMLink数据结构从CAD结构到工程物料清单(engineeringBillofMaterial，eBOM)，再到制造物料清单(mBOM)，再到工艺计划的生成，WindchillMPMLink能够很好地融合这些不同的结构数据，给企业带来更大的效益，其中：工程物料清单(eBOM)，是企业产品设计部门用来组织和管理构成某种产品所需的零/部件物料清单。产品设计人员根据客户需求或者设计要求进行产品设计，在产品设计工程师完成产品设计工作后，设计BOM从设计图样提取相关数据，这些数据包括：产品名称、产品结构、零/部件的版本和有效性、物料明细表、物料汇总表和产品使用说明书等。制造物料清单(mBOM)建立产品或组件所需的所有部件及其数量的列表。从制造的角度来看，BOM代表生产产品所需的一组组件和实际的装配顺序。WindchillMPMLink可以轻松地将工程物料清单(eBOM)转换为多个制造物料清单(mBOM)，并自动创建两者间的关联性链接。工艺计划又称加工与装配计划。可以在mBOM的基础上，创建相关的工艺计划，并且通过在该系统中定义制造资源从而与操作相关联，随后可以使用生命周期和配置管理功能来管理所有制造交付项。2飞机AO工艺文档信息模型飞机装配大纲(AO)是工艺部门根据工程设计要求、工厂工艺技术水平和质量保证的要求，编写的生产性工艺文件，是用于指导飞机部件装配、总装、试飞、包装和整机喷漆操作的技术文件，同时也是生产、检验的记录。在飞机制造企业中，产品制造的特点是结构复杂、批量小，对设计信息、工艺信息以及生产记录的保存、归档都非常严格。AO工艺文档是飞机装配的重要知识载体，因此对其进行详细地分析和描述具有重要的意义。图4所示为飞机AO工艺文档信息模型。点击图片查看大图图4飞机AO工艺文档信息模型飞机AO工艺文档是由装配工艺部门编制的，包括装配零件、所需工装及检验要求等，它挂接在产品结构树的某个部件(节点)之上，用来描述该部件的装配和其他有关的说明，同时也用作批准某架次飞机或其部件的装配及安装工作的工艺文件和检验记录。例如，在国内某飞机制造企业，飞机AO工艺文档主要包含以下内容：机型、生效架次、站位、工位、AO号、修订版次、任务说明、修订原因、所需工装、所需工艺标准、一般资料、所需图样、所需零件、工作内容、检查图表和附图等。其特点表现为：内容复杂、数据量大、信息载体多样和专业性强等。在整个工艺文档执行过程当中，制造资源是必不可少的执行生产活动的实体，比如人员和设备等。但是它不是最终产品的一部分。飞机AO工艺文档有其严格的审批流程和执行流程。首先是严格的审批流程，它必须经过编制、校对和审核三个步骤才能从工艺部门发出，经制工部和质保部门批准生效。在审批生效之后是严格的执行流程，即AO工艺文档经过审批生效后便由生产控制部向下发放，经过零件配套检查和工装到位情况检查等步骤后发往车间，车间检查AO无误后便执行AO，完成工作后交由质保部进行产品检验，最后产品入库，AO归档。3在WindchillMPMLink中实现飞机AO工艺文档3.1实现过程在实际生产过程中，对于飞机而言，首先在部装车间进行装配，完成之后再到总装车间进行总装。每个部装车间的零件组件都是相对固定不变的，如：机头、机身和机翼等。飞机AO工艺文件是由各个工艺技术人员根据飞机的制造特点来进行编制的，用于指导飞机的制造和装配。传统方法是采用纸质文档，使用Word办公软件进行AO的创建和审阅、修改等，不但容易出现错误，而且效率低下，浪费资源。本文提出的AO实现方案是基于PTC公司的WindchillMPMLink这一制造过程解决方案的，通过对AO工艺文档信息模型的分析和对WindchillMPMLink体系结构和数据结构的研究，得到AO工艺文档。具体实现过程如下。首先，在WindchillMPMLink制造过程管理中，使用Windchill类型和属性管理器创建飞机AO工艺文档的相关属性，如机型、生效架次、站位和工位等，同时把这些属性分配给工艺计划类型。这些属性(InstonceBusinessAttribute，IBA)是用户根据文档类型的不同而自定义的。然后，在工艺计划浏览器中创建工艺计划；在制造产品结构浏览器中打开mBOM，或者利用MPMLink的新功能直接从eBOM中创建mBOM，作为相应的节点分配工艺计划(即飞机AO工艺文档)；为工艺计划创建操作，同时为各个操作分配部件，分配方式可以直接从mBOM中分配，也可以从其他部件中分配，系统再将这些部件添加到mBOM中；之后在制造资源浏览器中创建相应的制造资源，并存放于Windchill存储库中(如此在后面使用这些存储库中的资源时就可以很方便地引用了，避免了重复劳动，大大提高了效率)，同时在工艺计划浏览器中把这些资源分配于相应的操作；为工艺计划添加其他相关信息，如一般文档、参考文档和CAD文档等。最后动态实时生成工作指示，指导车间进行飞机实体装配。3.2应用实例下面以国内某飞机制造企业中的飞机AO工艺文档为例，详细说明其在WindchillMPMLink中的实现。3.2.1AO工艺文档的创建1)在.huisheliren类型和属性管理中创建工艺计划(此处WindchillMPMLink中的工艺计划即飞机AO工艺文档，下同)属性。包括AO号、修订原因、修订版次、工位、机型、生效架次和站位等，并将这些属性添加给工艺计划类型，AO工艺文档属性信息界面如图5所示