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【摘 要】随着我国社会经济及科技水平的迅速发展，推动了各行各业的稳定前进，当前时代，对飞机制造业的需求量及质量要求也越来越高，该行业只有针对目前时代发展需求不断加强对新技术的有效应用，才能提升自身的竞争力，满足社会的多元化需求。
【关键词】飞机装配;数字化;智能化
前言
社会经济及科技水平的迅速发展，带动了飞机装配行业的稳定前进，为进一步满足社会的高质量需求，该行业就要加强对先进技术的有效应用来提升飞机装配工作的质量与水平，确保整个工作的安全性。因此，文章下面将全面分析一下飞机数字装配关键技术的相关要素，并就其日后的发展应用前景进行简要分析，希望能够为日后该行业在此方面工作的改进有所借鉴参考。
1基于MBSE的装配能力总体设计
MBSE是一种以模型为中心的系統工程层次设计方法，应用具有图形化的建模语言构建系统模型，在系统设计初期运行测试模型实现对系统功能逻辑的分析、测试和验证，以达到消除预期问题、减少项目成本以及降低项目风险的效果。目前MBSE已经在波音、洛马、空客等航空企业中得到广泛应用，在飞机设计与制造过程中取得了良好的应用效果，大幅提高了工作效率，减少了设计与制造缺陷，缩短了周期和成本。基于MBSE的飞机大部件智能装配能力建设主要分为系统总体需求分析、系统功能分析、系统架构设计、分系统设计、实施验证5个阶段。
1.1需求分析
系统总体需求分析是指对用户要求进行收集、梳理，形成系统顶层需求并建立系统用例模型。航空产品制造技术正朝着信息化、集成化、网络化和智能化的方向发展，对新一代飞机制造提出了高精度、低成本、短周期、多品种、高质量与高可靠性等全新技术需求。结合企业发展现状，飞机大部件智能装配生产线的总体建设需求为：满足新一代飞机研制优质、高效、低成本的需求，实现大部件装配与数字化环境的深度融合，装配效率提升N1倍;工艺、生产、物流、设备全维度信息化融合，总体产能提升N2倍，装配质量问题下降N3（%）。实际上{N1，N2，N3}是根据用户需求、单位实际生产情况及长远发展战略综合考虑确认的，它们代表了系统能力建设的综合量化指标，这些指标具体还要分解到各个分系统层面。以N3为例，分解方式说明如下。首先，对一段时期内的装配质量问题进行统计分析，得出各个分系统导致质量问题占比，依次分别为{M1，M2，…，Mi，…，M6}，计算出分解到第i个分系统的指标Qi=Mi*N3，即各分系统指标依次为{Q1，Q2，…，Qi，…，Q6}。然而，由于各个分系统质量问题降低的难度系数不一致，设计难度系数集{R1，R2，…，Ri，…，R6}，其中∑（i=6）Ri=1。组织专家采用层次分析法进行综合评价，计算出相对真实可靠的难度系数，最终得到各个分系统最终的质量指标Wi=Qi*Ri。
1.2系统功能分析
开展系统功能分析，明确满足总体需求的系统各项功能要求。着眼全局，针对工艺流程中的瓶颈环节、痛点问题，综合采用数字化、网络化、自动化、智能化方法，构建装配工艺设计功能模块、数字化装配功能模块、数字化检测功能模块，以及计划调度平台、设备管控平台、物流运输智能管控平台、仓储配送管控平台，为飞机大部件智能装配系统架构设计奠定基础。
2系统架构设计
系统架构设计是指通过系统功能分析和分配来构建功能架构，并根据现有的技术条件，把功能架构“映射”成物理架构，将功能分解、定义并分配到相关的部件及组件上，从而完成具体方案的设计。在此阶段主要完成生产线系统架构的总体设计。由精准执行层、数据收集层、数据处理层、平台应用层构成，其中：
（1）精准执行层包括数字化装配系统、数字化测量系统、集成工作平台、仓储、物流、工装、工具等生产资源及产品;
（2）数据收集层则通过PLC、DNC采集器、RFID、条码技术、手持终端、传感器等信号采集和传感设备实现对装配系统工作状态、设备运行情况、产品加工状态、物资储运情况、工人位置、状态信息等的采集;
（3）数据处理层通过运用大数据、云计算等实时分析技术将收集到的海量数据进行实时检测、传输与分发、处理与融合，然后将异构、多源、分散的现场数据转化成可用于智能决策的标准化制造信息;
3装配生产线分系统设计
数字化装配工艺设计是基于三维数模，以数字量传递为基础，通过软件工具、仿真平台来实现工艺顶层策划、工艺设计、建模仿真、工艺文件编制等过程的全面数字化。MBSE框架下的数字化装配工艺设计流程如下：
（1）从承接设计要求、指导现场生产的需求分析开始，结合项目总体目标以及当前的工艺能力条件，开展装配工艺设计的总体架构设计，完成顶层工艺策划。
（2）根据总体架构设计，结合工艺流程逐步开展工艺分离面的划分、MBOM顶层设计、容差分配方案设计、装配流程设计、三维工艺布局设计、装配工艺文件编制、工艺规范规划与编制等分步设计，完成装配工艺方案的初步设计。
（3）通过容差分析、布局产能仿真、装配仿真、有限元等专业的CAM/CAE工具进行建模与仿真，实现工艺仿真与工艺规划的无缝集成，开发数字化工艺设计工具，建立工艺知识数据库及资源库，实现基于工艺知识库的工艺文件结构化、自动化编制，提升工艺设计效率及质量。
（4）对装配工艺设计进行架构验证及最终确定。
结束语
总而言之，飞机装配工作是一个复杂且难度高的工作，要求相关工作人员必须具备专业知识及技能水平，并且当前我国信息化技术水平也较高，加强对各类装配关键技术的有效应用也可以提升飞机装配工作的数字化、智能化及工作效率的提升。在日后的发展中，各行各业的智能化、数字化必然是行业的发展趋势。希望文章上述有关飞机数字装配关键技术及发展方面的论述分析能够为日后飞机装配工作的发展有所帮助。
参考文献：
[1]胡玉龙，王仲奇，任聪，等.基于本体的飞机数字化装配工艺模型[J].锻压装备与制造技术，2015，50（5）：105-109.
[2]侯志鹏，卢文权，王波，等.飞机机身装配工艺及仿真技术研究[J].军民两用技术与产品，2017（4）：9.
（作者单位：中航飞机股份有限公司）
【关键词】飞机装配;数字化;智能化
前言
社会经济及科技水平的迅速发展，带动了飞机装配行业的稳定前进，为进一步满足社会的高质量需求，该行业就要加强对先进技术的有效应用来提升飞机装配工作的质量与水平，确保整个工作的安全性。因此，文章下面将全面分析一下飞机数字装配关键技术的相关要素，并就其日后的发展应用前景进行简要分析，希望能够为日后该行业在此方面工作的改进有所借鉴参考。
1基于MBSE的装配能力总体设计
MBSE是一种以模型为中心的系統工程层次设计方法，应用具有图形化的建模语言构建系统模型，在系统设计初期运行测试模型实现对系统功能逻辑的分析、测试和验证，以达到消除预期问题、减少项目成本以及降低项目风险的效果。目前MBSE已经在波音、洛马、空客等航空企业中得到广泛应用，在飞机设计与制造过程中取得了良好的应用效果，大幅提高了工作效率，减少了设计与制造缺陷，缩短了周期和成本。基于MBSE的飞机大部件智能装配能力建设主要分为系统总体需求分析、系统功能分析、系统架构设计、分系统设计、实施验证5个阶段。
1.1需求分析
系统总体需求分析是指对用户要求进行收集、梳理，形成系统顶层需求并建立系统用例模型。航空产品制造技术正朝着信息化、集成化、网络化和智能化的方向发展，对新一代飞机制造提出了高精度、低成本、短周期、多品种、高质量与高可靠性等全新技术需求。结合企业发展现状，飞机大部件智能装配生产线的总体建设需求为：满足新一代飞机研制优质、高效、低成本的需求，实现大部件装配与数字化环境的深度融合，装配效率提升N1倍;工艺、生产、物流、设备全维度信息化融合，总体产能提升N2倍，装配质量问题下降N3（%）。实际上{N1，N2，N3}是根据用户需求、单位实际生产情况及长远发展战略综合考虑确认的，它们代表了系统能力建设的综合量化指标，这些指标具体还要分解到各个分系统层面。以N3为例，分解方式说明如下。首先，对一段时期内的装配质量问题进行统计分析，得出各个分系统导致质量问题占比，依次分别为{M1，M2，…，Mi，…，M6}，计算出分解到第i个分系统的指标Qi=Mi*N3，即各分系统指标依次为{Q1，Q2，…，Qi，…，Q6}。然而，由于各个分系统质量问题降低的难度系数不一致，设计难度系数集{R1，R2，…，Ri，…，R6}，其中∑（i=6）Ri=1。组织专家采用层次分析法进行综合评价，计算出相对真实可靠的难度系数，最终得到各个分系统最终的质量指标Wi=Qi*Ri。
1.2系统功能分析
开展系统功能分析，明确满足总体需求的系统各项功能要求。着眼全局，针对工艺流程中的瓶颈环节、痛点问题，综合采用数字化、网络化、自动化、智能化方法，构建装配工艺设计功能模块、数字化装配功能模块、数字化检测功能模块，以及计划调度平台、设备管控平台、物流运输智能管控平台、仓储配送管控平台，为飞机大部件智能装配系统架构设计奠定基础。
2系统架构设计
系统架构设计是指通过系统功能分析和分配来构建功能架构，并根据现有的技术条件，把功能架构“映射”成物理架构，将功能分解、定义并分配到相关的部件及组件上，从而完成具体方案的设计。在此阶段主要完成生产线系统架构的总体设计。由精准执行层、数据收集层、数据处理层、平台应用层构成，其中：
（1）精准执行层包括数字化装配系统、数字化测量系统、集成工作平台、仓储、物流、工装、工具等生产资源及产品;
（2）数据收集层则通过PLC、DNC采集器、RFID、条码技术、手持终端、传感器等信号采集和传感设备实现对装配系统工作状态、设备运行情况、产品加工状态、物资储运情况、工人位置、状态信息等的采集;
（3）数据处理层通过运用大数据、云计算等实时分析技术将收集到的海量数据进行实时检测、传输与分发、处理与融合，然后将异构、多源、分散的现场数据转化成可用于智能决策的标准化制造信息;
3装配生产线分系统设计
数字化装配工艺设计是基于三维数模，以数字量传递为基础，通过软件工具、仿真平台来实现工艺顶层策划、工艺设计、建模仿真、工艺文件编制等过程的全面数字化。MBSE框架下的数字化装配工艺设计流程如下：
（1）从承接设计要求、指导现场生产的需求分析开始，结合项目总体目标以及当前的工艺能力条件，开展装配工艺设计的总体架构设计，完成顶层工艺策划。
（2）根据总体架构设计，结合工艺流程逐步开展工艺分离面的划分、MBOM顶层设计、容差分配方案设计、装配流程设计、三维工艺布局设计、装配工艺文件编制、工艺规范规划与编制等分步设计，完成装配工艺方案的初步设计。
（3）通过容差分析、布局产能仿真、装配仿真、有限元等专业的CAM/CAE工具进行建模与仿真，实现工艺仿真与工艺规划的无缝集成，开发数字化工艺设计工具，建立工艺知识数据库及资源库，实现基于工艺知识库的工艺文件结构化、自动化编制，提升工艺设计效率及质量。
（4）对装配工艺设计进行架构验证及最终确定。
结束语
总而言之，飞机装配工作是一个复杂且难度高的工作，要求相关工作人员必须具备专业知识及技能水平，并且当前我国信息化技术水平也较高，加强对各类装配关键技术的有效应用也可以提升飞机装配工作的数字化、智能化及工作效率的提升。在日后的发展中，各行各业的智能化、数字化必然是行业的发展趋势。希望文章上述有关飞机数字装配关键技术及发展方面的论述分析能够为日后飞机装配工作的发展有所帮助。
参考文献：
[1]胡玉龙，王仲奇，任聪，等.基于本体的飞机数字化装配工艺模型[J].锻压装备与制造技术，2015，50（5）：105-109.
[2]侯志鹏，卢文权，王波，等.飞机机身装配工艺及仿真技术研究[J].军民两用技术与产品，2017（4）：9.
（作者单位：中航飞机股份有限公司）