匡翠　張尚體

【摘 要】工藝裝備是飛機(jī)制造過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。本文通過(guò)提出對(duì)構(gòu)建大數(shù)據(jù)環(huán)境下的民機(jī)智能化工藝裝備設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)進(jìn)行研究，收集、整理飛機(jī)工藝裝備設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的各類(lèi)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)，以提高工藝裝備研制過(guò)程的規(guī)范化、快速化、智能化、多樣化。

【關(guān)鍵詞】工藝裝備知識(shí)；集成系統(tǒng)；知識(shí)庫(kù)；規(guī)范化；智能化

1 背景分析

工藝裝備知識(shí)是在飛機(jī)工藝裝備工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、制造和經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)中，貫穿產(chǎn)品全生命周期的與其有關(guān)的知識(shí)。飛機(jī)工藝裝備知識(shí)數(shù)據(jù)量巨大，具有復(fù)雜性、隱含性、動(dòng)態(tài)性、多樣性（包括文本、圖像、音頻、視頻等多種形式）等多種特征，這些都給工藝裝備知識(shí)管理帶來(lái)了很大困難。同時(shí)現(xiàn)代飛機(jī)更新?lián)Q代速度快，飛機(jī)的研制已由單一品種發(fā)展到同一型號(hào)的系列飛機(jī)，一個(gè)型號(hào)將衍生出若干個(gè)改進(jìn)型或發(fā)展型，生產(chǎn)是以單架次方式進(jìn)行，這就造成了工藝裝備也要有若干個(gè)改進(jìn)型或發(fā)展型，如果仍然按照傳統(tǒng)的方法以手工為主的方式進(jìn)行飛機(jī)工藝裝備的設(shè)計(jì)工作，勢(shì)必會(huì)造成工作的重復(fù)，導(dǎo)致效率低下，甚至?xí)霈F(xiàn)不必要的錯(cuò)誤。波音公司實(shí)施DCAC/MRM[1]，其目的之一就是要消除工程設(shè)計(jì)部門(mén)95%不增值的重復(fù)性工作，收集整理飛機(jī)設(shè)計(jì)/制造過(guò)程中的各類(lèi)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)；當(dāng)遇到相似的問(wèn)題時(shí)，把以往成熟的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)應(yīng)用到當(dāng)前問(wèn)題，從而快速形成問(wèn)題的解決方案，提高工作效率，縮短飛機(jī)的生產(chǎn)周期。因此工藝裝備知識(shí)對(duì)民機(jī)的快速開(kāi)發(fā)和適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)具有重要的影響， 是企業(yè)的重要智力資源， 是企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的一部分，建立飛機(jī)制造工藝裝備知識(shí)集成系統(tǒng)已成為企業(yè)的迫切需求。

2 建設(shè)方案

以民機(jī)部件總裝工藝裝備設(shè)計(jì)為對(duì)象，深入分析飛機(jī)工藝裝備設(shè)計(jì)過(guò)程，綜合應(yīng)用知識(shí)工程等基本理論，對(duì)工藝裝備知識(shí)表示、推理、應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)民用飛機(jī)智能化制造工藝裝備設(shè)計(jì)知識(shí)集成平臺(tái)系統(tǒng)，提高飛機(jī)工藝裝備設(shè)計(jì)的自動(dòng)化、智能化水平，使之成為飛機(jī)數(shù)字化制造的重要支撐。

具體實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

2.1 工藝裝備設(shè)計(jì)的規(guī)范化

建立各種信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、代號(hào)和文件格式，包括工藝裝備信息標(biāo)準(zhǔn)化、工藝裝備內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化、工藝裝備參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、工藝裝備資源標(biāo)準(zhǔn)化和工藝裝備規(guī)程典型化，使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中有章可依，同時(shí)又可以盡量的避免人為的錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。

2.2 工藝裝備設(shè)計(jì)的快速化

開(kāi)展工藝裝備標(biāo)準(zhǔn)化及工藝裝備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作，積累大量的標(biāo)準(zhǔn)工藝或典型工藝，進(jìn)行產(chǎn)品的分類(lèi)編碼工作，形成快速設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.3 工藝裝備設(shè)計(jì)的智能化

分類(lèi)整理、保存工藝裝備知識(shí)，建立知識(shí)關(guān)聯(lián)模型，并能夠利用這些知識(shí)給出工藝裝備設(shè)計(jì)人員一些比較合理的選擇，從而大幅度的減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.4 工藝裝備設(shè)計(jì)的多樣化

工藝裝備文件種類(lèi)繁多、數(shù)據(jù)類(lèi)型多樣、處理符號(hào)各異，在統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)環(huán)境中無(wú)差別的處理這些設(shè)計(jì)信息，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)后續(xù)工藝裝備設(shè)計(jì)信息表現(xiàn)形式進(jìn)行持續(xù)的支持。

3 實(shí)施方案

民用飛機(jī)智能化制造工藝裝備設(shè)計(jì)知識(shí)集成平臺(tái)系統(tǒng)圍繞工藝裝備全生命周期展開(kāi)，其實(shí)施主要包括四個(gè)階段內(nèi)容。

3.1 民機(jī)制造工藝裝備設(shè)計(jì)知識(shí)的分級(jí)分類(lèi)收集與分析

將工藝裝備數(shù)據(jù)分為工藝裝備基礎(chǔ)知識(shí)、工藝裝備設(shè)計(jì)知識(shí)、工藝裝備管理知識(shí)、工藝裝備情報(bào)知識(shí)四大類(lèi)，再分層次進(jìn)行分析，建立工藝裝備設(shè)計(jì)知識(shí)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.1 工藝裝備基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)

主要包含作為一名合格設(shè)計(jì)員，需掌握或了解的基本內(nèi)容。包括民機(jī)制造工藝裝備應(yīng)知應(yīng)會(huì)知識(shí)、相關(guān)軟件使用手冊(cè)等。

3.1.2 工藝裝備設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)

為整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的核心內(nèi)容，主要包含在工藝裝備設(shè)計(jì)過(guò)程中所需及所產(chǎn)生的工藝裝備文件等。包括大量的標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備或典型工藝裝備、工藝裝備技術(shù)準(zhǔn)備過(guò)程、零件加工/制造工藝能力等。

3.1.3 工藝裝備管理知識(shí)庫(kù)

主要包含為管理工藝裝備數(shù)據(jù)所需及所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫(kù)[2]。包括工藝裝備流程管理、構(gòu)型管理、過(guò)程質(zhì)量管理等。

3.1.4 工藝裝備情報(bào)知識(shí)庫(kù)

主要為新技術(shù)、新材料、新工藝等研究，意欲與時(shí)俱進(jìn)保持先進(jìn)。包括并行設(shè)計(jì)及先進(jìn)制造技術(shù)、復(fù)合材料工藝裝備等。

3.2 民機(jī)制造工藝裝備設(shè)計(jì)知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)化表達(dá)與關(guān)聯(lián)模型的建立

3.2.1 工藝裝備設(shè)計(jì)知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)化表達(dá)

通過(guò)資源分類(lèi)規(guī)范化和資源描述規(guī)范化，將獲取到的知識(shí)以一種計(jì)算機(jī)可以識(shí)別和接受的數(shù)據(jù)表示結(jié)構(gòu)，有利于各種統(tǒng)計(jì)匯總工作的進(jìn)行，使工藝裝備知識(shí)能被有效的利用和管理。

3.2.2 民機(jī)制造工藝裝備設(shè)計(jì)知識(shí)關(guān)聯(lián)模型建立

從不同視角找出各類(lèi)工藝裝備知識(shí)內(nèi)和各類(lèi)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系。在考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中不同的工作流階段所具有的特有性質(zhì)的情況下，根據(jù)工藝裝備數(shù)據(jù)間的映射規(guī)則，建立相互間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，組成一個(gè)有機(jī)的整體，完成知識(shí)在工藝裝備設(shè)計(jì)過(guò)程中的傳遞和轉(zhuǎn)換[3]。

3.3 民機(jī)制造工藝裝備設(shè)計(jì)知識(shí)的檢索與推送技術(shù)

3.3.1 知識(shí)檢索

將自動(dòng)或利用人機(jī)交互方式從工藝裝備知識(shí)庫(kù)中檢索潛在可用的知識(shí)，并根據(jù)相似度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)估，從中確定若干候選知識(shí)，使設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)專(zhuān)業(yè)迅速定位到所關(guān)心的知識(shí)，方便用戶(hù)查找自己所關(guān)心的知識(shí)。

3.3.2 知識(shí)推送

對(duì)工藝裝備問(wèn)題描述進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分析，提取出結(jié)構(gòu)化語(yǔ)義信息（如設(shè)計(jì)案例、設(shè)計(jì)規(guī)則或設(shè)計(jì)規(guī)范等），再將查找得到的多個(gè)知識(shí)項(xiàng)按照對(duì)解決這類(lèi)問(wèn)題的有效性進(jìn)行排序，完成知識(shí)的自動(dòng)推送。

3.4 智能化民機(jī)制造工藝裝備設(shè)計(jì)知識(shí)集成平臺(tái)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

構(gòu)建民用飛機(jī)智能化制造工藝裝備設(shè)計(jì)知識(shí)集成平臺(tái)系統(tǒng)，具備工藝裝備設(shè)計(jì)知識(shí)的存儲(chǔ)、查詢(xún)、推送和維護(hù)等功能，并集成工藝裝備設(shè)計(jì)、工藝仿真、制造執(zhí)行等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貫穿飛機(jī)工藝裝備的設(shè)計(jì)、制造和經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)全生命周期的知識(shí)共享。圖1為模擬的應(yīng)用場(chǎng)景，可通過(guò)系統(tǒng)后臺(tái)訪(fǎng)問(wèn)及調(diào)用數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，從中獲取工藝裝備術(shù)語(yǔ)、方法參數(shù)、材料性能、制造設(shè)備等資源。

4 結(jié)束語(yǔ)

民機(jī)工藝裝備設(shè)計(jì)是一項(xiàng)技術(shù)性、經(jīng)驗(yàn)性非常強(qiáng)的工作，所涉及的范圍十分廣泛，用到的信息量相當(dāng)龐大，并與具體的生產(chǎn)環(huán)境及個(gè)人經(jīng)驗(yàn)水平密切相關(guān)。本文提出的通過(guò)構(gòu)建大數(shù)據(jù)環(huán)境下的民用飛機(jī)智能化制造工藝裝備設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)，能提供較好的手段和方式來(lái)保留設(shè)計(jì)人員的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，避免企業(yè)知識(shí)資源的浪費(fèi)和流失，同時(shí)提高工藝裝備設(shè)計(jì)的效率和自動(dòng)化水平，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]劉文安，喬立紅.基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造信息集成[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2005（24）.

[責(zé)任編輯：侯天宇]