楊婧 梁青霄

摘要：為了更好地將航發(fā)葉片自動(dòng)化砂帶磨削生產(chǎn)線應(yīng)用到企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，按照生產(chǎn)實(shí)際需求進(jìn)一步地對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程中的硬件進(jìn)行監(jiān)管和自動(dòng)化生產(chǎn)過程控制，而且能實(shí)現(xiàn)與企業(yè)管理系統(tǒng)進(jìn)行融合和數(shù)據(jù)對(duì)接，從而真正實(shí)現(xiàn)從企業(yè)層面到生產(chǎn)加工層面的智能化、一體化。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)裝配;生產(chǎn)線;資源追蹤;可視化

前言

隨著科技的發(fā)展和全球經(jīng)濟(jì)競爭日趨激烈，傳統(tǒng)的制造企業(yè)開始逐步向現(xiàn)代制造業(yè)轉(zhuǎn)型。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，自動(dòng)化生產(chǎn)、智能制造得到了快速發(fā)展。

1飛機(jī)裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化分析

飛機(jī)裝配現(xiàn)場管理是生產(chǎn)管理的重要環(huán)節(jié)，飛機(jī)裝配現(xiàn)場管理要求及時(shí)準(zhǔn)確地掌握飛機(jī)生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)，快速解決生產(chǎn)線問題。飛機(jī)裝配現(xiàn)場管理包括飛機(jī)裝配過程追蹤與信息反饋、裝配質(zhì)量信息管理，以及根據(jù)反饋信息生成制造過程記錄。其中，飛機(jī)裝配過程追蹤與信息反饋是指采集裝配現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，追蹤飛機(jī)裝配過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝配現(xiàn)場問題并及時(shí)反饋。

在飛機(jī)裝配過程中實(shí)時(shí)追蹤裝配現(xiàn)場資源并及時(shí)反饋裝配資源位置等信息是飛機(jī)裝配過程追蹤與信息反饋的重要組成部分。

（1）裝配工裝：是保證飛機(jī)裝配過程順利進(jìn)行的重要資源，如為滿足飛機(jī)裝配的準(zhǔn)確度要求，在飛機(jī)裝配過程中采用大量工裝，保證飛機(jī)裝配部件的裝配定位精度。

（2）裝配工具：是指在裝配過程中工人操作需要使用的裝配工具，如刀具、量具等。這些裝配工具在不同的工位之間流轉(zhuǎn)，用于裝配生產(chǎn)。

（3）裝配人員：是飛機(jī)裝配過程的控制者和操作者，是裝配現(xiàn)場工作的重要組成部分。裝配人員在裝配現(xiàn)場的不同站位上下載裝配生產(chǎn)任務(wù)和對(duì)當(dāng)前裝配工序進(jìn)行操作，完成裝配生產(chǎn)任務(wù)。

（4）裝配物料：是指在飛機(jī)裝配過程中所需要的零部件、附件等對(duì)象，是飛機(jī)裝配過程中的重要資源。在飛機(jī)裝配過程中，裝配物料通常根據(jù)裝配指令的要求打包，然后配送至各個(gè)裝配站位進(jìn)行裝配使用。

（5）配送設(shè)備：是目前飛機(jī)裝配車間廣泛應(yīng)用的物流運(yùn)輸裝備，配送設(shè)備需要及時(shí)地將裝配物料、裝配工具、裝配工裝等資源運(yùn)送到指定的站位以滿足裝配生產(chǎn)需求，同時(shí)還需要完成在裝配件于不同工位之間運(yùn)轉(zhuǎn)等任務(wù)。

（6）在裝配件：是指在各個(gè)裝配站位上正在進(jìn)行裝配任務(wù)的裝配對(duì)象。在飛機(jī)裝配過程中，隨著裝配工藝的執(zhí)行，由裝配人員完成在裝配件的裝配工作，保證裝配生產(chǎn)任務(wù)。

基于獲取的飛機(jī)裝配資源的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，結(jié)合飛機(jī)裝配車間三維環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)基于飛機(jī)裝配資源的三維模型可視化，以可視化的方式及時(shí)地展示飛機(jī)裝配資源狀態(tài)變化信息，可保證管理人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并做出決策。解決管理人員難以全面地把握裝配車間內(nèi)資源實(shí)際情況的問題，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)裝配資源的現(xiàn)場有效管理和控制，提高裝配資源現(xiàn)場管理能力。

2飛機(jī)裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化系統(tǒng)框架

2.1飛機(jī)裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化系統(tǒng)

飛機(jī)裝配過程是一個(gè)復(fù)雜多變的過程，各類裝配資源根據(jù)裝配工藝執(zhí)行的要求在裝配車間內(nèi)不斷流轉(zhuǎn)。飛機(jī)裝配資源的追蹤是指在飛機(jī)裝配過程中，及時(shí)獲取資源狀態(tài)，對(duì)資源的位置及狀態(tài)等做出判斷并及時(shí)反饋，以最小的延遲對(duì)飛機(jī)裝配過程中發(fā)生的現(xiàn)場問題做出決策。

面向CPS的飛機(jī)裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化框架主要包括飛機(jī)裝配資源實(shí)時(shí)信息獲取層、裝配資源實(shí)時(shí)信息處理層、裝配資源時(shí)空數(shù)據(jù)模型建立層、裝配資源可視化層。

（1）裝配生產(chǎn)線資源實(shí)時(shí)信息獲取層：采集裝配人員、裝配物料、裝配工裝、裝配工具、配送設(shè)備和在裝配件等各類裝配資源的現(xiàn)場信息。在飛機(jī)裝配現(xiàn)場部署RFID讀寫器和用于定位對(duì)象的RFID參考標(biāo)簽，完成對(duì)裝配車間各類裝配資源的實(shí)時(shí)信息采集，為裝配資源實(shí)時(shí)信息處理層提供有效信息集。

（2）裝配生產(chǎn)線資源實(shí)時(shí)信息處理層：對(duì)獲取的裝配資源的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行過濾和處理。本層的核心內(nèi)容是通過對(duì)實(shí)時(shí)信息的分析與處理，獲得裝配資源的實(shí)時(shí)位置信息和狀態(tài)信息。文中首先對(duì)裝配資源進(jìn)行定位以獲取裝配資源實(shí)時(shí)位置，然后通過建立的資源狀態(tài)追蹤模型對(duì)位置信息進(jìn)行條件判斷，以獲得裝配資源的狀態(tài)信息，最后將獲得的裝配資源位置信息和狀態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，為裝配資源時(shí)空數(shù)據(jù)模型的建立提供數(shù)據(jù)支持。

（3）裝配生產(chǎn)線資源時(shí)空數(shù)據(jù)模型建立層：對(duì)上層處理后的裝配資源數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，建立飛機(jī)裝配資源時(shí)空數(shù)據(jù)模型。本文采用的時(shí)空數(shù)據(jù)模型是基于裝配資源靜態(tài)數(shù)據(jù)和裝配資源動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)兩方面對(duì)每一類資源進(jìn)行描述，最終形成裝配資源時(shí)空數(shù)據(jù)模型，為功能應(yīng)用層提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3飛機(jī)裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化流程

（1）產(chǎn)品數(shù)模及裝配工藝信息：從企業(yè)信息管理系統(tǒng)，如PDM系統(tǒng)中獲得。

（2）裝配車間作業(yè)計(jì)劃信息：從車間執(zhí)行層的管理系統(tǒng)，如MES系統(tǒng)中獲得。

（3）裝配過程資源實(shí)時(shí)信息：從裝配車間實(shí)時(shí)獲得，主要包括各類資源的屬性信息、位置信息、狀態(tài)信息等。

基于飛機(jī)裝配過程的進(jìn)展，現(xiàn)場裝配資源在車間的位置等信息不斷發(fā)生變化，面向CPS的飛機(jī)裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化流程，首先基于裝配資源的時(shí)空數(shù)據(jù)模型，對(duì)飛機(jī)裝配車間AGV、裝配工具、裝配工裝、裝配物料、裝配人員和在裝配件等現(xiàn)場資源的位置、數(shù)量等信息進(jìn)行采集，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，獲得裝配資源的實(shí)時(shí)位置等信息，再通過裝配資源追蹤模型分析各類資源的狀態(tài)變化，獲得裝配資源狀態(tài)信息，最后根據(jù)獲得的所有裝配資源信息進(jìn)行基于三維模型的位置和狀態(tài)更新，實(shí)現(xiàn)以三維模型的方式展示裝配過程資源可視化。

結(jié)束語

CPS和三維可視化建模技術(shù)，提出了一種面向CPS的飛機(jī)裝配生產(chǎn)線資源追蹤及可視化方法和系統(tǒng)框架，可以基于實(shí)時(shí)獲取的飛機(jī)裝配現(xiàn)場資源的位置等信息，為飛機(jī)裝配資源精細(xì)化管理提供支持。

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（作者單位：中航飛機(jī)股份有限公司）