文|航空工業(yè)信息技術中心（金航數(shù)碼） 賈大偉

飛機產品結構復雜，零件數(shù)量龐大，且裝配過程中涉及大量工裝和設備等工藝資源，如波音747 有600 萬個零部件，空客A380 有400 萬個零部件，如何將如此多的零組件正確且完整地裝配至飛機上，一直是工藝規(guī)劃及設計過程研究的關鍵技術之一。

為解決飛機裝配數(shù)據(jù)的完整性和準確性，消耗式工藝技術逐漸在工藝規(guī)劃及設計過程中應用發(fā)展。但通常的消耗式工藝是基于零組件單技術狀態(tài)的消耗管理，如何實現(xiàn)全架次多技術狀態(tài)的消耗管理，并將消耗管理范圍擴展至標準件、材料、工裝、設備和工具，構建更加完整的MBOM，成為消耗式工藝管理研究的重要方向。

一、基于全架次消耗式工藝設計管理

消耗式工藝的特點是在工藝設計過程中，不再由工藝自主維護數(shù)據(jù)，而是從數(shù)據(jù)源中消耗，并在消耗的過程中由系統(tǒng)對可消耗總數(shù)量、剩余數(shù)量和過消耗數(shù)量進行實時計算，并及時標示存在差異的數(shù)據(jù)。

全架次消耗式工藝管理在具有上述特點的同時，其核心思路是基于PBOM 消耗式規(guī)劃MBOM 中零組件時，可按照架次展開所有構型狀態(tài)，基于架次進行消耗管理，支持多構型同時消耗。

在飛機制造工藝設計過程中，消耗式工藝管理主要涉及MBOM 規(guī)劃和裝配指令設計的過程控制。MBOM 一般分為頂層和底層，頂層是由工藝人員按照制造分離面劃分的裝配單元，裝配單元下的裝機件可基于數(shù)據(jù)源進行消耗式構建。

為提高MBOM 數(shù)據(jù)完整性，也可對工藝資源進行消耗管理，工藝資源一般指工裝、設備和刀量具。工藝資源的消耗管理是為了增加MBOM 數(shù)據(jù)完整性和規(guī)范工藝資源，實現(xiàn)其在工藝、制造和采購環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。在消耗管理中，支持選用工藝資源，不進行數(shù)量控制，僅指定工藝資源使用架次。

裝配指令基于裝配編制，在設計過程中，其中零組件配套表反映了在執(zhí)行過程中需要裝機的零組件、成品、標準件和材料等信息，其設計依據(jù)為裝配單元規(guī)劃的裝機件，在裝配指令設計過程中可對零組件配套表模塊進行消耗式工藝控制。

二、消耗式工藝設計管理關鍵技術研究

1、消耗數(shù)據(jù)源的確定

消耗式工藝管理可行的前提條件是消耗源數(shù)據(jù)完整，所以在應用消耗式工藝時，首先需要確定消耗式數(shù)據(jù)源。對于MBOM 中的零組件，其消耗依據(jù)是EBOM。但由于飛機研制過程復雜，EBOM 在進入制造環(huán)節(jié)后，通常需由工藝在EBOM 的基礎上增加工藝零組件和工藝分工路線等工藝信息，形成PBOM。在規(guī)劃裝配單元下的零組件時，通常以PBOM 為數(shù)據(jù)來源，那么構建全機完整的PBOM 便成為消耗式工藝可行的關鍵。PBOM 在維護工藝零組件的基礎上，需要增加特制件和成品件維護，來確保數(shù)據(jù)完整性。PBOM →MBOM →AO 文件的消耗業(yè)務流程如圖所示。

在航空制造領域，裝機需要的標準件和材料由工藝員申請定額，根據(jù)定額進行采購。在消耗式工藝設計過程中，可將標準件和材料的消耗源數(shù)據(jù)確定為申請的定額，以此為依據(jù)進行消耗控制。針對材料需要特別注意的一點就是計量單位的統(tǒng)一，材料的計量單位差異較大，如厘米、米和英寸等，工藝設計過程中需要對計量單位進行統(tǒng)一控制。

2、消耗過程控制

基于PBOM 消耗式規(guī)劃MBOM 時，需要展開全機PBOM 完整結構，并計算分支路徑上的消耗數(shù)量，在消耗過程中實時計算剩余消耗架次及數(shù)量，并支持按原路徑退回零組件。由于全機零組件成千上萬，并且每次計算消耗數(shù)量需要一直追溯至最頂層，計算零組件在該分支的總數(shù)量，一旦批量消耗，計算量翻倍增長，導致計算時間較長，影響用戶體驗。

系統(tǒng)運算復雜，用戶等待時間過長的問題成為消耗式是否可行的關鍵因素。經過分析，可通過工藝路線輔助計算出需要消耗的零組件，在整個消耗過程只計算需要消耗的零組件，系統(tǒng)也可以提前計算出需要消耗零組件的分支數(shù)量，降低系統(tǒng)運算復雜度。

3、裝配指令更改

裝配指令的消耗依據(jù)是裝配單元下的裝機件，在工藝設計過程中基于指令關聯(lián)的裝配單元獲取消耗數(shù)據(jù)。裝配指令消耗式設計的關鍵點在裝配指令更改設計過程中的消耗數(shù)量控制。通常航空制造單位的裝配指令依據(jù)生產現(xiàn)場的執(zhí)行進度通過更改單或補充指令進行更改，而更改單與補充指令的架次與指令是重疊的，需要在消耗頁面中實時依據(jù)更改架次釋放原AO 已消耗的裝機件，動態(tài)計算消耗數(shù)量，實現(xiàn)在更改場景下的精確消耗管理。

4、多維度消耗結果的統(tǒng)計分析

飛機研制是一個持續(xù)的迭代過程，產品數(shù)據(jù)處于動態(tài)變更中，工藝規(guī)劃的數(shù)據(jù)則存在準確消耗的零組件，因設計更改而導致差異的情況，所以對消耗結果的統(tǒng)計分析是消耗式工藝管理中一個關鍵的工具。其中PBOM 剩余或過消耗查詢結果和裝配單元規(guī)劃的裝機件消耗統(tǒng)計結果，裝配指令中過消耗數(shù)據(jù)查詢結果均是重要的差異分析依據(jù)，其中所有數(shù)據(jù)的“來龍去脈”皆可追溯，為管理人員和工藝員提供了快速分析數(shù)據(jù)差異的有力工具。

三、結論

航空工業(yè)某制造單位推廣應用了消耗式工藝規(guī)劃及工藝設計管理，實現(xiàn)了從PBOM →MBOM →AO 工藝設計過程的消耗控制，在整個消耗式工藝設計過程，出現(xiàn)在多種場景的變更，在PBOM 更改、MBOM 變更和AO 更改等各種原因引起的變更過程中，系統(tǒng)能夠準確地記錄、維護所有零部件及其它資源信息的消耗批架次和數(shù)量變化信息。在取消消耗架次或數(shù)量時，可按照原消耗路徑回退已消耗的架次數(shù)量，支撐各變更場景下的消耗式控制。消耗式工藝改變了現(xiàn)有的工藝規(guī)劃與設計模式，主要的變化如表所列。

消耗式工藝管理關鍵技術通過在航空制造領域研究及應用，實現(xiàn)在PBOM →MBOM →AO 的精確流轉，完整和清晰地規(guī)劃了裝配單元所需的參裝件、標準件和材料信

表 不同工藝工作中消耗式與非消耗式工藝規(guī)劃與設計模式的區(qū)別

在該制造單位，使用消耗式工藝的某機型，涉及零組件約50000 個，通過系統(tǒng)智能計算+人工識別確定需消耗參與裝配的件約16000 千個，將工藝需要重點核對裝機一致性的數(shù)據(jù)減少了一半以上，提高了工藝工作的準確性及工作效率。該機型工藝設計裝配指令約9000 千本，通過消耗式工藝設計，可至少降低工藝返工率7%，從而減少指令的編輯時間，假設平均一本指令編制時間為8 工時，那么節(jié)省9000×8×7%=5040（工時），且消耗式工藝可快速定位參裝件錯誤（漏裝、多裝和錯裝等）問題，無形中提高了工藝管理效率。息，以及裝配過程中需要使用的工裝、工具和設備信息，確保了MBOM 數(shù)據(jù)及AO 配套數(shù)據(jù)的完整性和準確性，提升了工藝規(guī)劃與設計質量，提高企業(yè)產品質量，加快研制周期，將企業(yè)的工藝管理能力提升了一個臺階。