1 引言

    復(fù)雜的產(chǎn)品通常是多學(xué)科、多種技術(shù)的融合產(chǎn)物。設(shè)計的組織通常也會根據(jù)功能的劃分形成不同的系統(tǒng)設(shè)計。在制造環(huán)節(jié)，特別是在裝配制造組織時，往往需要打破原有系統(tǒng)的設(shè)計組織界限才能將產(chǎn)品最終裝配制造完成。因而在工藝設(shè)計、組織上與實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)往往會產(chǎn)生矛盾，在裝配環(huán)節(jié)上尤為明顯，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

    1.工藝設(shè)計組織與實際生產(chǎn)組織方式不一致

    傳統(tǒng)的裝配工藝設(shè)計組織方式往往會沿襲設(shè)計的組織方式。按照設(shè)計系統(tǒng)的劃分進行工藝的設(shè)計組織，但這種組織管理方式在實際的裝配過程往往需要重新組織，因而會造成裝配工藝的指導(dǎo)性不強，裝配工藝與生產(chǎn)實踐脫節(jié)的問題。

    2.傳統(tǒng)工藝設(shè)計的表達與實際車間生產(chǎn)不一致

    工藝設(shè)計是對從毛坯到零件再到產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)方式、方法的設(shè)計，通常是針對一個零件加工、一個部件裝配、一個產(chǎn)品總裝展開的工藝設(shè)計，并不表達工序的串并行關(guān)系。而車間的實際生產(chǎn)是以企業(yè)的生產(chǎn)計劃為基礎(chǔ)以一批零件、若干的部裝及產(chǎn)品的加工裝配，有時間計劃的約束，綜合人、機、料、法、環(huán)在實際車間生產(chǎn)中的相互制約關(guān)系后，需要進行必要工序“重置”，對工序先后次序進行調(diào)整。但由于傳統(tǒng)工藝并未對此進行表達從而造成了工藝紀(jì)律管理上的空白。

    3.藝設(shè)計的依據(jù)與實際生產(chǎn)的依據(jù)不一致

    隨著現(xiàn)代計算機圖形技術(shù)的發(fā)展，越來越多的三維設(shè)計被廣泛的應(yīng)用到了企業(yè)，以三維模型為依據(jù)進行的工藝設(shè)計已成為一種趨勢。由于受到傳統(tǒng)手段、工具的制約，實際生產(chǎn)的組織還是以二維工藝規(guī)程為依據(jù)。必然會產(chǎn)生信息交流與傳遞的不完整。

    基于以上問題我們試圖尋找一種能夠全面有效反映工藝的設(shè)計思想，又能對現(xiàn)場制造起到明確指導(dǎo)的工藝設(shè)計與組織方法，使工藝成為設(shè)計與制造真正橋梁。下面我們就結(jié)合本企業(yè)的裝配生產(chǎn)實踐中對信息化的具體應(yīng)用需求和相關(guān)技術(shù)實踐來介紹一下我們的技術(shù)解決方案。

2 應(yīng)用背景

    本企業(yè)的產(chǎn)品是典型的復(fù)雜產(chǎn)品，涉及機械、管路、電路等等多個系統(tǒng)的技術(shù)融合，特別是在總裝環(huán)節(jié)，為了完成產(chǎn)品裝配不可避免的要打破各個系統(tǒng)原有的界限。在過去，總裝工藝文件的設(shè)計組織上一直是針對單個系統(tǒng)進行設(shè)計的裝配文件，在車間現(xiàn)場車間工作人員依據(jù)紙質(zhì)的生產(chǎn)計劃、工藝文件和工程圖紙為依據(jù)，重新安排車間的工藝、生產(chǎn)組織。這種工藝組織應(yīng)用的現(xiàn)狀造成了以下一系列的問題：

    首先，在工藝設(shè)計過程中會產(chǎn)生大量的工藝信息，如工藝方案、工藝流程、工序信息、配套文件等。在過去的工藝管理系統(tǒng)中，這些工藝信息是通過工藝卡片的形式傳遞給管理人員和操作者，由于這種傳遞方式包含的信息分散，車間工位上的生產(chǎn)人員還需要結(jié)合工程圖，同時拿著多本工藝規(guī)程互相參照，才能展開工作。由于工藝數(shù)據(jù)比較分散，信息化管理手段落后，管理人員和操作者不能快速查看到自己所需要的數(shù)據(jù)和內(nèi)容，易于造成文件發(fā)放和生產(chǎn)技術(shù)管理的疏漏。

    其次，在產(chǎn)品裝配過程中，由于是多本工藝同時執(zhí)行，而且工藝又沒有明確的表明一本工藝文件工序的串并行關(guān)系，以及多本工藝之間的工序執(zhí)行的串并行關(guān)系，不能為工藝管理和操作者提供清晰明確的生產(chǎn)指導(dǎo)。因而工序之間的先后執(zhí)行順序通常是根據(jù)班組長的經(jīng)驗確定，當(dāng)面臨一個新的型號裝配生產(chǎn)任務(wù)時，裝配人員也主要依靠自己的經(jīng)驗或由車間裝配工藝員講述的方式來理解工藝，而工藝人員的經(jīng)驗又來自于熟練技術(shù)人員的口口相傳，即浪費時間，且效果各異。因而工藝執(zhí)行的一致性難以得到保障。

    另外，隨著三維技術(shù)的發(fā)展，三維CAD系統(tǒng)在企業(yè)的應(yīng)用已日漸深入，三維工藝信息系統(tǒng)的建設(shè)已提上了日程，但是三維模型、三維工藝下車間如何展示，車間裝配進度如何有效的地反映、生產(chǎn)信息如何反饋，均成為目前車間生產(chǎn)的技術(shù)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)急需解決的難題。

3 技術(shù)實現(xiàn)目標(biāo)

    結(jié)合目前本企業(yè)的需求和信息化建設(shè)實際情況，通過上述分析我們確定從總裝環(huán)節(jié)入手嘗試通過面向生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝規(guī)劃打通工藝設(shè)計到生產(chǎn)制造執(zhí)行的工藝技術(shù)執(zhí)行問題。規(guī)劃具體實現(xiàn)以下目標(biāo)：

    ●總裝設(shè)計環(huán)節(jié)以圖示化形式表達工序執(zhí)行次序；

    以圖示化形式表達完整的總裝配工藝設(shè)計流程，裝配各工序之間的嵌套關(guān)系以及裝配之間的串并行順序關(guān)系。在每個執(zhí)行流程圖節(jié)點可自由向下擴展且可以反映出不同的裝配技術(shù)、配套及執(zhí)行狀態(tài)。

    ●在總裝設(shè)計環(huán)節(jié)以生產(chǎn)裝配組織單元為基礎(chǔ)的工程表達；

    以現(xiàn)場的工位的裝配單元為基礎(chǔ)組織設(shè)計數(shù)據(jù)（三維模型、二維工程圖）、工藝技術(shù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)（工藝文件及配套清單）、計劃數(shù)據(jù)（開完工計劃）、生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)（開完工信息、檢驗信息）及現(xiàn)場反饋數(shù)據(jù)（現(xiàn)場記錄、反饋信息）。在單個裝配單元上可集中展示相關(guān)的設(shè)計、工藝、生產(chǎn)相關(guān)信息。

    ●在車間現(xiàn)場執(zhí)行環(huán)節(jié)可進行生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備綜合查詢與實時生產(chǎn)信息反饋

    在車間現(xiàn)場使用戶借助瀏覽器，通過觸摸式終端或不同的用戶終端，實現(xiàn)實時、動態(tài)訪問產(chǎn)品、工藝信息，可依據(jù)車間資源配置情況和生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況進行實時開完工信息、資源配置反饋，同時提供將現(xiàn)場采集的視頻數(shù)據(jù)入庫，為最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)包做準(zhǔn)備。

    ●在管理決策環(huán)節(jié)可系統(tǒng)性展示生產(chǎn)、技術(shù)準(zhǔn)備狀況

    建立一種基于Intranet（局域網(wǎng)）的工藝信息發(fā)布與在線應(yīng)用，加強對各種工藝、生產(chǎn)信息的溝通和管理，通過實時圖示化的生產(chǎn)組織展示與進度狀態(tài)情況展示獲取準(zhǔn)確的一線生產(chǎn)信息反饋，同時通過對現(xiàn)場信息的反饋處理實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場快速響應(yīng)的應(yīng)用需求，為改善和優(yōu)化裝配效率與質(zhì)量提供必要的決策支持。

4 技術(shù)實現(xiàn)

    4.1 圖示化表達整體裝配的工藝技術(shù)組織狀況

    工藝設(shè)計階段裝配單元制訂流程圖，裝配單元細化到單個生產(chǎn)指令，通過流程圖的嵌套關(guān)系和串并行關(guān)系系統(tǒng)展示完整裝配流程，圖示化整體工藝裝配數(shù)據(jù)規(guī)劃如圖1所示。同時單個裝配單元支持結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計與文件級工藝設(shè)計，支持補充多媒體工藝信息，從而在設(shè)計階段為生產(chǎn)的可視化生產(chǎn)和精細化管理奠定基礎(chǔ)。工藝數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)如圖2所示。

    圖1 整體工藝裝配數(shù)據(jù)規(guī)劃

    圖2 工藝數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)

    4.2 以裝配單元為基礎(chǔ)的工程表達

    本企業(yè)原有的裝配工藝編制是針對系統(tǒng)（包含結(jié)構(gòu)安裝、管路安裝等等）編制相關(guān)的工藝文件，系統(tǒng)規(guī)劃是對于一個裝配單元，內(nèi)容涉及一個小組在一個工位單元上跨系統(tǒng)完成的所有工作的集合。本集合包括裝配單元的工程技術(shù)準(zhǔn)備信息、計劃任務(wù)信息、現(xiàn)場執(zhí)行與反饋信息、以及變更調(diào)整信息四部分構(gòu)成。裝配單元構(gòu)成如圖3所示。

    圖3 裝配單元構(gòu)成

    工程技術(shù)準(zhǔn)備信息包括以下幾方面內(nèi)容：裝配工藝文件、裝配配套清單、裝配設(shè)備等配套信息、裝配工裝信息表、消耗零件信息、輔助材料定額表、裝配工程圖文件、裝配三維模型、其他（三維仿真、視頻等）；

    計劃任務(wù)信息包括：執(zhí)行人、工期、開工時間；

    現(xiàn)場執(zhí)行反饋信息包括：開工驗證、完工驗證、配套信息反饋、生產(chǎn)信息的反饋、關(guān)鍵裝配示教及示警添加、現(xiàn)場執(zhí)行監(jiān)控；

    變更調(diào)整信息包括：技術(shù)變更通知、變更單，計劃變更通知、變更單。

    4.3 生產(chǎn)、技術(shù)準(zhǔn)備狀況的系統(tǒng)性展示

    計算機通過系統(tǒng)預(yù)定義的生產(chǎn)執(zhí)行模型，從生產(chǎn)指令發(fā)布開始，在生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、配套、生產(chǎn)、質(zhì)檢、調(diào)度、工期等各個環(huán)節(jié)上，提供相對的預(yù)設(shè)流轉(zhuǎn)、反饋；生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)的狀態(tài)隨單元構(gòu)成信息的觸發(fā)而更新，同時可依據(jù)節(jié)點信息進行必要的匯總統(tǒng)計，為實現(xiàn)精細化管理打好基礎(chǔ)；可視化方面，為使用者提供直觀的結(jié)構(gòu)化執(zhí)行數(shù)據(jù)包的瀏覽（支持office文檔、圖片、視頻、三維數(shù)模等）、查詢（圖示化整體工作狀態(tài)、本臺部件安裝意見反饋列表、正在開展工作、遇到停工問題列表、配套不齊套清單）和反饋。為最終實現(xiàn)可視化的制造環(huán)境打好基礎(chǔ)。

    圖4 可視化制造環(huán)境

    4.4 系統(tǒng)應(yīng)用

    ●應(yīng)用形式

    在工藝設(shè)計、與計劃設(shè)計采用C/S電腦終端應(yīng)用；

    車間現(xiàn)場應(yīng)用人員采用觸摸屏電腦終端/條碼掃描儀應(yīng)用；

    技術(shù)、生產(chǎn)管理人員采用B/S電腦終端應(yīng)用。

    ●系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程模型

    系統(tǒng)涉及工藝人員、計劃人員、車間生產(chǎn)人員以及管理人員，他們主要的工作業(yè)務(wù)分工如圖5系統(tǒng)整體業(yè)務(wù)流程模型所示。

    圖5 系統(tǒng)整體業(yè)務(wù)流程模型

    ●系統(tǒng)工作流程

    系統(tǒng)各級使用人員工作流程如圖6系統(tǒng)整體工作流程所示。

    圖6 系統(tǒng)整體工作流程

    ●主要應(yīng)用界面

    系統(tǒng)整體界面設(shè)計思路是以流程圖為主線，以流程圖節(jié)點展開數(shù)據(jù)組織。最終實現(xiàn)原設(shè)計目標(biāo)。圖示化的方式展示整體生產(chǎn)裝配的嵌套及串并行關(guān)系如圖7所示，以裝配組織單元為基礎(chǔ)的工程表達界面如圖8所示，最終集成應(yīng)用如圖9所示。

    圖7 圖示化總裝工藝表達

    圖8 以裝配組織單元為基礎(chǔ)的工程表達

    圖9 集成應(yīng)用

5 小結(jié)

    企業(yè)的車間生產(chǎn)組織是以工位為基礎(chǔ)，以工序、工步為加工單位進行分工，因而要求工藝文件的設(shè)計組織必須也是以生產(chǎn)組織為依據(jù)的設(shè)計組織，但傳統(tǒng)的工藝通常是以設(shè)計為主線的加工表達，特別是裝配環(huán)節(jié)通常是以設(shè)計的一個系統(tǒng)為依據(jù)進行的工藝組織，這種工藝的組織表達與生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)組織形式不同，因而常常造成工藝信息交流不暢、生產(chǎn)執(zhí)行缺乏依據(jù)的矛盾。因而統(tǒng)一工藝設(shè)計與車間生產(chǎn)的組織依據(jù)是解決這一系列矛盾的關(guān)鍵。

    總結(jié)本企業(yè)的總裝信息化應(yīng)用實踐有以下特點：

    1.利用已有成熟計算機圖形技術(shù)，圖示化直觀的反應(yīng)裝配生產(chǎn)過程；

    2.突破傳統(tǒng)思維模式，以生產(chǎn)組織單元為基礎(chǔ)進行數(shù)據(jù)組織，從而使生產(chǎn)的每個單元成為一個完整、有機的信息包；

    3.以實用為主，充分利用已有的技術(shù)和資源基礎(chǔ)，最大程度的利用已有的技術(shù)積累；

    4.本文所述的總體技術(shù)方法是以總裝工藝為應(yīng)用對象，通過必要改造對其他工藝類型也適用。

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本文標(biāo)題：面向生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝組織規(guī)劃技術(shù)研究

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