MBD模式下生产准备探索与实践

发布时间：2017-04-28 作者：金艳玲孙建波王娜来源：中航工业西安飞行自动控制研究所

关键字：;MBD模式生产准备信息传递模式

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生产准备是影响航空产品快速切换的主要环节。为实现航空产品在MBD模式下的快速切换，剖析了航空产品生产准备的主要内容，探讨了MBD模式下航空产品生产准备信息传递模式以及影响航空产品生产过程快速切换的关健因素。

MBD技术作为数字化协同设计制造技术中的关键应用技术，已在航空制造业得到了广泛的应用。文献从宏观上介绍了基于MBD的飞机数字化制造技术应用体系及其在协同设计制造中的应用；文献从基于MBD的数字化定义技术、数字化工艺设计与仿真技术、工艺装备

设计制造集成技术、数字化检测与质量控制技术以及基于轻量化模型的装配过程可视化技术等方面介绍了基于MBD的数字化制造流程；文献研究了MBD环境下的飞机数字化装配技术；文献研究了MBD环境下航空产品的首件检验关键技术；文献讨论了制造资源冲突引起的三维机加工艺设计与变更，建立了一种封装制造资源信息与机加工艺设计的闭环体系结构；文献探讨了飞机全生命周期过程中MBD数据的管理方案。上述探讨研究忽视了生产制造过程中最不可控的生产准备这一环节，将生产准备看作是节拍稳定或可控的，而实际的应用中，由于受到MBD模型及制造资源变更的影响闭，某些产品/工序生产准备节拍被打乱，如何在MBD环境下使生产准备工作快速响应动态的工序模型变化是一个需要解决的问题。本文在企业实践及国内外相关研究的基础上，研究MBD环境下航空产品生产准备的主要内容，探讨MBD环境下航空产品生产准备信息传递模式以及影响航空产品生产准备快速切换，均衡实现的关键因素。

生产准备信息定义

生产准备是指企业为了保证日常生产的顺利进行，为顺利实现生产作业计划所从事的各项准备工作，包括：技术准备、机械设备准备、物资准备、劳动力的配备和调整、工作地准备等。航空制造企业的生产特点虽多为多品种、小批量、多批次型，但技术准备、劳动力的配备和调整、工作地准备仍属相对固定型，唯机械设备准备、物资准备变换频繁。本文仅考虑物资准备变更对MBD环境下生产的影响，这里的物资准备包含了实现机械加工所需的模具、刀具、工装夹具、零部件等的准备。定义如下：

定义1：生产准备时间是指设备从一批中的最后一件合格产品的生产结束转换为另一批中第一个合格产品的生产开始所需的所有时间，也称为作业切换时间，分为外部切换时间和内部切换时间。生产现场的作业切换主要包含以下几方面内容：模具的切换、刀具的切换、工装夹具的切换；零部件、材料的切换；制造前的其他准备工作（如数控程序的准备）。生产准备时间为：

式中，Tmi表示该批产品第I个模具所需的准备时间；Td；表示该批产品第i个刀具所需的准备时间；Tdi表示该批产品第i个工装夹具所需的准备时间；T,,表示该批产品第i个零部件、材料所需的准备时间；Tq,表示该批产品第i个需要进行的其他准备时间。

定义2：外部切换时间Tqi二即不需停机进行的作业切换时间，包括模具、刀具、工装夹具的调整、装配、测试时间，则：

式中，Tmi表示该批产品所需的模具调整、装配、测试时间；To，表示该批产品所需的刀具调整、装配、测试时间；Tdw表示该批产品所需的工装夹具调整、装配、测试时间；Tqw表示该批产品所需的零部件调整、装配时间；TQ，表示该批产品所需的其他调整时间。

定义3：内部切换时间Tn为必须停机才能进行的作业切换时间，主要指模具、刀具、工装夹具、零部件等在机械设备上的安装时间，则：

式中，凡表示该批产品所需机械设备上安装模具的时间；Tmn表示该批产品所需机械设备上安装刀具的时间；T}，表示该批产品所需机械设备

上安装工装夹具的时间；TGn表示该批产品所需机械设备上安装零部件、材料的时间；TGn表示该批产品所需机械设备上安装其他辅具的时间。

由定义可知，MBD环境下实现航空产品快速切换的关键是使Tw -0, T-TN几，因此从三维制造工艺数模中提取生产准备信息成为实现切换工作的前提。

MBD模式下的生产准备信息传递

MBD是用集成的三维实体模型来完整地表达产品定义信息的技术标准，现场加工过程中使用的三维机加工序模型包含了机加工艺设计下工序/工步级的所有信息。生产准备信息作为工步属性或注释信息由工艺员使用MBD技术设计生成并上传至制造信息系统，通过数字化应用终端，操作人员能够浏览产品制造工艺数据和工艺图解，并获取相关准备信息（制造过程动画、程序、刀具、工装、辅料等），使传统生产准备信息（图1）在开工指令下达后提取的模式变为自工艺模型生成阶段直接提取（图2），改变了航空制造企业的生产准备模式（虚线内为生产准备信息）。

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