杨婧 梁青霄

摘要：为了更好地将航发叶片自动化砂带磨削生产线应用到企业实际生产中，按照生产实际需求进一步地对软件系统进行了研究和设计，使系统不仅能实现对生产过程中的硬件进行监管和自动化生產过程控制，而且能实现与企业管理系统进行融合和数据对接，从而真正实现从企业层面到生产加工层面的智能化、一体化。

关键词：飞机装配;生产线;资源追踪;可视化

前言

随着科技的发展和全球经济竞争日趋激烈，传统的制造企业开始逐步向现代制造业转型。伴随着物联网技术的发展和应用，自动化生产、智能制造得到了快速发展。

1飞机装配生产线资源追踪及可视化分析

飞机装配现场管理是生产管理的重要环节，飞机装配现场管理要求及时准确地掌握飞机生产的动态，快速解决生产线问题。飞机装配现场管理包括飞机装配过程追踪与信息反馈、装配质量信息管理，以及根据反馈信息生成制造过程记录。其中，飞机装配过程追踪与信息反馈是指采集装配现场的数据，追踪飞机装配过程，及时发现装配现场问题并及时反馈。

在飞机装配过程中实时追踪装配现场资源并及时反馈装配资源位置等信息是飞机装配过程追踪与信息反馈的重要组成部分。

（1）装配工装：是保证飞机装配过程顺利进行的重要资源，如为满足飞机装配的准确度要求，在飞机装配过程中采用大量工装，保证飞机装配部件的装配定位精度。

（2）装配工具：是指在装配过程中工人操作需要使用的装配工具，如刀具、量具等。这些装配工具在不同的工位之间流转，用于装配生产。

（3）装配人员：是飞机装配过程的控制者和操作者，是装配现场工作的重要组成部分。装配人员在装配现场的不同站位上下载装配生产任务和对当前装配工序进行操作，完成装配生产任务。

（4）装配物料：是指在飞机装配过程中所需要的零部件、附件等对象，是飞机装配过程中的重要资源。在飞机装配过程中，装配物料通常根据装配指令的要求打包，然后配送至各个装配站位进行装配使用。

（5）配送设备：是目前飞机装配车间广泛应用的物流运输装备，配送设备需要及时地将装配物料、装配工具、装配工装等资源运送到指定的站位以满足装配生产需求，同时还需要完成在装配件于不同工位之间运转等任务。

（6）在装配件：是指在各个装配站位上正在进行装配任务的装配对象。在飞机装配过程中，随着装配工艺的执行，由装配人员完成在装配件的装配工作，保证装配生产任务。

基于获取的飞机装配资源的实时动态信息，结合飞机装配车间三维环境，可实现基于飞机装配资源的三维模型可视化，以可视化的方式及时地展示飞机装配资源状态变化信息，可保证管理人员能够及时发现问题并做出决策。解决管理人员难以全面地把握装配车间内资源实际情况的问题，实现飞机装配资源的现场有效管理和控制，提高装配资源现场管理能力。

2飞机装配生产线资源追踪及可视化系统框架

2.1飞机装配生产线资源追踪及可视化系统

飞机装配过程是一个复杂多变的过程，各类装配资源根据装配工艺执行的要求在装配车间内不断流转。飞机装配资源的追踪是指在飞机装配过程中，及时获取资源状态，对资源的位置及状态等做出判断并及时反馈，以最小的延迟对飞机装配过程中发生的现场问题做出决策。

面向CPS的飞机装配生产线资源追踪及可视化框架主要包括飞机装配资源实时信息获取层、装配资源实时信息处理层、装配资源时空数据模型建立层、装配资源可视化层。

（1）装配生产线资源实时信息获取层：采集装配人员、装配物料、装配工装、装配工具、配送设备和在装配件等各类装配资源的现场信息。在飞机装配现场部署RFID读写器和用于定位对象的RFID参考标签，完成对装配车间各类装配资源的实时信息采集，为装配资源实时信息处理层提供有效信息集。

（2）装配生产线资源实时信息处理层：对获取的装配资源的实时信息进行过滤和处理。本层的核心内容是通过对实时信息的分析与处理，获得装配资源的实时位置信息和状态信息。文中首先对装配资源进行定位以获取装配资源实时位置，然后通过建立的资源状态追踪模型对位置信息进行条件判断，以获得装配资源的状态信息，最后将获得的装配资源位置信息和状态信息进行数据集成，为装配资源时空数据模型的建立提供数据支持。

（3）装配生产线资源时空数据模型建立层：对上层处理后的装配资源数据统一管理，建立飞机装配资源时空数据模型。本文采用的时空数据模型是基于装配资源静态数据和装配资源动态数据两方面对每一类资源进行描述，最终形成装配资源时空数据模型，为功能应用层提供基础数据。

3飞机装配生产线资源追踪及可视化流程

（1）产品数模及装配工艺信息：从企业信息管理系统，如PDM系统中获得。

（2）装配车间作业计划信息：从车间执行层的管理系统，如MES系统中获得。

（3）装配过程资源实时信息：从装配车间实时获得，主要包括各类资源的属性信息、位置信息、状态信息等。

基于飞机装配过程的进展，现场装配资源在车间的位置等信息不断发生变化，面向CPS的飞机装配生产线资源追踪及可视化流程，首先基于装配资源的时空数据模型，对飞机装配车间AGV、装配工具、装配工装、装配物料、装配人员和在装配件等现场资源的位置、数量等信息进行采集，对采集数据进行数据处理后，获得装配资源的实时位置等信息，再通过装配资源追踪模型分析各类资源的状态变化，获得装配资源状态信息，最后根据获得的所有装配资源信息进行基于三维模型的位置和状态更新，实现以三维模型的方式展示装配过程资源可视化。

结束语

CPS和三维可视化建模技术，提出了一种面向CPS的飞机装配生产线资源追踪及可视化方法和系统框架，可以基于实时获取的飞机装配现场资源的位置等信息，为飞机装配资源精细化管理提供支持。

参考文献：

[1]  董会波，许建新，董思洋.面向飞机装配的MES系统研究[J].航空制造技术，2010，53（18）：46–50.

[2]  段国齐，田锡天，黄利江.飞机装配进度三维可视化技术研究[J].航空制造技术，2016，59（9）：70–78.

（作者单位：中航飞机股份有限公司）