基于混合描述式工艺设计技术的研究

季宏宇

摘 要： 在飞机制造中，AO/FO设计是重要的生产准备工作之一，由于飞机零组件数量非常多，因此利用AO/FO设计的强度极大，AO/FO设计任务具有复杂性和多样性，难以实现通用的工艺决策过程自动化，而且交互式、检索修订或创成式CAPP各有其特点和局限，因此本文通过对基于工艺知识库的快速工艺设计、智能辅助技术等多种技术的研究，提出快速AO/FO设计技术——混合描述式工艺设计技术，该技术有效解决双语工艺编制过程中效率低的问题。

关键词： AO/FO 工艺设计 混合描述式

为适应飞机转包生产的要求，许多飞机制造企业引入了波音公司的AO/FO工艺管理机制。AO是装配指令（Assembly Order）的英文缩写，FO是零件制造指令（Fabrication Order）的英文缩写，它们和产品生产的两大过程（装配和制造）相对应，AO是工艺部门根据工程设计要求、工厂工艺技术水平和质量保证的要求，编写的生产性工艺文件。用于装配性质的生产单位下达生产任务、指导工人生产和填写质量记录[1]。

一、几种快速工艺设计技术

1.基于工艺知识库的快速工艺设计

工艺工作者在飞机工艺设计过程中积累了大量工艺经验、方法，而且形成了大量工艺规范和工艺管理类文件。如何将这些工艺知识以合理层次组织起来，转变成易于为计算机管理的数据，让工艺人员借助计算机灵活地查阅、选用，如何在此基础上实现工艺设计的智能化，是现阶段飞机制造工艺信息系统研究的重点[2]。

2.智能辅助技术研究

基于交互式的人机混合工艺决策技术指工艺设计人员（用户）在CAPP系统中的地位不像在传统CAPP智能系统中，仅是信息输入人员的角色。传统方式是用户输入、系统决策、系统输出，系统处理过程对用户是不可变动的。而在基于交互式的人机混合工艺决策系统中，用户是工艺决策的主体，系统决策的目的不再是代替工艺人员，而是有效辅助工艺人员[3]。

二、混合描述式工艺设计

CAPP系统的工艺设计界面有两种方式：数据对象式和所见即所得式。这两种方式各有利弊，对AO/FO设计中存在的双语编制情况，将两种方式结合能很好地解决问题。

1.工艺卡片与工艺卡片模板

在工艺信息系统中，每张工艺卡片都有对应的格式，即工艺卡片模板，工艺卡片模板是众多相似工艺卡片的抽象表达。将具体工艺信息填充到工艺卡片模板上即形成工艺卡片，工艺卡片是工艺信息的标准化载体。在标准中，工艺卡片一般以表格形式描述，工艺信息就是按照对应的表格字段进行填写。

2.工艺设计界面的两种方式

（1）数据对象式工艺设计

通过上一小节对工艺卡片和工艺卡片模板的分析，可以将一份工艺规程形式化地看做多个对象组成的数据对象集，工艺文件只是工艺规程数据对象集的表现形式。

数据对象式工艺设计的中心思想就是按照信息模型驱动工艺设计界面的生成，以及工艺设计数据的存储和工艺文件的生成。

（2）所见即所得工艺设计

所见即所得工艺设计指工艺人员通过“所见即所得”的工艺设计界面编制工艺，直接形成工艺文件。同时将工艺文件中的数据按照信息模型要求以对象方式存储，并进行加工和处理。工艺卡片模板是由多个矩形框组成的，单元格按照信息性质不同，可以分为独立单元格（如产品、零组件、工艺信息等）、多行单元格（称为列，单元格的信息属性相同，如工序号）、多列单元格。通过定义单元格的属性，除了单元格的格式信息外，主要是单元格与信息模型之间的映射关系，将工艺卡片中的信息用产品、零件、工艺、工序和工步及各种对象类、对象属性和非类属性形式实现完全映射，从而实现工艺数据的结构化存储。

（3）混合描述式工艺设计

所见即所得工艺设计尽管解决了工艺设计界面直观性、友好性与结构化数据的矛盾，但有些特殊需求如工艺卡片反映的信息不全或工艺卡片反映的信息有其他表现形式等，从技术来说，所见即所得工艺设计无法解决。混合描述式工艺设计方法主要为了解决此类特殊需求，所谓混合描述式工艺设计，就是综合使用数据对象式和所见即所得工艺设计方式的优点和技术，形成的一种独特的工艺设计界面。

有时企业希望输入的工艺信息以不同工艺卡片形式表现出来，工艺编制时输入所有以后可能用到的信息，并根据情况输出具体版本的工艺文件。仅从实现角度来说，数据对象式工艺设计可以解决上述问题，但设计界面不直观及无法直接绘制图形将影响编制效率，所以需要采用混合描述式工艺设计解决特殊需求。利用工艺卡片模板的操作直观性及可以提取结构化数据的特点，设计一种新的工艺卡片模板，将其作为工艺设计界面，并反映所有可能使用的信息。工艺编制过程与所见即所得工艺设计方式相同，编制完成后形成工艺编制主文件，但不把它作为最终输出文件。

一般飞机制造企业其编制的AO/FO有中文（自己使用）、中英文（外协或转包）、英文（向外商提供资料）等不同版本，这样如果编制两份工艺则既浪费时间又不能保证数据统一。所以采用混合描述式工艺设计方法，有效解决中英文对照工艺规程编制困难的问题。将中英文对照模板作为工艺编制的主模板进行工艺设计，设计时同时输入中文和英文工艺内容。设计完成后，所有工艺数据都以结构化数据形式存入数据库中，此时通过调用中文模板或者英文模板可以生成对应的中英文工艺，大大提高AO/FO的编制效率。

三、结论

AO/FO设计是典型的复杂问题，本章通过基于知识库的快速工艺设计和智能辅助方法进行研究，并将其应用到飞机AO/FO设计中，减少工艺人员的事务性劳动，提高AO/FO的实际效率，缩短飞机工艺准备时间，采用混合式描述的工艺设计方法解决AO/FO双语工艺编制效率低的问题。

参考文献：

[1]高强.飞机制造工艺信息集成系统关键技术研究[J].西北工业大学，2003.

[2]金晓春.工艺知识库的建立及其在CAPP中的应用[J].CAD/CAM与制造业信息化，2006.

[3]郝善勇.智能辅助决策技术研究[J].北京理工大学，2000.