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簡(jiǎn)析飛機(jī)數(shù)字化裝配知識(shí)管理系統(tǒng)構(gòu)建論文
引言
裝配是飛機(jī)制造流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，其工作量約占整個(gè)飛機(jī)制造勞動(dòng)量的40%~50%，幾乎涵蓋了整個(gè)飛機(jī)研制過程，保證飛機(jī)裝配的質(zhì)量和效率對(duì)飛機(jī)制造具有十分重要的意義。裝配工作的順利進(jìn)行離不開裝配工藝設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)為需要裝配的產(chǎn)品選擇合理的裝配方法和裝配順序。在傳統(tǒng)裝配模式下，飛機(jī)裝配工藝設(shè)計(jì)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)主要由紙介質(zhì)記錄，不利于積累、管理和使用，裝配工藝設(shè)計(jì)效率低、易出錯(cuò)。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)設(shè)計(jì)和工藝規(guī)劃向著無紙化、數(shù)字化的方向前進(jìn)，為了配合數(shù)字化設(shè)計(jì)及三維工藝規(guī)劃技術(shù)的應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展，研究數(shù)字化的裝配知識(shí)管理系統(tǒng)，科學(xué)、系統(tǒng)地管理裝配工藝設(shè)計(jì)的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)顯得十分必要。
本文在研究裝配知識(shí)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建裝配知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)，將飛機(jī)裝配過程中積累的各種典型工藝規(guī)范、操作規(guī)程、裝配資源等信息，通過分類提煉形成結(jié)構(gòu)化、參數(shù)化且表達(dá)形式和應(yīng)用密切相關(guān)的典型工藝知識(shí)，保存到裝配知識(shí)庫(kù)中。在此過程中改變了知識(shí)的定義方式，使裝配知識(shí)結(jié)構(gòu)化、參數(shù)化，便于知識(shí)的快速檢索和重復(fù)使用;工藝員在設(shè)計(jì)過程中以實(shí)際應(yīng)用為主線，根據(jù)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景在裝配知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)中進(jìn)行快速工藝設(shè)計(jì)、定義典型應(yīng)用模板，使工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，提高了工藝設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，降低了成本。裝配知識(shí)庫(kù)中的各類知識(shí)也便于工藝人員進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí);用戶可根據(jù)裝配知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)中的知識(shí)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并對(duì)知識(shí)的使用情況做出評(píng)價(jià)。裝配知識(shí)庫(kù)向數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)能夠快速檢索知識(shí)，滿足日常工作中裝配工人和工藝員學(xué)習(xí)培訓(xùn)的需要。
1裝配知識(shí)定義
構(gòu)建裝配知識(shí)管理系統(tǒng)首先需要對(duì)裝配知識(shí)進(jìn)行分析和定義。裝配知識(shí)定義以裝配知識(shí)的應(yīng)用為目標(biāo)，滿足知識(shí)快速積累和應(yīng)用的要求，采用基于本體的工藝知識(shí)定義方法，此定義方法的作用是將錯(cuò)綜復(fù)雜的、游離的工藝知識(shí)片段按照同義關(guān)系或?qū)哟侮P(guān)系全部關(guān)聯(lián)在一起，形成有用的信息鏈或信息網(wǎng)，因此工藝知識(shí)之間彼此相連，不出現(xiàn)斷點(diǎn)，從任何一個(gè)信息點(diǎn)出發(fā)都可以通過某種路徑找到其它的信息。
2裝配知識(shí)分類
飛機(jī)裝配流程復(fù)雜，涉及的環(huán)節(jié)較多，為了便于知識(shí)的管理，需要對(duì)裝配知識(shí)進(jìn)行分類。對(duì)于不同類別的知識(shí)，應(yīng)用提出的裝配知識(shí)定義方法，給出知識(shí)定義的要求。
裝配知識(shí)主要從現(xiàn)有的工藝規(guī)范、典型工藝規(guī)程、典型操作程序、技術(shù)手冊(cè)、裝配資源等信息中積累獲取，根據(jù)知識(shí)特點(diǎn)，按照知識(shí)易用的原則與軟件工程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、參數(shù)化處理，形成知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。知識(shí)體系結(jié)構(gòu)可分為資源類知識(shí)、操作類知識(shí)、典型裝配知識(shí)三類。
2.1資源類知識(shí)
資源類知識(shí)是對(duì)裝配過程中使用的工具、刀量具、設(shè)備、工藝參數(shù)等進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、參數(shù)化定義形成的最小知識(shí)單元。
資源類知識(shí)來源于工藝文件中的參數(shù)表、標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)表和車間積累的經(jīng)過審核、驗(yàn)證的資源類參數(shù)表。資源類知識(shí)需定義工藝過程相關(guān)的資源、基礎(chǔ)參數(shù)表的屬性，包括知識(shí)概念、知識(shí)本體屬性、知識(shí)關(guān)系三部分內(nèi)容。
2.2操作類知識(shí)
操作類知識(shí)是依據(jù)某一裝配操作工藝流程，梳理各流程節(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系，按該邏輯關(guān)系對(duì)相應(yīng)的資源類知識(shí)進(jìn)行組織而形成的知識(shí)單元，操作類知識(shí)包含操作流程、各流程節(jié)點(diǎn)的工藝參數(shù)、工具、技術(shù)要求等�？蓭椭脩艨焖偻瓿裳b配工藝設(shè)計(jì)，在工藝設(shè)計(jì)過程中可自動(dòng)匹配資源，快速生成、積累工序描述，供工藝員及操作工人學(xué)習(xí)、借鑒。
操作類知識(shí)來源于兩方面：一是直接來源于工藝規(guī)范、典型工藝規(guī)程、典型操作程序、技術(shù)手冊(cè)，只是改變了知識(shí)的表現(xiàn)形式;二是對(duì)某一份或幾份工藝規(guī)范、典型工藝規(guī)程、典型操作程序、技術(shù)手冊(cè)進(jìn)行梳理提煉、重新組織知識(shí)結(jié)構(gòu)，形成新的操作類知識(shí)。
操作類知識(shí)參數(shù)表主要定義工藝過程相關(guān)的操作類知識(shí)屬性，包括知識(shí)概念和知識(shí)本體屬性兩部分。
2.3典型裝配知識(shí)
典型裝配知識(shí)是針對(duì)典型產(chǎn)品的裝配過程進(jìn)行梳理形成的裝配工藝流程，對(duì)某一類相似產(chǎn)品的裝配具有參考意義。典型裝配知識(shí)來源于在工藝過程中積累的經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證且通過評(píng)審的典型裝配知識(shí)。收集并整理典型裝配單元工藝過程規(guī)劃，形成典型裝配單元工藝過程模板，模板包括工藝過程視頻及工藝流程圖，其中流程圖以圖片的形式體現(xiàn)。典型裝配知識(shí)參數(shù)表主要定義知識(shí)的知識(shí)概念及本體屬性。
3裝配知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能
在飛機(jī)裝配知識(shí)定義及分類研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建裝配知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)知識(shí)積累、使用方便的目的，按功能將裝配知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)分用戶知識(shí)空間、工藝知識(shí)庫(kù)、知識(shí)管理、系統(tǒng)管理四個(gè)模塊。
3.1工藝知識(shí)庫(kù)元素級(jí)(資源類)：工藝知識(shí)庫(kù)中的元素級(jí)知識(shí)庫(kù)方便用戶檢索、積累、共享、維護(hù)裝配知識(shí)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。具體包括：查看知識(shí)，新建知識(shí)，修改知識(shí)，派生知識(shí)，刪除知識(shí)，批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)，屬性說明。
功能級(jí)(操作類)：工藝知識(shí)庫(kù)中的功能級(jí)知識(shí)庫(kù)對(duì)元素級(jí)知識(shí)進(jìn)行了有效的整理、組合，可幫助用戶快速完成裝配工藝設(shè)計(jì)，在工藝設(shè)計(jì)過程中可自動(dòng)匹配資源，快速生成、積累工序描述，供工藝員及操作工人學(xué)習(xí)、借鑒。具體包括：查看知識(shí)，匹配工藝流程，選擇工藝流程，查看相應(yīng)的工藝過程視頻，匹配各子流程中相應(yīng)的資源，生成工序描述。
產(chǎn)品級(jí)(典型裝配)：工藝知識(shí)庫(kù)中的產(chǎn)品級(jí)知識(shí)庫(kù)可作為典型裝配工藝過程積累的平臺(tái)，所積累的知識(shí)可供工藝員和操作工人學(xué)習(xí)。具體功能包括：查看知識(shí)，新建知識(shí)，修改知識(shí)，派生知識(shí)，刪除知識(shí)，通過DELIMA軟件中的DPE模塊導(dǎo)入裝配知識(shí)庫(kù)模板成功后，系統(tǒng)可以對(duì)典型裝配模板進(jìn)行查看操作。
3.2用戶知識(shí)空間
知識(shí)空間為用戶臨時(shí)知識(shí)存放區(qū)域，對(duì)用戶新建、派生或常用的知識(shí)分類存儲(chǔ)，方便用戶快速查看、使用知識(shí)。
新建知識(shí)部分存儲(chǔ)用戶新建的產(chǎn)品級(jí)和元素級(jí)知識(shí)數(shù)據(jù)，方便用戶對(duì)自己創(chuàng)建的臨時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。
派生知識(shí)部分存儲(chǔ)用戶派生的產(chǎn)品級(jí)、元素級(jí)知識(shí)數(shù)據(jù)，方便用戶對(duì)自己派生的臨時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。
常用知識(shí)部分存儲(chǔ)用戶經(jīng)常使用的工序描述和元素級(jí)知識(shí)數(shù)據(jù)，方便用戶查看知識(shí)數(shù)據(jù)。
3.3知識(shí)管理
知識(shí)審批：具有審批權(quán)限的用戶對(duì)產(chǎn)品級(jí)、元素級(jí)待審批的知識(shí)進(jìn)行校對(duì)、審核、批準(zhǔn)，若審批未通過，未通過審批的信息及原因反饋給審批發(fā)起用戶。
知識(shí)統(tǒng)計(jì)：根據(jù)知識(shí)類型、時(shí)間段統(tǒng)計(jì)知識(shí)的入庫(kù)情況和使用情況，知識(shí)管理人員可根據(jù)知識(shí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果維護(hù)知識(shí)庫(kù)中的數(shù)據(jù)并作為相關(guān)業(yè)務(wù)人員的考核依據(jù)。
3.4系統(tǒng)管理
系統(tǒng)管理主要完成對(duì)用戶基本信息的管理、維護(hù)和更新。
4與數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的集成
數(shù)字化裝配知識(shí)庫(kù)為數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供接口，實(shí)現(xiàn)信息交互。系統(tǒng)包括4項(xiàng)主要功能。
4.1典型裝配模板導(dǎo)入數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)
數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)用戶在進(jìn)行典型裝配設(shè)計(jì)時(shí)，可從裝配知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)中查詢相應(yīng)典型裝配模板，自動(dòng)解析該模板，并在對(duì)應(yīng)的裝配單元下面生成該典型裝配，以支持典型裝配的快速、規(guī)范化設(shè)計(jì)。
4.2數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)導(dǎo)出典型裝配模板到裝配知識(shí)庫(kù)
數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)用戶可將數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)中典型裝配結(jié)構(gòu)及相關(guān)屬性內(nèi)容以XML文件輸出保存到裝配知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)中。利用裝配知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)的平臺(tái)積累典型裝配模板。
4.3工序描述及相應(yīng)資源導(dǎo)入數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)
數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)可調(diào)用裝配知識(shí)庫(kù)中的工序描述及相關(guān)資源，實(shí)現(xiàn)裝配指令的快速、規(guī)范化設(shè)計(jì)。具體調(diào)用方法如下：
數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)用戶在進(jìn)行裝配指令設(shè)計(jì)時(shí)，調(diào)用裝配知識(shí)管理庫(kù)系統(tǒng)的知識(shí)搜索接口進(jìn)行功能級(jí)知識(shí)的查詢，查詢到所需的功能級(jí)知識(shí);
通過該功能級(jí)知識(shí)，可查詢到其所關(guān)聯(lián)的通用工具，同時(shí)，生成所需的工序描述。
工序描述添加到數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)工步的工序描述屬性中，該功能級(jí)知識(shí)相應(yīng)的資源發(fā)送到數(shù)字化三維工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)資源庫(kù)，并關(guān)聯(lián)到對(duì)應(yīng)的工步上。
4.4資源導(dǎo)入數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)
數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)可從裝配知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)中查詢所需資源，導(dǎo)入到數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)資源庫(kù)中。
5結(jié)論
飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)正在迅速發(fā)展，為了滿足裝配系統(tǒng)對(duì)于裝配知識(shí)的應(yīng)用需求，研究適應(yīng)于數(shù)字化裝配的知識(shí)庫(kù)十分必要。本文考慮飛機(jī)裝配知識(shí)的特點(diǎn)，從知識(shí)定義出發(fā)構(gòu)建了裝配知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)，主要結(jié)論如下：
(1)飛機(jī)裝配知識(shí)主要可以分為資源類知識(shí)、操作類知識(shí)和典型裝配知識(shí)三大類。
(2)構(gòu)建裝配知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)按功能可分為用戶知識(shí)空間、工藝知識(shí)庫(kù)、知識(shí)管理、系統(tǒng)管理四個(gè)模塊，可以實(shí)現(xiàn)裝配知識(shí)的積累和調(diào)用等功能。
(3)裝配知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)可以與數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)信息交互，為工藝設(shè)計(jì)提供資源支持。
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