新機研制中總裝裝配指令策劃研究

侯兆坷 陸漢東 劉宣辰 溥光星 王立松 曹勝挺

摘要：針對新機研制過程中總裝裝配指令編制存在的各類瓶頸問題，通過分析指令策劃的作用，提出借助前期指令策劃徹底解決指令問題的思路，并對實現指令策劃的路徑進行了分析研究。在對數模進行裝配單元劃分的墓礎上，形成總裝指令目錄及含裝配順序的裝配指令樹，用于指令編制及其他業務域的工作準備。同時，充分分析指令策劃的技術難點，給出一套對指令策劃結果合理性的驗證、優化方法，把指令編制、指令策劃與型號實踐驗證有機統一起來，為新機研制指令策劃工作提供理論支撐，為指令編制工作明確可靠依據，確保型號指令體系可行、有效。

關健詞：新機研制;飛機總裝;指令策劃;裝配指令;裝配指令順序

中圖分類號：V262.4 文獻標識碼：A

工藝指令是飛機制造過程中重要的工藝技術文件，是工藝技術人員與操作者溝通的紐帶，也是指導操作人員進行各項作業的依據。指令的實用性直接影響產品的質量，特別在飛機總裝階段，手工作業占比較高，人的因素對飛機裝配質量影響較大，而裝配指令又直接影響并決定操作的正確性和合理性，因此總裝裝配指令在飛機總裝過程中具有舉足輕重的作用。但在實際的型號研制過程中，行業內普遍存在裝配指令的指導性不強、可實施性差的問題，制約飛機裝配，影響型號研制進度。

單純從指令本身出發，對比國內外主流飛機制造企業裝配指令可以看出，國外裝配指令多以圖片形式詳細示意操作過程，表達相對直觀明了，易于理解。國內裝配指令多以文字概括敘述，在理解方面對操作者要求相對較高。其實，影響飛機裝配效率和質量的不僅僅是指令本身的編制情況，還與型號指令整體策劃緊密相關，優秀的整體策劃在做好全機指令劃分的同時，還能體現出指令裝配順序及各指令間的邏輯關系，可以大大拓展指令在生產計劃、采購、配套等各相關業務域的應用。在新機研制過程中，如何做好總裝裝配指令策劃是一項亟待解決的課題，從頂層對設計數模進行合理分解，劃分裝配單元，對應形成總裝裝配指令目錄，確定總裝裝配指令樹，并通過裝配指令間的邏輯關系促進指令編制質量是本文研究的主要方向。

1 總裝裝配指令策劃的作用

在新機研制過程中，總裝裝配指令具有非常重要的作用，是開工前培訓、操作指導、過程記錄、采購、配套、生產計劃安排的依據，這些活動涉及總裝階段的各個方面，通過這些活動完成飛機總裝裝配及系統試驗調試工作，如何實現裝配指令承載的上述功能是總裝裝配指令策劃的目的和意義。分析總裝裝配指令各項功能，可以看出指令間的裝配順序貫徹始終，各系統單獨編制本系統的指令，最后匯總成全機裝配指令的方式無法體現全機裝配順序，只能通過指令前期策劃實現[1]。

總裝裝配指令策劃邏輯關系示意圖，如圖1所示，從邏輯關系可以看出，指令策劃工作內容主要包括：依據設計要求和頂層型號工藝規劃，結合現有生產線規劃及各類資源配置，對全機數模進行裝配單元（每個裝配單元對應一份指令）劃分，形成全機裝配指令目錄;并規劃各裝配單元間的裝配順序，形成全機總裝裝配指令樹，用于表達全機裝配順序及各指令之間的交聯關系，為型號后續采購、配套、生產計劃安排提供支撐[2]。因此，指令策劃在指令編制中承擔著前期規劃方案性質的作用，是指令編制的基礎和依據。同時，指令策劃又是個迭代的過程，指令目錄及指令裝配順序通過指令編制過程及型號總裝實踐驗證，進一步優化調整，最后固化型號指令。

通過指令策劃，綜合考慮型號與裝配要求相關的設計技術文件、工藝技術文件及公司資源保障條件，形成符合公司實際的型號裝配單元劃分，在此基礎上開展指令編制工作。參照行業內對車間工藝室的定位，指令策劃工作應由總裝車間工藝室主任負責，其承上啟下的崗位定位，有利于向上協調指導工藝，向下安排各系統專業組長。指令策劃的過程，既能熟悉數模及相關技術要求，又能對頂層裝配方案的合理性進行驗證，特別有助于車間工藝員了解全局，形成整機概念，為編制高質量指令奠定基礎[3]。

2 總裝裝配指令策劃存在的問題

雖然總裝裝配指令策劃作用重大，借助前期策劃活動可以解決裝配指令存在的系列問題，但在新機研制過程中，受諸多因素制約，策劃環節未受到應有的重視，主要體現在以下三個方面。

（1）策劃意識缺失

按照傳統的新機研制模式，型號啟動至設計數模凍結之前的聯合設計階段，工藝系統由工藝主管部門組織各車間工藝人員參與并行工程，該階段主要工作是對設計數模進行工藝性審查及型號頂層制造方案策劃、編制。至于指令編制工作，由于工藝系統基本采用二級設置，即技術主管部門及車間工藝室兩層，分別對應指導工藝和車間工藝，其中，指導工藝負責型號各類工藝方案策劃、編制，車間工藝負責指令編制[4]。車間工藝的定位導致其對型號缺乏全局性認識，加之型號研制進度往往較緊迫，總裝裝配指令編制通常是采用各系統分別編制，最后匯總形成全機指令的形式，往往跳過前期策劃階段。前期指令策劃工作準備不足，致使總裝裝配指令自身質量不高，可操作性差、指導性不強，不利于新機研制。

（2）對總裝裝配指令功能認知不足

總裝裝配指令在編制時通常關注各自系統工作內容，對全機裝配順序沒有從頂層規劃，盡管有時會對系統間的交聯關系進行分析、辨識，但對裝配指令所具有的其他附加功能認知不足，如開工前培訓、過程記錄、裝配關系、采購配套、生產計劃、量化考核等工作均不同程度上借用裝配指令才能實施[5]。在指令編制時僅僅從安裝、調試的角度出發，容易出現單份指令工作量過大或過小，不利于生產計劃安排及考核，需要對指令進行拆分或合并，形成工作量適中（一般單份指令工作量不宜超過8h）、界面清晰、易于閉環的指令。另外，在飛機實際總裝過程中恰恰是配套不及時、計劃安排不合理、記錄不規范等因素造成型號返工、停滯，影響型號總裝進度。

（3）指令整體協調性差

由于前期策劃不充分，加上各系統工藝員定位的局限性，導致指令之間的協調性較差，與生產線站位劃分結合亦不緊密，指令基本是串行關系為主，并行工作及交聯關系體現不充分。從指令編制角度，指令之間沒有相互印證關系，影響指令編制質量;從后續采購配套準備、生產計劃安排等對指令附加功能的借用方面，不能體現全機裝配順序的指令，很難有效緩解采購壓力，促進及時配套，合理安排生產計劃，亦不能為量化考核提供行之有效的依據。

針對指令策劃存在的上述問題，工藝系統應舉行專項培訓工作，讓型號參研人員都清查并理解策劃活動的作用，并從制度層面明確策劃要求，把裝配指令策劃納人型號研制工作計劃，借助項目考核推進策劃工作落實。

3 總裝裝配指令策劃技術難點

（1）裝配單元劃分合理性無具體判據

飛機裝配是一項復雜的系統工程，特別是飛機總裝涉及結構大部件對接，系統零件、成品安裝，系統試驗調試等工作，且在新機研制時由于項目進度受多方面因素制約，總裝裝配周期往往被大幅度壓縮。如何在有限的時間內高質量完成繁雜的型號總裝工作，完備的裝配指令體系不可或缺，這就對總裝裝配指令策劃工作提出了較高的要求。按照型號規劃的裝配順序，把全機總裝數模劃分為合理的裝配單元，每個裝配單元對應一份指令，且單份指令工作量要適中，關聯指令銜接需緊湊，同時需考慮指令的指導性和可操作性，可見指令裝配單元劃分難度非常大[6]。盡管在裝配單元劃分時可以借用數模設計構型項劃分，但通常設計構型項劃分與工藝實施過程不一致，且有多個設計構型項交叉裝配的情況，需要結合公司實際情況對設計構型項進一步分解。目前行業內未形成統一的標準，也無具體的指標去評判裝配單元劃分的合理性，需要工藝技術人員在型號實踐中逐漸探索完善。

（2）確定裝配順序對策劃人員技術要求較高

合理的裝配單元劃分僅是總裝裝配指令策劃的第一步，確定全機指令裝配順序，建立全機裝配指令樹是整個總裝裝配指令策劃的工作重心。準確理解頂層裝配工藝方案意圖，合理把握裝配關鍵環節，同時要結合公司實際裝配能力及各項資源配置，才可能策劃好型號裝配順序，這就要求全機裝配指令策劃者必須有豐富的總裝裝配經驗，同時需具有較強的項目策劃能力和協調能力。鑒于指令策劃的能力要求較全面，具體實施時可以成立以總裝車間工藝室主任為核心，指導工藝員和車間工藝組長為骨干的指令策劃團隊，共同完成指令策劃工作。

（3）裝配指令策劃需考慮指令承載的其他功能

指令策劃時，單純考慮指令自身的指導性和可實施性難度已很大，同時還要兼顧其他業務域對指令附加功能借用，進一步加劇了策劃的困難。如生產部門在安排型號研制計劃時，希望知道指令間的裝配順序，把生產計劃細化到每份指令，便于計劃管控和考核;采購部門在接到物料采購申請后，希望申請能有一個輕重緩急的排序，來緩解采購壓力;供應部門同樣希望配套需求有明確的先后順序，確保緊急的指令得到優先配套。所有這些指令延伸功能，在指令策劃初期均需全面考慮，確保型號研制得以全面推進。

4 新機研制中總裝裝配指令策劃流程

總裝裝配指令策劃內容主要包括：頂層資料消化;分解數模劃分裝配單元，對應輸出物為全機裝配單元;形成裝配指令目錄，對應輸出物為總裝裝配指令目錄;確定指令裝配順序，對應輸出物為總裝裝配指令樹;生成MBOM，對應輸出物為MBOM;裝配指令編制，對應輸出物為總裝裝配指令;驗證優化;固化型號指令體系閉。詳細策劃流程如圖2所示。

（1）頂層資料消化

在新機研制詳細設計結束前的工藝性審查階段，總裝車間工藝室主任在組織工藝員熟悉數模的同時，應全面梳理設計技術條件、工藝規范及各類試驗要求，真正理解設計意圖。與型號指導工藝員同步溝通，消化裝配協調方案及各系統裝配方案，理解型號裝配思路及實現路徑，積極構思承接裝配方案的指令框架，為指令策劃做好前期準備工作。

（2）分解數模劃分裝配單元

在全面熟悉數模及各項頂層技術要求的基礎上，結合對型號的生產線站位劃分，開展對數模的裝配單元劃分工作，具體分解示意如圖3所示。首先確定各站位主要工作內容，相應把全機數模劃分為幾個大的模塊/系統，分配到各站位。例如，某型號生產線規劃第一站位進行機身各段對接，在裝配單元劃分時，就要把涉及機身各段對接的工作劃分到第一站位。其次，在各站位內，按照裝配的先后順序，結合設計構型項劃分（指令劃分時盡量一個設計構型項劃在同一份裝配指令中），對劃分好的模塊/系統做進一步細化，分割至最小裝配單元——指令級，即每個裝配單元對應一份指令。最后，匯總各站位裝配單元，形成全機數模完整的裝配單元劃分。

（3）形成裝配指令目錄

對已劃分完成的裝配單元，根據每個裝配單元的主要工作內容予以賦名（指令名稱應能體現該份指令的作用），形成與全機裝配單元一一對應的總裝裝配指令目錄，即型號總裝指令體系，作為后續指令編制的依據。同時，在指令目錄的基礎上增加指令說明欄，對每份指令的主要工作進行簡要描述，注明裝配指令或調試指令，用于后期指令裝配順序劃分。

（4）確定指令裝配順序

總裝工作是飛機總成的最后一步，既有部件裝配、零件定位，又有成品安裝、功能調試，各系統互相交聯，裝配關系錯綜復雜。因此，確定合理的裝配順序，提高裝配效率，確保裝配質量是總裝工作首先需要考慮的問題。結合飛機總裝階段的工作內容及相關型號的裝配經驗，總裝裝配指令順序確定應遵循“定位安裝優先，成品安裝其后;系統安裝并行，功能調試穿插”的原則。在完成全機裝配單元劃分及指令目錄的基礎上，采用甘特圖的形式來展示裝配指令之間的裝配順序，形成總裝裝配指令樹，某型號機翼結構及系統裝配指令樹，如圖4所示。在甘特圖上對每份指令所需工時進行賦值，就能得出全機總裝裝配周期，結合指令之間的串并行關系，便可安排型號生產計劃。

（5）生成MBOM

完成全機裝配單元劃分，確定指令間的裝配順序后，即可生成全機MBOM?？赏ㄟ^MBOM與設計EBOM進行比對，核查裝配單元劃分是否有遺漏。同時，工藝部門可把MBOM提供給采購、供應、生產等部門，用于長周期材料、成品采購，配套及生產計劃安排等前期準備工作。

（6）裝配指令編制

按照全機裝配指令目錄，比對各指令所對應數模的裝配單元內容，按照裝配指令編制規范要求，車間結構、系統工藝員便可開展裝配指令編制工作。指令編制過程中工藝人員應與操作者進行溝通，把操作者的實操經驗融人指令工步中，切實提高指令的指導性和可實施性。同時，指令編制的過程，也是對指令策劃工作的初步驗證過程，通過指令編制過程中發現的問題，針對需要調整裝配單元劃分的部分，及時調整指令策劃內容。

（7）驗證優化

裝配指令編制工作完成后，指令策劃前期工作亦基本完成，對于策劃結果是否合理需要進一步驗證，可采用虛擬裝配仿真驗證和型號實施驗證兩種方式：一是虛擬裝配仿真驗證：借助CATIA軟件或DELMIA軟件按照裝配指令內容逐項進行模擬裝配仿真，重點核查裝配順序安排是否合理及各系統間干涉情況，通過仿真驗證及時發現指令存在的問題，促進策劃的合理性[8]。二是型號實施驗證：型號實施驗證包含新機研制驗證及小批試制驗證兩個階段，型號裝配實踐是對指令策劃工作及指令自身質量的最終驗證，指令策劃與公司現有各種軟硬件及人力資源相結合，才能反映公司真實的制造能力。

驗證工作結束后，需要對策劃工作進行相應的調整、優化，具體優化方法如下：問題收集：收集指令編制、虛擬裝配仿真驗證和型號實施驗證過程中存在的與指令策劃和編制相關的問題，并對問題分類甄別，識別出需要調整指令內容的問題。指令內容調整：針對需要調整指令內容的問題對裝配單元劃分微調，同時更新指令目錄及對應指令主要內容。指令裝配順序調整：依據型號裝配實踐，對更新后的裝配單元與指令目錄重新進行排序，形成新的裝配指令樹。裝配指令更新：針對調整、優化的指令目錄，比對相應裝配單元調整的內容，重新編制裝配指令，同步更新指令體系。

（8）固化型號指令體系

通過前期指令編制和型號試制的調整、優化，初步形成相對合理的指令體系，結合型號后續小批生產，進一步對裝配指令實施驗證。在小批生產結束后，集中對指令進行全面調整，最終固化總裝裝配指令、裝配指令順序和MBOM，用于型號批產。

5 結束語

當前國內新機研制已基本實現數字化三維建模，后續可通過DELMIA軟件進行生產線規劃，利用二次開發實現基于三維數模的站位/裝配單元任務分解，實現將全機零件安裝工作分解到各個裝配單元上，完成裝配指令的規劃，并完成裝配過程的仿真及驗證[9]。

總裝裝配指令策劃是新機研制過程中形成型號指令體系的重要環節，如何通過指令策劃為指令編制提供合理、明確的依據，同時為型號采購、配套及生產計劃安排等工作提供前期準確輸入信息，是每位工藝技術人員均應思考的問題。本文在分析總裝裝配指令策劃作用的基礎上，根據國內新機研制過程中的經驗、教訓，系統研究了開展總裝裝配指令策劃的思路和方法，希望能為行業工程技術人員提供一定的借鑒和啟發。

參考文獻

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