1 引言
复杂的产品通常是多学科、多种技术的融合产物。设计的组织通常也会根据功能的划分形成不同的系统设计。在制造环节，特别是在装配制造组织时，往往需要打破原有系统的设计组织界限才能将产品最终装配制造完成。因而在工艺设计、组织上与实际生产环节往往会产生矛盾，在装配环节上尤为明显，具体体现在以下几个方面：
1.工艺设计组织与实际生产组织方式不一致
传统的装配工艺设计组织方式往往会沿袭设计的组织方式。按照设计系统的划分进行工艺的设计组织，但这种组织管理方式在实际的装配过程往往需要重新组织，因而会造成装配工艺的指导性不强，装配工艺与生产实践脱节的问题。
2.传统工艺设计的表达与实际车间生产不一致
工艺设计是对从毛坯到零件再到产品的标准生产方式、方法的设计，通常是针对一个零件加工、一个部件装配、一个产品总装展开的工艺设计，并不表达工序的串并行关系。而车间的实际生产是以企业的生产计划为基础以一批零件、若干的部装及产品的加工装配，有时间计划的约束，综合人、机、料、法、环在实际车间生产中的相互制约关系后，需要进行必要工序“重置”，对工序先后次序进行调整。但由于传统工艺并未对此进行表达从而造成了工艺纪律管理上的空白。
3.艺设计的依据与实际生产的依据不一致
随着现代计算机图形技术的发展，越来越多的三维设计被广泛的应用到了企业，以三维模型为依据进行的工艺设计已成为一种趋势。由于受到传统手段、工具的制约，实际生产的组织还是以二维工艺规程为依据。必然会产生信息交流与传递的不完整。
基于以上问题我们试图寻找一种能够全面有效反映工艺的设计思想，又能对现场制造起到明确指导的工艺设计与组织方法，使工艺成为设计与制造真正桥梁。下面我们就结合本企业的装配生产实践中对信息化的具体应用需求和相关技术实践来介绍一下我们的技术解决方案。
2 应用背景
本企业的产品是典型的复杂产品，涉及机械、管路、电路等等多个系统的技术融合，特别是在总装环节，为了完成产品装配不可避免的要打破各个系统原有的界限。在过去，总装工艺文件的设计组织上一直是针对单个系统进行设计的装配文件，在车间现场车间工作人员依据纸质的生产计划、工艺文件和工程图纸为依据，重新安排车间的工艺、生产组织。这种工艺组织应用的现状造成了以下一系列的问题：
首先，在工艺设计过程中会产生大量的工艺信息，如工艺方案、工艺流程、工序信息、配套文件等。在过去的工艺管理系统中，这些工艺信息是通过工艺卡片的形式传递给管理人员和操作者，由于这种传递方式包含的信息分散，车间工位上的生产人员还需要结合工程图，同时拿着多本工艺规程互相参照，才能展开工作。由于工艺数据比较分散，信息化管理手段落后，管理人员和操作者不能快速查看到自己所需要的数据和内容，易于造成文件发放和生产技术管理的疏漏。
其次，在产品装配过程中，由于是多本工艺同时执行，而且工艺又没有明确的表明一本工艺文件工序的串并行关系，以及多本工艺之间的工序执行的串并行关系，不能为工艺管理和操作者提供清晰明确的生产指导。因而工序之间的先后执行顺序通常是根据班组长的经验确定，当面临一个新的型号装配生产任务时，装配人员也主要依靠自己的经验或由车间装配工艺员讲述的方式来理解工艺，而工艺人员的经验又来自于熟练技术人员的口口相传，即浪费时间，且效果各异。因而工艺执行的一致性难以得到保障。
另外，随着三维技术的发展，三维CAD系统在企业的应用已日渐深入，三维工艺信息系统的建设已提上了日程，但是三维模型、三维工艺下车间如何展示，车间装配进度如何有效的地反映、生产信息如何反馈，均成为目前车间生产的技术准备环节急需解决的难题。
3 技术实现目标
结合目前本企业的需求和信息化建设实际情况，通过上述分析我们确定从总装环节入手尝试通过面向生产现场的工艺规划打通工艺设计到生产制造执行的工艺技术执行问题。规划具体实现以下目标：
●总装设计环节以图示化形式表达工序执行次序；
以图示化形式表达完整的总装配工艺设计流程，装配各工序之间的嵌套关系以及装配之间的串并行顺序关系。在每个执行流程图节点可自由向下扩展且可以反映出不同的装配技术、配套及执行状态。
●在总装设计环节以生产装配组织单元为基础的工程表达；
以现场的工位的装配单元为基础组织设计数据（三维模型、二维工程图）、工艺技术准备数据（工艺文件及配套清单）、计划数据（开完工计划）、生产现场数据（开完工信息、检验信息）及现场反馈数据（现场记录、反馈信息）。在单个装配单元上可集中展示相关的设计、工艺、生产相关信息。
●在车间现场执行环节可进行生产技术准备综合查询与实时生产信息反馈
在车间现场使用户借助浏览器，通过触摸式终端或不同的用户终端，实现实时、动态访问产品、工艺信息，可依据车间资源配置情况和生产现场实际情况进行实时开完工信息、资源配置反馈，同时提供将现场采集的视频数据入库，为最终形成生产数据包做准备。
●在管理决策环节可系统性展示生产、技术准备状况
建立一种基于Intranet（局域网）的工艺信息发布与在线应用，加强对各种工艺、生产信息的沟通和管理，通过实时图示化的生产组织展示与进度状态情况展示获取准确的一线生产信息反馈，同时通过对现场信息的反馈处理实现生产现场快速响应的应用需求，为改善和优化装配效率与质量提供必要的决策支持。
4 技术实现
4.1 图示化表达整体装配的工艺技术组织状况
工艺设计阶段装配单元制订流程图，装配单元细化到单个生产指令，通过流程图的嵌套关系和串并行关系系统展示完整装配流程，图示化整体工艺装配数据规划如图1所示。同时单个装配单元支持结构化工艺设计与文件级工艺设计，支持补充多媒体工艺信息，从而在设计阶段为生产的可视化生产和精细化管理奠定基础。工艺数据组织结构如图2所示。
图1 整体工艺装配数据规划
图2 工艺数据组织结构
4.2 以装配单元为基础的工程表达
本企业原有的装配工艺编制是针对系统（包含结构安装、管路安装等等）编制相关的工艺文件，系统规划是对于一个装配单元，内容涉及一个小组在一个工位单元上跨系统完成的所有工作的集合。本集合包括装配单元的工程技术准备信息、计划任务信息、现场执行与反馈信息、以及变更调整信息四部分构成。装配单元构成如图3所示。
图3 装配单元构成
工程技术准备信息包括以下几方面内容：装配工艺文件、装配配套清单、装配设备等配套信息、装配工装信息表、消耗零件信息、辅助材料定额表、装配工程图文件、装配三维模型、其他（三维仿真、视频等）；
计划任务信息包括：执行人、工期、开工时间；
现场执行反馈信息包括：开工验证、完工验证、配套信息反馈、生产信息的反馈、关键装配示教及示警添加、现场执行监控；
变更调整信息包括：技术变更通知、变更单，计划变更通知、变更单。
4.3 生产、技术准备状况的系统性展示
计算机通过系统预定义的生产执行模型，从生产指令发布开始，在生产技术准备、配套、生产、质检、调度、工期等各个环节上，提供相对的预设流转、反馈；生产中各个环节的状态随单元构成信息的触发而更新，同时可依据节点信息进行必要的汇总统计，为实现精细化管理打好基础；可视化方面，为使用者提供直观的结构化执行数据包的浏览（支持office文档、图片、视频、三维数模等）、查询（图示化整体工作状态、本台部件安装意见反馈列表、正在开展工作、遇到停工问题列表、配套不齐套清单）和反馈。为最终实现可视化的制造环境打好基础。
图4 可视化制造环境
4.4 系统应用
●应用形式
在工艺设计、与计划设计采用C/S电脑终端应用；
车间现场应用人员采用触摸屏电脑终端/条码扫描仪应用；
技术、生产管理人员采用B/S电脑终端应用。
●系统业务流程模型
系统涉及工艺人员、计划人员、车间生产人员以及管理人员，他们主要的工作业务分工如图5系统整体业务流程模型所示。
图5 系统整体业务流程模型
●系统工作流程
系统各级使用人员工作流程如图6系统整体工作流程所示。
图6 系统整体工作流程
●主要应用界面
系统整体界面设计思路是以流程图为主线，以流程图节点展开数据组织。最终实现原设计目标。图示化的方式展示整体生产装配的嵌套及串并行关系如图7所示，以装配组织单元为基础的工程表达界面如图8所示，最终集成应用如图9所示。
图7 图示化总装工艺表达
图8 以装配组织单元为基础的工程表达
图9 集成应用
5 小结
企业的车间生产组织是以工位为基础，以工序、工步为加工单位进行分工，因而要求工艺文件的设计组织必须也是以生产组织为依据的设计组织，但传统的工艺通常是以设计为主线的加工表达，特别是装配环节通常是以设计的一个系统为依据进行的工艺组织，这种工艺的组织表达与生产现场的生产组织形式不同，因而常常造成工艺信息交流不畅、生产执行缺乏依据的矛盾。因而统一工艺设计与车间生产的组织依据是解决这一系列矛盾的关键。
总结本企业的总装信息化应用实践有以下特点：
1.利用已有成熟计算机图形技术，图示化直观的反应装配生产过程；
2.突破传统思维模式，以生产组织单元为基础进行数据组织，从而使生产的每个单元成为一个完整、有机的信息包；
3.以实用为主，充分利用已有的技术和资源基础，最大程度的利用已有的技术积累；
4.本文所述的总体技术方法是以总装工艺为应用对象，通过必要改造对其他工艺类型也适用。
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本文标题：面向生产现场的工艺组织规划技术研究
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