飛機(jī)裝配過程是將各零件按產(chǎn)品技術(shù)要求相互準(zhǔn)確定位，并用規(guī)定的連接方法逐次組合成組件、部件，再裝配成整機(jī)的過程，如圖1 所示。飛機(jī)裝配的作業(yè)特點(diǎn)是相同層級(jí)的裝配可以并行作業(yè)（機(jī)身部裝和機(jī)翼部裝），不同層級(jí)的裝配活動(dòng)有嚴(yán)格的約束和先后時(shí)間順序。裝配車間的物料從最初的入庫(kù)到最終的整機(jī)裝配完成，均需按照既定裝配工藝經(jīng)過多道工序有序?qū)崿F(xiàn)，所以說物料配送流轉(zhuǎn)是由工藝流驅(qū)動(dòng)的。

飛機(jī)裝配作業(yè)過程復(fù)雜，涉及的零件、標(biāo)準(zhǔn)件品類多數(shù)量大，單架次物料數(shù)量可達(dá)百萬級(jí)以上，實(shí)現(xiàn)物料的精準(zhǔn)配送尤其困難。傳統(tǒng)裝配車間以“領(lǐng)料式”物料配送為主，裝配站位開工前由操作人員按物料配套卡片到庫(kù)房領(lǐng)取物料，裝配現(xiàn)場(chǎng)多種型號(hào)同時(shí)生產(chǎn)，而生產(chǎn)面積有限，因不同型號(hào)物料混放導(dǎo)致的錯(cuò)裝問題難以避免。由于裝配生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)缺少物料跟蹤、實(shí)時(shí)信息采集與調(diào)度控制系統(tǒng)，對(duì)物料信息記錄和傳遞的手段大多依靠手工記錄、紙質(zhì)傳遞。不僅物料配送效率低，而且裝配現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)狀態(tài)信息的獲取和反饋也不及時(shí)，設(shè)計(jì)變更貫徹周期長(zhǎng)，導(dǎo)致大量裝配返工返修、待料停工，嚴(yán)重影響裝配效率和周期。

中外學(xué)者針對(duì)上述問題進(jìn)行了相關(guān)研究，在國(guó)外，Saygin 提出利用RFID 對(duì)庫(kù)存進(jìn)行管理 ，利用 RFID技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)對(duì)物品進(jìn)行跟蹤，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了物料傳遞過程的透明化。波音和空客都在致力于將RFID/ 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于其供應(yīng)鏈和飛機(jī)制造過程，波音公司在 C–17和 F–22 制造過程中采用無源 RFID標(biāo)簽追蹤和控制零部件的調(diào)配。在國(guó)內(nèi)，南京航空航天大學(xué)蔣磊等提出了基于 RFID 技術(shù)的車間物料管理方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)制造過程實(shí)時(shí)信息的獲取與追蹤。徐建萍、聶陽文等通過對(duì)離散制造環(huán)境下復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程中零部件成套性與產(chǎn)品BOM 的分析研究，結(jié)合 ERP 系統(tǒng)中對(duì)制造 BOM 信息的管理和應(yīng)用，建立了基于工藝流程的產(chǎn)品配送 BOM模型作為物料配送的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了裝配車間生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行前的零部件成套率控制。周小波、張偉軍等對(duì)基于層次時(shí)間的飛機(jī)裝配過程建模方法和物料配送路徑優(yōu)化算法進(jìn)行了研究，解決了工藝流與物料匹配問題。肖迪等以我國(guó)某大型汽車制造企業(yè)物料配送信息化為實(shí)際背景，介紹了無線局域網(wǎng)技術(shù)在車間及物料配送中的應(yīng)用。上述研究在一定程度上解決了制造車間數(shù)據(jù)采集和 BOM 成套性控制的問題，但是， MBOM 數(shù)據(jù)是靜態(tài)的，未實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)變更的動(dòng)態(tài)同步，物料運(yùn)送雖采用了AGV 物料運(yùn)輸車，但仍以人工控制方式為主，未能實(shí)現(xiàn)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)狀態(tài)實(shí)時(shí)匹配的裝配站位自動(dòng)化物料精準(zhǔn)配送。

圖1 飛機(jī)裝配過程示意圖

Fig.1 Process of aircraft assembly

工藝模型驅(qū)動(dòng)的物料動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)配送系統(tǒng)

針對(duì)傳統(tǒng)飛機(jī)裝配車間“領(lǐng)料式”物料配送存在的問題，建立了工藝模型驅(qū)動(dòng)的物料動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)配送系統(tǒng)，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。工藝模型就是工藝人員通過基于模型的三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型基礎(chǔ)上，按照工藝分離面和裝配順序建立的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)樹，是企業(yè)組織生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的數(shù)據(jù)源頭。

實(shí)現(xiàn)途徑是通過基于模型的三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)[10]，構(gòu)建與設(shè)計(jì)EBOM 實(shí)時(shí)同步的動(dòng)態(tài) MBOM 工藝模型。經(jīng)過工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的仿真分析優(yōu)化，平衡串行和并行的工序工作任務(wù)，使物料需求計(jì)劃可以精確到工作日，生成日需求物料配送計(jì)劃，通過MBPP（Model Based Process Planning）系統(tǒng)與企業(yè)的 PDM\ERP\ MES 系統(tǒng)集成，將 MBOM 工藝模型轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)計(jì)劃。為實(shí)現(xiàn)大型關(guān)鍵零件的精準(zhǔn)配送（零庫(kù)存、零待裝、按需供貨），系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的按批次下達(dá)零件生產(chǎn)計(jì)劃的組織模式，對(duì)大型關(guān)鍵零件執(zhí)行裝配工藝流程驅(qū)動(dòng)的架次需求生產(chǎn)計(jì)劃，協(xié)調(diào)各零件制造單位飛機(jī)裝配物料的制造。裝配車間將 RFID 技術(shù)與 MES 系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)裝配現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)狀態(tài)信息和物料需求信息的動(dòng)態(tài)反饋和可視化管理，通過固定或懸掛在關(guān)鍵零組件上的電子標(biāo)簽到達(dá)指定區(qū)域的識(shí)別，觸發(fā)基于 iGPS 測(cè)量導(dǎo)航的 AGV 物料運(yùn)輸規(guī)劃調(diào)度系統(tǒng)，開展裝配站位自動(dòng)化物料配送的精準(zhǔn)執(zhí)行。典型的應(yīng)用場(chǎng)景示意如圖 3 所示。

該應(yīng)用場(chǎng)景包含的硬件設(shè)備有iGPS 空間定位導(dǎo)航系統(tǒng)、物料配送運(yùn)輸 AGV 小車、RFID 裝配過程狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)（定位閱讀器、觸發(fā)器、電子標(biāo)簽和觸發(fā)控制板）、物料配送架（每個(gè)裝配站位配套同款的 A、B 兩組物料存放架），以用于庫(kù)房配套物料和裝配站位物料配送。當(dāng) RFID裝配過程狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)識(shí)別到關(guān)鍵零件已裝配的信息，就會(huì)觸發(fā)庫(kù)房的物料配送指令，庫(kù)房依據(jù)當(dāng)前站位需求的 MBOM 工藝模型將所需物料配套到物料緩存區(qū)的物料配送架內(nèi)，完成后向 AGV 物料運(yùn)輸規(guī)劃調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出指令，AGV 物料運(yùn)輸規(guī)劃調(diào)度系統(tǒng)通過 iGPS 空間定位導(dǎo)航系統(tǒng)反饋的當(dāng)前 AGV 物料運(yùn)輸小車所在位置和使用狀態(tài)，選擇距離最近的 AGV 物料運(yùn)輸小車執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)。按照系統(tǒng)指定路徑和 iGPS 空間定位系統(tǒng)導(dǎo)航到達(dá)目標(biāo)裝配站位，將已經(jīng)空載的物料配送架 A 運(yùn)載到庫(kù)房指定位置，然后將需要運(yùn)輸?shù)奈锪吓渌图?B 按指定路徑自動(dòng)運(yùn)送到目標(biāo)裝配站位。

物料配送路徑規(guī)劃是采用QUEST 軟件進(jìn)行二次開發(fā)，以最小化配送時(shí)間與成本為目標(biāo)，建立物料配送多目標(biāo)約束優(yōu)化模型。根據(jù)工藝流程圖中各裝配站位之間的相關(guān)關(guān)系強(qiáng)度和裝配空間要求，結(jié)合裝配車間平面布局規(guī)劃，對(duì)物流路徑和各裝配站位的作業(yè)任務(wù)進(jìn)行仿真分析和調(diào)整優(yōu)化，生成了包含配送物料的種類、數(shù)量、來源、目的地、配送路徑的最優(yōu)物料配送方案。

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)包括基于三維模型的動(dòng)態(tài) MBOM 工藝模型構(gòu)建和物料運(yùn)輸平臺(tái)的精準(zhǔn)定位配送。

圖2 工藝模型驅(qū)動(dòng)的物料動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)配送系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

Fig.2 System structure diagram of material dynamic accurate distribution system driven by process model

圖3 飛機(jī)裝配物料精準(zhǔn)配送典型應(yīng)用場(chǎng)景示意圖

Fig.3 Schematic diagram of typical application scenarios of accurate distribution of aircraft assembly materials

基于三維模型的動(dòng)態(tài)MBOM工藝模型構(gòu)建

實(shí)現(xiàn)工藝模型驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵是建立與產(chǎn)品設(shè)計(jì) BOM 動(dòng)態(tài)同步的MBOM?？蒲酗w機(jī)試制設(shè)計(jì)變更頻繁、技術(shù)狀態(tài)控制難度大，尤其是標(biāo)準(zhǔn)件，每架飛機(jī)安裝的標(biāo)準(zhǔn)件動(dòng)輒幾十萬上百萬，傳統(tǒng)二維工藝設(shè)計(jì)依靠人工在工藝計(jì)劃表中標(biāo)記、劃分?jǐn)?shù)量如此龐雜的標(biāo)準(zhǔn)件裝機(jī)情況，很難保證沒有錯(cuò)漏裝的問題。而且，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)為了保證設(shè)計(jì)變更的一致性和工作效率，類似機(jī)翼、平尾、垂尾等結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱的組部件產(chǎn)品設(shè)計(jì)的三維模型中僅在單側(cè)部件中標(biāo)注顯示標(biāo)準(zhǔn)件點(diǎn)線集的信息，另一側(cè)不標(biāo)注，裝配時(shí)操作者按標(biāo)注一側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)件安裝信息自行對(duì)稱作為裝配依據(jù)，極易出錯(cuò)。為了方便設(shè)計(jì)，系統(tǒng)管路零件產(chǎn)品建模時(shí)，一個(gè)系統(tǒng)管路零件模型內(nèi)包含了將管路固定安裝在結(jié)構(gòu)上的卡箍、螺栓和螺母等標(biāo)準(zhǔn)件，這些標(biāo)準(zhǔn)件信息在數(shù)模結(jié)構(gòu)樹上不顯示，俗稱設(shè)計(jì)黑包件，因此工藝設(shè)計(jì)時(shí)極易導(dǎo)致設(shè)計(jì)黑包件中的標(biāo)準(zhǔn)件漏裝問題。

基于模型的三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)為解決上述問題提供了技術(shù)途徑，該系統(tǒng)以 BOM 為載體和唯一數(shù)據(jù)源，采用多站點(diǎn)復(fù)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)同步。通過 CAA 二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì) Product、Part、 Document 等 BOM 數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)解析，提取三維模型數(shù)據(jù)的裝配結(jié)構(gòu)、標(biāo)注信息、注釋信息、空間位置、對(duì)稱件和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)黑包件的結(jié)構(gòu)化展開管理，并進(jìn)行對(duì)稱件點(diǎn)線集動(dòng)態(tài)構(gòu)建的設(shè)計(jì)，以解決設(shè)計(jì)模型標(biāo)準(zhǔn)件點(diǎn)線集工藝劃分困難和信息不能結(jié)構(gòu)化管理的問題。

多站點(diǎn)復(fù)制技術(shù)就是基于設(shè)計(jì)LCA 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行三維數(shù)據(jù)不同站點(diǎn)之間的全量復(fù)制，以三維模型及描述性 XML 文件形式完成設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)出，在三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)中建立與設(shè)計(jì)完全一致的 BOM 結(jié)構(gòu)，后續(xù)三維裝配工藝系統(tǒng)通過遍歷檢索設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，與現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，僅對(duì)出現(xiàn)不一致的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)增量快速變更的一種數(shù)據(jù)同步技術(shù)。

數(shù)據(jù)精準(zhǔn)解析是對(duì)復(fù)制后的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織處理，采用CAA 二次開發(fā)技術(shù)以及國(guó)際通用三維圖形位置矩陣變換算法，以保證三維模型空間結(jié)構(gòu)位置邏輯關(guān)系的準(zhǔn)確性，在組織處理模型數(shù)據(jù)過程中，采用三維坐標(biāo)系切換算法，在全局坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換，保證設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中不同坐標(biāo)系下的三維模型中各元素的空間位置準(zhǔn)確性，避免出現(xiàn)系統(tǒng)零件工藝模型重構(gòu)后與結(jié)構(gòu)件的位置關(guān)系不正確的問題。采用 CAA 標(biāo)準(zhǔn)接口，對(duì)三維模型的裝配空間位置、結(jié)構(gòu)關(guān)系、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及約束關(guān)系等幾何信息和材料屬性、熱表處理要求等非幾何信息進(jìn)行解析獲取，對(duì)黑包件和對(duì)稱件中的 NOTE 模型解析后的幾何信息和非幾何信息進(jìn)行模型位置運(yùn)算，自動(dòng)生成實(shí)例化的 NOTE 件和對(duì)稱件。根據(jù)工藝設(shè)計(jì)需求對(duì)裝配結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行重構(gòu)、存儲(chǔ)和管理，按照相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯和技術(shù)邏輯，自主規(guī)劃數(shù)據(jù)組織關(guān)系?；?CATIA 的可視化組件包自動(dòng)生成并顯示裝配站位的工藝模型，重構(gòu)后與產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型的空間邏輯是一致的。

基于多站點(diǎn)復(fù)制與數(shù)據(jù)精準(zhǔn)解析技術(shù)，系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了基于三維模型的動(dòng)態(tài) MBOM 重構(gòu)。在 BOM劃分時(shí)，從 EBOM 到 PBOM，再 到MBOM 的全過程采用基于三維模型的可視化消耗式劃分方法，已劃分完畢的節(jié)點(diǎn)與尚未劃分的節(jié)點(diǎn)通過不同的圖標(biāo)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。在劃分過程中系統(tǒng)還提供了三維模型的對(duì)照功能，防止劃分出現(xiàn)錯(cuò)誤，如圖 4 所示，為MBPP 系統(tǒng) BOM 動(dòng)態(tài)重構(gòu)界面和管路黑包件解析后的展示狀態(tài)，從根本上解決了標(biāo)準(zhǔn)件“數(shù)不清”的問題。

裝配技術(shù)狀態(tài)控制難是由于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)更改貫徹過程是串行的，一般是設(shè)計(jì)發(fā)出更改文件，工廠技術(shù)主管部門接受文件并分發(fā)給相關(guān)單位，涉及 BOM 變更的由工藝計(jì)劃部門更改工藝計(jì)劃表，車間技術(shù)主管領(lǐng)導(dǎo)接到更改文件后人工判斷并指派給相關(guān)的工藝人員貫徹設(shè)計(jì)更改文件，主管工藝將設(shè)計(jì)文件轉(zhuǎn)化為工藝文件更改單和技術(shù)文件貫徹通知單來通知零件庫(kù)房、裝配工段落實(shí)更改的情況。涉及零件技術(shù)狀態(tài)變更的，需要對(duì)零件進(jìn)行裝配補(bǔ)加工或?qū)⒘慵{(diào)回制造車間返修、補(bǔ)制，設(shè)計(jì)更改貫徹不及時(shí)導(dǎo)致的裝配返工返修缺件停工問題嚴(yán)重制約了新機(jī)試制的裝配質(zhì)量和效率。

基于模型的三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)在檢索到產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分析判斷變更的內(nèi)容、涉及的工序和人員、部門，自動(dòng)推送變更通知，設(shè)計(jì)變更后的模型信息在系統(tǒng)中對(duì)所有人員同步共享，工藝計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、零件車間、裝配工藝、庫(kù)房、裝配工段均第一時(shí)間收到變更通知，有效避免了人為判斷失誤導(dǎo)致的技術(shù)文件錯(cuò)漏貫徹和零件錯(cuò)漏裝等問題，也避免了因更改貫徹周期長(zhǎng)零件調(diào)回不及時(shí)導(dǎo)致的裝配返工返修問題，這為零件的精準(zhǔn)配送提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了裝配技術(shù)狀態(tài)的有效控制。

圖4 BOM動(dòng)態(tài)重構(gòu)界面

Fig.4 Dynamically reconfigurable interface of BOM

物料運(yùn)輸平臺(tái)的精準(zhǔn)定位配送

物料精準(zhǔn)配送的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確。及時(shí)是要保證裝配現(xiàn)場(chǎng)任何站位都不會(huì)出現(xiàn)停工待料的現(xiàn)象，準(zhǔn)確包括了配送的物料品類數(shù)量準(zhǔn)確和物料配送架的位置準(zhǔn)確。

及時(shí)性是通過 RFID 技術(shù)與裝配現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng) MES 的集成來實(shí)現(xiàn)的。基本思路是利用 RFID 技術(shù)搭建飛機(jī)裝配現(xiàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，通過在物料所經(jīng)過的通道附近安裝RFID 閱讀器，在庫(kù)房、裝配站位等位置設(shè)置觸發(fā)器，對(duì)需要監(jiān)控的關(guān)鍵零部件固定或懸掛電子標(biāo)簽，構(gòu)建適用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、物料跟蹤、過程控制、質(zhì)量管理的裝配現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控環(huán)境。通過自動(dòng)采集和跟蹤具有 RFID 電子標(biāo)簽的零部件信息實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)裝配生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)物流信息的自動(dòng)化管理，并與企業(yè) MES 和 ERP 系統(tǒng)的相關(guān)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)和綁定，在 MES 系統(tǒng)中形成飛機(jī)裝配過程產(chǎn)品電子履歷，作為現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)監(jiān)控、物料跟蹤、產(chǎn)品追溯的依據(jù)。

基于 RFID 的裝配現(xiàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)模型主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層 3 部分組成，如圖 5 所示。底層是感知層，由 RFID 讀寫器、電子標(biāo)簽、觸發(fā)器等組成，主要作用是對(duì)飛機(jī)裝配過程中涉及的物料信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和臨時(shí)存儲(chǔ)，并通過通信模塊將物料信息連接到網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。中間層是網(wǎng)絡(luò)層，由工業(yè)以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)組成，主要作用是將采集的信息上傳至工位計(jì)算機(jī)和上級(jí)服務(wù)器，服務(wù)器經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的客戶端，供客戶端進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)和相應(yīng)修改。最上層是應(yīng)用層，由零部件庫(kù)存信息查詢、零部件進(jìn)度信息查詢、裝配任務(wù)進(jìn)度信息查詢以及 RFID 管理組成，主要作用是對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，以滿足不同的需要，通過對(duì)零部件出入庫(kù)信息的采集來跟蹤零部件庫(kù)存狀態(tài)，通過對(duì)裝配現(xiàn)場(chǎng)物料動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的處理來獲得飛機(jī)裝配現(xiàn)場(chǎng)的任務(wù)和零件的狀態(tài)信息以及質(zhì)量信息等。

依據(jù)各個(gè)站位的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、AO 指令中給出的各個(gè)裝配作業(yè)所需的工藝模型物料清單，以及物料配送最小時(shí)間需求，生成各個(gè)站位的物料配送計(jì)劃，將需要立即執(zhí)行的配送計(jì)劃下達(dá)給車間物料集配中心，集配中心以最小化配送成本和配送時(shí)間為目標(biāo)，對(duì)所有站位下達(dá)的配送計(jì)劃進(jìn)行歸并，依據(jù)物料配送 AGV 的能力生成 AGV 配送計(jì)劃，下達(dá)給 AGV執(zhí)行。通過物聯(lián)網(wǎng)對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，在生產(chǎn)狀態(tài)變動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)。通過對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)配送方案相關(guān)影響因素進(jìn)行提取，對(duì)站位配送方案進(jìn)行快速更新，實(shí)現(xiàn)物料的及時(shí)配送。

物料品類和數(shù)量的準(zhǔn)確性是通過比對(duì)站位物料配送架的物料信息與基于模型的三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)中動(dòng)態(tài) MBOM 物料信息的一致性來實(shí)現(xiàn)的。

物料配送架位置的準(zhǔn)確性是通過物料配送運(yùn)輸平臺(tái) AGV 小車在車身上集成了 iGPS 測(cè)量定位系統(tǒng)的信號(hào)處理器和接收器來實(shí)現(xiàn)高精度定位導(dǎo)航，物料配送運(yùn)輸平臺(tái) AGV小車的 iGPS 定位導(dǎo)航調(diào)度系統(tǒng)界面和集成實(shí)物效果如圖 6 所示。車周布置若干接收器確保 AGV 車在移動(dòng)過程中能接受到不少于 2 個(gè)發(fā)射器的信號(hào)。自主導(dǎo)航過程中，主控單元實(shí)時(shí)獲取 AGV 小車上集成的接收器在測(cè)量場(chǎng)中的坐標(biāo)，解算為AGV 小車的幾何中心坐標(biāo)，使 AGV小車在車間測(cè)量場(chǎng)內(nèi)具有位置和航向信息，從而實(shí)現(xiàn)基于 iGPS 測(cè)量定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)導(dǎo)航。

裝配站位物料架的精確定位是通過車載視覺定位系統(tǒng)掃描地面定位二維碼來實(shí)現(xiàn)，裝配車間現(xiàn)場(chǎng)物品擺放要符合 6S 管理要求，因此對(duì)物料架的放置位置和方向有較高的要求，每次都要放在定位線框內(nèi)，與線平行對(duì)齊。從車間集配中心到裝配站位的路徑運(yùn)輸采用 iGPS 定位導(dǎo)航，到達(dá)裝配站位線框后的位置調(diào)整是結(jié)合地面定位二維碼的方式實(shí)現(xiàn)的，AGV 小車依據(jù)車載視覺系統(tǒng)獲取二維碼上的位置信息進(jìn)行精確調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)物料運(yùn)輸架的精準(zhǔn)配送。通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，系統(tǒng)定位精度可以達(dá)到小于 0.5mm 的精確定位，定位精度的測(cè)試采用千分表測(cè)量 AGV小車與目標(biāo)位置線框 X、Y 方向的初始值，然后將小車移動(dòng)到目標(biāo)區(qū)域外10m 處，通過 iGPS 導(dǎo)航和二維碼定位重新到達(dá)目標(biāo)區(qū)域，用千分表測(cè)量同一位置的實(shí)測(cè)值，重復(fù)多次計(jì)算定位精度，試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果見表 1。

圖5 基于RFID的裝配過程控制系統(tǒng)架構(gòu)

Fig.5 Architecture of assembly process control system based on RFID

圖6 集成控制實(shí)例

Fig.6 Integrated control example

表1 物料配送運(yùn)輸平臺(tái)移動(dòng)精度測(cè)試數(shù)據(jù)

Table 1 Moving accuracy test data of material distribution transportation platform

結(jié)論

工藝模型驅(qū)動(dòng)的物料動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)配送技術(shù)在新機(jī)試制過程中進(jìn)行了典型應(yīng)用測(cè)試，實(shí)踐證明該方法能夠?qū)崿F(xiàn)裝配站位的物料精準(zhǔn)配送，與傳統(tǒng)“領(lǐng)料式”配送模式比較，具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）可動(dòng)態(tài)構(gòu)建 MBOM 模型，實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)技術(shù)狀態(tài)的同步，設(shè)計(jì)變更導(dǎo)致的裝配返工返修問題大幅減少，產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)得到有效控制。

（2）實(shí)現(xiàn)了基于 RFID 的裝配過程狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)反饋物料信息，停工待料和零件錯(cuò)漏裝現(xiàn)象明顯改善。

（3）可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化物料精準(zhǔn)配送，物料配送效率顯著提升，為保證型號(hào)裝配周期提供了技術(shù)保障。

通過應(yīng)用，也發(fā)現(xiàn)一些需要改進(jìn)的問題。例如，裝配現(xiàn)場(chǎng)工況復(fù)雜，人員或其他工位器具移動(dòng)對(duì)自動(dòng)化配送會(huì)形成一定的干擾，運(yùn)輸過程急停報(bào)警頻繁，需要人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化配送需要提供專用物料配送的通道，并實(shí)現(xiàn)人車分流。