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摘要:圍繞復雜產品總裝工藝流程設計問題，從裝配技術和企業經營管理的角度提出復雜產品總裝工藝流程設計不僅是技術上的最優化，還應綜合引入開工面限制、人力資源平衡、生產節拍需求以及投入產出比等因素，尋求技術與經營管理的平衡。提出了一種復雜產品總裝工藝流程設計總體方案，設計了該方案的實現思路，并通過某型飛機總裝工藝流程設計項目驗證了方法的可行性和有效性。

關鍵詞:復雜產品;工藝流程;經營管理;流程規劃

近年來，科學技術飛速發展，產品功能持續更新，用戶對產品的功能提出了更多需求，帶來了產品結構日漸復雜，系統交聯程度持續加深的變化，同時也給復雜產品總裝增加了難度。總裝工藝流程是復雜產品總裝生產執行的依據，同時也是總裝廠房規劃、設計及建設的源頭［1］，工藝流程關系著產品交付進度、質量、生產成本及人力資源配置等。工藝流程設計與優化歷來受到廣大學者和專家的關注，形成了一些研究成果。帥朝林等以某型飛機的數字化裝配生產廠房的工藝布局為研究對象，探討了基于工藝流程及產能節拍的數字化工藝布局設計方法，并基于仿真技術進行了分析和實踐［1］;李博等把三維模型貫穿產品全生命周期，通過計算機對產品的可裝配性、裝配工藝的合理性、工藝裝備的適用性等進行分析、評價和優化［2］;李濤等對工業4．0牽引下的飛機總裝工藝流程設計技術進行初步探討，分析和展望其關鍵技術［3］;敬石開等提出一種用裝配序列智能優化算法庫解決裝配序列規劃問題的方法，建立了統一的裝配序列規劃優化模型和智能算法評價指標體系，并給出了裝配序列規劃智能優化算法庫的具體操作流程［4］;李建廣等針對數字化裝配工藝詳細設計，基于Tecnomatix工具對數據準備、裝配工藝詳細設計、裝配示教等方面開展了研究［5］。綜上，已有研究大多集中在復雜產品裝配工序的設計、優化等方面，通過DELMIA［6］、Tecnomatix［5］等軟件平臺和技術方法等對產品零部件的裝配順序進行合理的規劃和設計。另有部分研究從工業工程的角度研究復雜產品裝配工藝布局設計和優化方法。但未查閱到結合裝配技術和企業經營管理思想進行復雜產品工藝流程設計的研究。本文將結合裝配技術與經營管理思想，研究復雜產品總裝工藝流程設計方法。

1復雜產品總裝企業現狀

隨著復雜產品功能的升級，其結構日益復雜，各系統交聯程度不斷加深，極大地增加了總裝工藝流程設計的難度。復雜產品總裝工藝流程的設計關系產品制造生產效率，制約了企業裝配廠房布局的規劃，基于模型的產品數字化定義(modelbaseddefinition，MBD)［7］已在復雜產品設計、制造過程中得到廣泛應用，基于DELMIA、Tecnomatix等軟件平臺的裝配工序規劃與設計已得到了一定的試驗應用。某些企業已實現復雜產品總裝裝配工序的流程規劃、設計與仿真，從空間、物理邏輯順序上實現了工序流程設計，如圖1，同時也可實現成零標件裝配路徑規劃、設計與仿真。與此同時，不同產品的市場需求情況不一致，尤其是具有特殊應用場景和特殊功能的產品需求量受限制，僅從技術上將工藝流程總周期設計到最短可能會耗費大量的人力、物力和財力，卻得不到相應的回報，工藝流程周期過長可能又無法滿足客戶需求。因此，需研究一種復雜產品總裝工藝流程設計方法，支撐企業技術部門進行復雜產品總裝工藝流程設計，同時滿足技術上的優化和企業經營管理需求。

2一種復雜產品總裝工藝流程設計方法

2．1總體方案設計。企業是一個以營利為目的的組織。企業在進行復雜產品總裝工藝流程設計時，目的不是技術上的最優化，而是在考慮總裝物理邏輯順序、系統邏輯順序和測試邏輯順序等技術因素的同時，綜合引入開工面限制、人力資源平衡、生產節拍需求以及投入產出比等因素，從技術層面和經營管理層面設計復雜產品總裝工藝流程，尋求技術與經營管理的平衡，實現利潤最大化(如圖2)。復雜產品總裝物理邏輯順序、系統邏輯順序和測試邏輯順序主要是技術層面的設計。物邏輯順序即為空間順序，代表產品成零標件等的空間關系，這部分工序順序可直接通過工具軟件等設計與仿真得出。系統邏輯順序為復雜產品各功能、任務系統設計文件要求，必須按照一定的裝配順序進行，是技術上不可逾越的紅線。測試邏輯順序為復雜產品各功能、任務系統的設計要求，必須進行的測試工作，設計文件會對測試邏輯順序做一定的要求，但工藝流程設計空間較大。開工面限制、人力資源平衡、投入產出比和生產節拍需求等主要從管理層面影響復雜產品總裝工藝流程設計。開工面限制即同一時刻產品最多允許上機工作人員數量，限制了工藝流程中同一時刻的并行工作數量。人力資源平衡是指流程各環節所需操作人員數量的均衡性，復雜產品總裝工藝流程設計時需調整流程以確保人力資源的合理配置，避免人力資源浪費。投入產出比是經營上的要求，開展工藝流程設計時，需通過技術手段或技術投資等調整工藝環節的時間周期，技術和資金投入需用于影響流程周期的關鍵環節，以確保投入得到合理的產出。生產節拍需求是企業根據市場需求情況，制定企業生產目標后確定的參數。帥朝林等對生產節拍的計算方式進行了詳述［1］。生產節拍是企業經營目標實現的一項重要參數，復雜產品總裝工藝流程的設計需滿足生產節拍的要求。2．2一種復雜產品總裝工藝流程設計思路。復雜產品總裝工藝流程設計的目的是實現總裝流程的順暢、確保企業投入最少、資源利用率最高，并最終達成企業戰略目標。復雜產品總裝工藝流程設計的輸入是新產品研發項目啟動，新產品設計圖紙及技術資料，公司產能規劃等;最終的輸出是滿足技術要求和經營管理需求的總裝工藝流程，為后續廠房設計、物流設計、工裝工具設計、設備研發與采購及人力資源配置等提供支撐。如圖3所示。復雜產品總裝工藝流程設計思路:(1)根據新產品圖紙/數模，熟悉產品空間位置關系，建立產品開工面信息庫，尤其是航空類復雜產品空間局促，應充分辨識產品可開工面，形成復雜產品最大開工面模型。復雜產品總裝工藝流程設計時需保證并行工序均在最大開工面覆蓋范圍內，保證工藝流程設計的可執行性和可信度。(2)根據新產品圖紙/數模中體現的成零標件空間位置關系，進行成零標件等的工序順序設計，基本原則為先內后外、前續工序的完成不會影響后續工序的執行，同時需滿足產品最大開工面的限制，此外需調整流程使得流程各環節工作量平衡。(3)物理邏輯順序設計過程中，需結合系統邏輯順序的設計，復雜產品系統集成度高，系統裝配質量控制嚴格，需將系統邏輯順序的要求融入物理邏輯順序中，確保系統技術要求在成零標件等的裝配過程中得以滿足。(4)復雜產品總裝主要有兩部分工作，一是產品物理裝配，另一個是系統功能測試。產品的每一項功能在裝配完成后、產品交付前均需進行測試。設計技術條件規定了每一項測試的具體內容，測試的全流程需在設計要求的基礎上，由測試技術人員進行重新設計。流程設計過程中需考慮測試是否可并行，關鍵路徑上的測試工序能否通過技術手段縮短周期，技術措施的投入與產生效果是否匹配等，同時也需保持流程各環節工作量平衡。(5)根據企業生產節拍需求，核實復雜產品總裝工藝流程是否合適。調整流程過程中需重點關注關鍵路徑上的環節，注重企業投入與產出比，同時需遵守以上設計思路。本文提出的一種復雜產品總裝工藝流程設計思路特點在于:將復雜產品總裝技術要求與企業經營管理目標相融合，在遵守傳統的復雜產品總裝物理邏輯順序、系統邏輯順序和測試邏輯順序的前提下，引入開工面限制、人力資源需求、投入產出比和生產節拍等影響因素，致力于達成企業經營管理目標，開展復雜產品總裝工藝流程的設計。

3應用情況

某單位采用本文提出的復雜產品總裝工藝流程設計方法進行了某型飛機總裝工藝流程設計，通過技術手段和資產投資，在滿足企業戰略生產目標的前提下，實現了總裝工藝流程的資源平衡、資源合理利用，設計結果得到相關專業專家和領導的認可。同時該流程也為后續裝配廠房設計、物流設計、工裝工具設計、設備研發與采購及人力資源配置等提供了有效的依據，體現了企業高效、低成本的經營管理理念。

4結語

復雜產品總裝工藝流程是主機企業關注的重點。本文提出的一種復雜產品總裝工藝流程設計方法在結合傳統物理(空間)邏輯順序、系統邏輯順序和測試邏輯順序的基礎上，從企業經營管理角度出發，綜合考慮了開工面限制、人力資源需求、投入產出比和生產節拍等因素，具有技術與管理相融合的特點，保證了總裝裝配技術與企業經營管理思想的平衡。本文提出的一種復雜產品總裝工藝流程設計方法總體方案和實現思路已通過一項復雜產品總裝工藝流程設計項目驗證，取得了較好的應用效果，為后續其他復雜產品總裝工藝流程設計提供了一種思路。

參考文獻

［1］帥朝林，陳雪梅，劉順濤．基于工藝流程及產能節拍的數字化工藝布局設計方法研究［J］．航空制造技術，2015(13)26－29．

［2］李博，賈曉亮，田錫天，等．面向PLM的航空復雜產品裝配工藝規劃、設計與仿真技術［J］．航空制造技術，2013(20)38－42．

［3］李濤，張世炯，張寧．工業4．O牽引的飛機總裝工藝流程設計技術淺析［J］．航空制造技術，2015(21):81－86．

［4］敬石開，李連升，曾森，等．面向產品裝配序列規劃的智能優化算法庫［J］．計算機輔助設計與圖形學學報，2010，22(9):1593－1599．

［5］李建廣，許曉月．數字化裝配工藝規劃系統設計［J］．航空制造技術，2015(8):46－49．

［6］趙旭，丁曉，唐健鈞，等．數字化環境下飛機總裝裝配指導模型研究［J］．現代制造工程，2019(1):51－54．

［7］劉檢華，孫連勝，張旭，等．三維數字化設計制造技術內涵及關鍵問題［J］．計算機集成制造系統，2014，20(3):494－504．

作者:趙 旭 劉海濤 林海峰 劉玉松 單位:航空工業成都飛機工業( 集團) 有限責任公司