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簡析飛機數(shù)字化裝配知識管理系統(tǒng)構(gòu)建論文
引言
裝配是飛機制造流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，其工作量約占整個飛機制造勞動量的40%~50%，幾乎涵蓋了整個飛機研制過程，保證飛機裝配的質(zhì)量和效率對飛機制造具有十分重要的意義。裝配工作的順利進行離不開裝配工藝設(shè)計，工藝設(shè)計負(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，飛機裝配工藝設(shè)計的知識和經(jīng)驗主要由紙介質(zhì)記錄，不利于積累、管理和使用，裝配工藝設(shè)計效率低、易出錯。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，飛機設(shè)計和工藝規(guī)劃向著無紙化、數(shù)字化的方向前進，為了配合數(shù)字化設(shè)計及三維工藝規(guī)劃技術(shù)的應(yīng)用和進一步發(fā)展，研究數(shù)字化的裝配知識管理系統(tǒng)，科學(xué)、系統(tǒng)地管理裝配工藝設(shè)計的知識、經(jīng)驗顯得十分必要。
本文在研究裝配知識特點的基礎(chǔ)上，構(gòu)建裝配知識庫管理系統(tǒng)，將飛機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)化且表達形式和應(yīng)用密切相關(guān)的典型工藝知識，保存到裝配知識庫中。在此過程中改變了知識的定義方式，使裝配知識結(jié)構(gòu)化、參數(shù)化，便于知識的快速檢索和重復(fù)使用;工藝員在設(shè)計過程中以實際應(yīng)用為主線，根據(jù)現(xiàn)實的應(yīng)用場景在裝配知識庫管理系統(tǒng)中進行快速工藝設(shè)計、定義典型應(yīng)用模板，使工藝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，提高了工藝設(shè)計的效率和質(zhì)量，降低了成本。裝配知識庫中的各類知識也便于工藝人員進行培訓(xùn)學(xué)習(xí);用戶可根據(jù)裝配知識庫管理系統(tǒng)對系統(tǒng)中的知識進行統(tǒng)一管理，并對知識的使用情況做出評價。裝配知識庫向數(shù)字化裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，同時能夠快速檢索知識，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裝配知識定義
構(gòu)建裝配知識管理系統(tǒng)首先需要對裝配知識進行分析和定義。裝配知識定義以裝配知識的應(yīng)用為目標(biāo)，滿足知識快速積累和應(yīng)用的要求，采用基于本體的工藝知識定義方法，此定義方法的作用是將錯綜復(fù)雜的、游離的工藝知識片段按照同義關(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)，因此工藝知識之間彼此相連，不出現(xiàn)斷點，從任何一個信息點出發(fā)都可以通過某種路徑找到其它的信息。
2裝配知識分類
飛機裝配流程復(fù)雜，涉及的環(huán)節(jié)較多，為了便于知識的管理，需要對裝配知識進行分類。對于不同類別的知識，應(yīng)用提出的裝配知識定義方法，給出知識定義的要求。
裝配知識主要從現(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、裝配資源等信息中積累獲取，根據(jù)知識特點，按照知識易用的原則與軟件工程標(biāo)準(zhǔn)對其進行結(jié)構(gòu)化、參數(shù)化處理，形成知識體系結(jié)構(gòu)。知識體系結(jié)構(gòu)可分為資源類知識、操作類知識、典型裝配知識三類。
2.1資源類知識
資源類知識是對裝配過程中使用的工具、刀量具、設(shè)備、工藝參數(shù)等進行結(jié)構(gòu)化、參數(shù)化定義形成的最小知識單元。
資源類知識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、驗證的資源類參數(shù)表。資源類知識需定義工藝過程相關(guān)的資源、基礎(chǔ)參數(shù)表的屬性，包括知識概念、知識本體屬性、知識關(guān)系三部分內(nèi)容。
2.2操作類知識
操作類知識是依據(jù)某一裝配操作工藝流程，梳理各流程節(jié)點間的邏輯關(guān)系，按該邏輯關(guān)系對相應(yīng)的資源類知識進行組織而形成的知識單元，操作類知識包含操作流程、各流程節(jié)點的工藝參數(shù)、工具、技術(shù)要求等。可幫助用戶快速完成裝配工藝設(shè)計，在工藝設(shè)計過程中可自動匹配資源，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，只是改變了知識的表現(xiàn)形式;二是對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)手冊進行梳理提煉、重新組織知識結(jié)構(gòu)，形成新的操作類知識。
操作類知識參數(shù)表主要定義工藝過程相關(guān)的操作類知識屬性，包括知識概念和知識本體屬性兩部分。
2.3典型裝配知識
典型裝配知識是針對典型產(chǎn)品的裝配過程進行梳理形成的裝配工藝流程，對某一類相似產(chǎn)品的裝配具有參考意義。典型裝配知識來源于在工藝過程中積累的經(jīng)過實踐驗證且通過評審的典型裝配知識。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)。典型裝配知識參數(shù)表主要定義知識的知識概念及本體屬性。
3裝配知識庫管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能
在飛機裝配知識定義及分類研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建裝配知識庫管理系統(tǒng)。為實現(xiàn)知識積累、使用方便的目的，按功能將裝配知識庫管理系統(tǒng)分用戶知識空間、工藝知識庫、知識管理、系統(tǒng)管理四個模塊。
3.1工藝知識庫元素級(資源類)：工藝知識庫中的元素級知識庫方便用戶檢索、積累、共享、維護裝配知識基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。具體包括：查看知識，新建知識，修改知識，派生知識，刪除知識，批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)，屬性說明。
功能級(操作類)：工藝知識庫中的功能級知識庫對元素級知識進行了有效的整理、組合，可幫助用戶快速完成裝配工藝設(shè)計，在工藝設(shè)計過程中可自動匹配資源，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，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(典型裝配)：工藝知識庫中的產(chǎn)品級知識庫可作為典型裝配工藝過程積累的平臺，所積累的知識可供工藝員和操作工人學(xué)習(xí)。具體功能包括：查看知識，新建知識，修改知識，派生知識，刪除知識，通過DELIMA軟件中的DPE模塊導(dǎo)入裝配知識庫模板成功后，系統(tǒng)可以對典型裝配模板進行查看操作。
3.2用戶知識空間
知識空間為用戶臨時知識存放區(qū)域，對用戶新建、派生或常用的知識分類存儲，方便用戶快速查看、使用知識。
新建知識部分存儲用戶新建的產(chǎn)品級和元素級知識數(shù)據(jù)，方便用戶對自己創(chuàng)建的臨時數(shù)據(jù)進行操作。
派生知識部分存儲用戶派生的產(chǎn)品級、元素級知識數(shù)據(jù)，方便用戶對自己派生的臨時數(shù)據(jù)進行操作。
常用知識部分存儲用戶經(jīng)常使用的工序描述和元素級知識數(shù)據(jù)，方便用戶查看知識數(shù)據(jù)。
3.3知識管理
知識審批：具有審批權(quán)限的用戶對產(chǎn)品級、元素級待審批的知識進行校對、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。
知識統(tǒng)計：根據(jù)知識類型、時間段統(tǒng)計知識的入庫情況和使用情況，知識管理人員可根據(jù)知識統(tǒng)計結(jié)果維護知識庫中的數(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)管理主要完成對用戶基本信息的管理、維護和更新。
4與數(shù)字化工藝設(shè)計系統(tǒng)的集成
數(shù)字化裝配知識庫為數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)提供接口，實現(xiàn)信息交互。系統(tǒng)包括4項主要功能。
4.1典型裝配模板導(dǎo)入數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)
數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)用戶在進行典型裝配設(shè)計時，可從裝配知識庫管理系統(tǒng)中查詢相應(yīng)典型裝配模板，自動解析該模板，并在對應(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。
4.2數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)導(dǎo)出典型裝配模板到裝配知識庫
數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)用戶可將數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計系統(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庫管理系統(tǒng)中。利用裝配知識庫管理系統(tǒng)的平臺積累典型裝配模板。
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)計系統(tǒng)
數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)可調(diào)用裝配知識庫中的工序描述及相關(guān)資源，實現(xiàn)裝配指令的快速、規(guī)范化設(shè)計。具體調(diào)用方法如下：
數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)用戶在進行裝配指令設(shè)計時，調(diào)用裝配知識管理庫系統(tǒng)的知識搜索接口進行功能級知識的查詢，查詢到所需的功能級知識;
通過該功能級知識，可查詢到其所關(guān)聯(lián)的通用工具，同時，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)計系統(tǒng)中對應(yīng)工步的工序描述屬性中，該功能級知識相應(yīng)的資源發(fā)送到數(shù)字化三維工藝設(shè)計系統(tǒng)資源庫，并關(guān)聯(lián)到對應(yīng)的工步上。
4.4資源導(dǎo)入數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)
數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)可從裝配知識庫管理系統(tǒng)中查詢所需資源，導(dǎo)入到數(shù)字化三維裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)資源庫中。
5結(jié)論
飛機數(shù)字化裝配技術(shù)正在迅速發(fā)展，為了滿足裝配系統(tǒng)對于裝配知識的應(yīng)用需求，研究適應(yīng)于數(shù)字化裝配的知識庫十分必要。本文考慮飛機裝配知識的特點，從知識定義出發(fā)構(gòu)建了裝配知識庫管理系統(tǒng)，主要結(jié)論如下：
(1)飛機裝配知識主要可以分為資源類知識、操作類知識和典型裝配知識三大類。
(2)構(gòu)建裝配知識庫管理系統(tǒng)，系統(tǒng)按功能可分為用戶知識空間、工藝知識庫、知識管理、系統(tǒng)管理四個模塊，可以實現(xiàn)裝配知識的積累和調(diào)用等功能。
(3)裝配知識庫管理系統(tǒng)可以與數(shù)字化工藝設(shè)計系統(tǒng)進行集成，實現(xiàn)信息交互，為工藝設(shè)計提供資源支持。
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