一种基于多装配序列的卫星装配工艺重构系统与方法

摘要

本发明涉及一种基于多装配序列的卫星装配工艺快速重构系统与方法，属于数字化制造技术领域。利用卫星产品三维设计模型自动生成所有可行的多个装配序列，并转换生成由主装配工艺、参考装配工艺文件构成的卫星装配工艺文件，支持车间装配现场出现待装配对象不齐套情况时，从卫星参考装配工艺文件中选取与后续装配工艺状态相匹配的装配序列，启动参考装配工艺文件作为主工艺指导下一步执行，以提升装配工艺的指导性与工艺响应能力，从而促进缩短卫星结构产品的装配研制周期。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多装配序列的卫星装配工艺快速重构重构系统与方法，属于数字化制造技术领域。

背景技术

卫星装配是卫星产品功能和性能实现的最终阶段和关键环节，是影响卫星研制质量和服役性能的重要因素，装配周期占整星周期30％-40％。随着型号研制周期不断缩短，装配任务压力越来越大。当前的卫星结构部装生产主要采用复合材料结构板搭建卫星桁架结构的方式，卫星结构产品的待装配零件主要为复合材料结构板，复合材料结构板的生产过程复杂，流转于多个复合、热表等专业工序过程，生产周期长，结构板的齐套与否直接影响了卫星结构装配的制造效率与周期。一旦出现单个结构板未齐套的异常，车间装配现场需要走工艺变更或现场执行工序调整等方式，导致卫星产品装配效率低、周期长，车间现场工艺执行的适应性较弱。为了缩短卫星结构产品的装配研制周期，提升装配工艺在车间现场的灵活适应性与响应速度，将成为解决此问题的关键技术途径。

发明内容

本发明的技术解决问题是：面向卫星装配任务复杂性特征，针对卫星装配现场物料不齐套、临时修配周期长等执行不确定性问题，提出一种基于多装配序列的卫星装配工艺快速重构重构系统与方法，依据输入的卫星产品三维设计模型，利用多装配序列生成功能创建与卫星产品三维设计模型相匹配的所有可行装配序列，并转换生成由主装配工艺、参考装配工艺文件构成的卫星装配工艺文件。针对现场待装配对象不齐套的情况，从卫星参考装配工艺文件中选取与后续装配工艺状态相匹配的装配序列，启动参考装配工艺文件作为主工艺指导下一步执行，并保留既有的执行记录到当前主工艺。从而从工艺设计源头全面提升装配工艺快速重构的能力，辅助提升卫星装配工艺在现场的指导与快速响应能力。

本发明的技术解决方案是：

一种基于多装配序列的卫星装配工艺快速重构系统，该系统包括多装配序列生成模块、装配工艺路线初始化生成模块、装配工艺路线生成模块、装配工艺内容管理模块、装配工艺版本控制模块、待装配对象齐套性感知与判定模块和装配工艺适应性切换模块；

所述的多装配序列生成模块用于解析卫星产品三维设计模型，基于先拆后装的装配序列生成方法，得到卫星产品的所有可行的装配序列集合，所述的装配序列集合包括多装配序列ID、多装配序列版本号、装配序列编号、装配步骤顺序号和装配步骤，所述的装配步骤包括装配步骤名称、装配步骤编号、当前装配步骤下的装配对象集合、前序装配步骤编号和后序装配步骤编号，所述的当前装配步骤下的装配对象集合包括当前步骤中可以并行执行装配操作的所有对象的装配对象编号、装配对象名称、装配对象数量和装配对象类型；

所述的装配工艺路线初始化生成模块用于将装配序列生成模块输出的装配序列集合转换映射成装配工艺路线集合，所述的装配工艺路线包括装配工艺路线编号、对应的装配序列编号、装配工序编号、装配工序名称、装配工序顺序号、前序装配工序编号、后序装配工序编号和当前装配工序下的装配对象集合；

所述的多装配序列生成模块输出的装配序列集合中的一种装配序列可以转换生成装配工艺路线初始化生成模块中对应装配工艺路线集合中的一种装配工艺路线，一个装配步骤转换生成一个装配工序，一个装配步骤下的装配对象集合转换生成对应装配工序下的装配对象集合；

所述的装配工艺路线管理模块用于根据产品特征与工艺设计工作需求，对装配工艺路线初始化生成模块输出的装配工艺路线集合进行补充完善，具体补充内容包括前期准备、工装安装、坐标校准以及检验等装配工艺所需的工序；

所述的装配工艺内容管理模块在装配工艺路线管理模块输出的装配工艺路线集合基础上，对每个装配工序补充具体工艺描述内容，包括工序具体描述内容、记录要求、一个装配工序所要使用的工装、工具和物料，所有装配工艺内容补充完整后保存为装配工艺文件，装配工艺文件中包括生成装配工艺文件编号和装配工艺文件版本号，当存在一个以上装配工艺文件时，则将其中一个装配工艺文件被标识为主工艺，其他装配工艺文件被标识为参考工艺；

所述的装配工艺版本控制模块用于管理装配工艺的版本、装配工艺内容管理模块输出的装配工艺文件的版本与多装配序列生成模块输出的装配序列集合版本的对应关系、审批受控流程与标注受控发布状态，所述的装配工艺内容管理模块输出的装配工艺文件的版本与多装配序列生成模块输出的装配序列集合版本的对应关系记录在装配工艺文件基本属性表中，包括装配工艺文件编号、装配工艺文件版本号、多装配序列ID和多装配序列版本号。

所述的待装配对象齐套性感知与判定模块以装配工艺文件中后序装配工序下的装配对象集合作为判定装配对象齐套性的基准，检查当前车间现场的装配对象是否与后序装配工序下的装配对象集合相一致，若一致则认为后序装配工序下的装配对象集合已经齐套，若存在后序装配工序下的装配对象集合尚未齐套的情况，则根据待装配对象的等待周期长短，判定是否切换到参考装配工艺文件予以执行。

若后序装配工序下的装配对象集合已经齐套，或者，后序装配工序下的装配对象集合未齐套但待装配对象的等待周期较短，则继续按照当前装配工艺执行，若待装配对象的等待周期较长的情况，则使用装配工艺适应性切换模块实现从主装配工艺适应性切换到参考装配工艺文件；周期长短根据具体情况确定；

所述的装配工艺适应性切换模块针对待装配对象的等待周期较长的情况，从卫星产品的参考装配工艺文件中选取与当前装配工艺文件相似性最高的参考装配工艺文件，调用待装配对象齐套性感知与判定模块判定所述的参考装配工艺文件中后续工序的待装配对象的齐套性，若不齐套，则继续查找其他参考装配工艺文件；若齐套则将参考工艺文件作为当前生效的装配工艺文件，启动参考装配工艺文件的后续装配工序作为当前可执行的装配工艺指导下一步操作执行，并保留既有的执行记录到当前装配工艺的执行记录中。

根据车间现场的执行实际情况，区分主装配工艺文件的执行状态，具体分为未执行、部分执行两种情况，若未执行，则直接切换至参考装配工艺文件继续执行，若部分执行，则继承既有的装配操作记录，并选择一个参考装配工艺文件作为当前执行的工艺文件，继续执行。

一种基于多装配序列的卫星装配工艺快速重构方法，该方法的步骤包括：

(1)使用多装配序列生成模块解析卫星产品三维设计模型，基于先拆后装的装配序列生成方法，得到卫星产品所有可行的装配序列集合。

(2)将多装配序列生成模块输出的装配序列集合中的每一种装配序列都转换生成装配工艺路线初始化生成模块中对应装配工艺路线集合中的一种装配工艺路线，一个装配步骤转换生成一个装配工序，一个装配步骤下的装配对象集合转换生成对应装配工序下的装配对象集合，直至全部装配序列转换完毕。

(3)将装配工艺路线初始化生成模块输出的装配工艺路线集合输入装配工艺路线管理模块，根据产品特征与工艺设计工作需求，补充完善装配工艺路线集合，具体补充内容包括前期准备、工装安装、坐标校准、以及检验等装配工艺所需的其他工序。

(4)在装配工艺路线管理模块输出的装配工艺路线集合基础上，使用装配工艺内容管理模块对每个装配工序补充具体工艺描述内容，包括工序具体描述内容、记录要求，一个装配工序所要使用的工装、工具、物料。所有装配工艺内容补充完整后，将装配工艺文件保存为正式工艺文件，生成装配工艺文件编号、装配工艺文件版本号。当存在一个以上装配工艺文件时，则将其中一个装配工艺文件被标识为主工艺，其他装配工艺文件被标识为参考工艺。

(5)使用装配工艺版本控制模块管理装配工艺的版本、装配工艺内容管理模块输出的装配工艺文件的版本与多装配序列生成模块输出的装配序列集合版本的对应关系、审批受控流程与标注受控发布状态。所述的装配工艺内容管理模块输出的装配工艺文件的版本与多装配序列生成模块输出的装配序列集合版本的对应关系记录在装配工艺文件基本属性表中，包括装配工艺文件编号、装配工艺文件版本号、多装配序列ID、多装配序列版本号。装配工艺文件受控发布后至车间现场。

(6)针对当前生效执行的装配工艺文件，对待执行的下一个装配工序进行待装配对象齐套性检查。使用待装配对象齐套性感知与判定模块以装配工艺文件中后序装配工序下的装配对象集合作为判定装配对象齐套性的基准，检查当前车间现场的装配对象是否与后序装配工序下的装配对象集合相一致，若一致则认为后序装配工序下的装配对象集合已经齐套。并开始执行后序装配工序，执行完毕后，继续重新进入步骤(6)执行对下一步工序的待装配对象齐套性检查。

若存在后序装配工序下的装配对象集合尚未齐套的情况，则根据待装配对象的等待周期长短，判定是否切换到参考装配工艺文件予以执行。

若后序装配工序下的装配对象集合已经齐套，或者，后序装配工序下的装配对象集合未齐套但待装配对象的等待周期较短，则继续按照当前装配工艺执行。若待装配对象的等待周期较长的情况，则跳转到装配工艺适应性切换模块，实现从主装配工艺适应性切换到参考装配工艺文件。

(7)针对待装配对象的等待周期较长的情况，使用装配工艺适应性切换模块从卫星产品的参考装配工艺文件中选取与当前装配工艺文件相似性较高的参考装配工艺文件作为当前生效的装配工艺文件，启动参考装配工艺文件作为当前可执行的装配工艺指导下一步操作执行，并保留既有的执行记录到当前装配工艺的执行记录中。若不存在满足条件的参考装配工艺文件，则保持主装配工艺文件执行状态。

根据车间现场的执行实际情况，区分主装配工艺文件的执行状态。若执行状态为“未执行”，则直接切换至参考装配工艺文件继续执行。若执行状态为“部分执行”，则继承既有的装配操作记录，并选择一个参考装配工艺文件作为当前执行的工艺文件，并开始执行后序装配工序，执行完毕后，从当前准备开始的下一个工序继续执行步骤(6)。

(8)直至当前装配工艺文件中的所有装配工序执行完毕。

有益效果

(1)本发明是针对卫星装配现场物料不齐套、临时修配周期长等执行不确定性问题，通过研发了一套卫星装配工艺快速重构系统，基于多装配序列生成功能，支持用户编制覆盖所有可行装配序列的卫星装配工艺文件；以卫星产品的主装配工艺与参考装配工艺相结合的方式作为适应卫星装配现场待装配对象不齐套问题的基础架构。针对现场任务实际需求，区分未执行、部分执行状态，从卫星全套装配工艺文件中选取与当前任务状态相匹配的装配序列，启动参考装配工艺文件作为主工艺指导下一步执行，并保留既有的执行记录到当前主工艺。相对于仅一个受控装配工艺下达车间的传统工艺发布模式而言，本发明可以快速调整适应当前车间装配现场实际需求的卫星装配工艺文件，最大化支持卫星装配现场的工艺切换灵活性。本系统与方法较传统工艺变更、现场跳序等方法具有先进性和创造性。

(2)本发明面向卫星装配任务复杂性特征，针对卫星装配现场物料不齐套、临时修配周期长等执行不确定性问题，提出基于多装配序列的卫星装配工艺快速重构系统与方法，利用卫星产品三维设计模型自动生成所有可行的多个装配序列，并转换生成由主装配工艺、参考装配工艺文件构成的卫星装配工艺文件，支持车间装配现场出现待装配对象不齐套情况时，从卫星参考装配工艺文件中选取与后续装配工艺状态相匹配的装配序列，启动参考装配工艺文件作为主工艺指导下一步执行，以提升装配工艺的指导性与工艺响应能力，从而促进缩短卫星结构产品的装配研制周期。

附图说明

图1基于多装配序列的卫星装配工艺快速重构系统构成图；

图2基于多装配序列的卫星装配工艺快速重构系统流程图。

具体实施方式

下面以某卫星产品部装生产过程为实施例，对本发明的具体实施方式作进一步说明。

实施例

如图1和图2所示，一种基于多装配序列的卫星装配工艺快速重构系统，该系统包括多装配序列生成模块(1)、装配工艺路线初始化生成模块(2)、装配工艺路线生成模块(3)、装配工艺内容管理模块(4)、装配工艺版本控制模块(5)、待装配对象齐套性感知与判定模块(6)、装配工艺适应性切换模块(7)。

多装配序列生成模块(1)用于解析卫星产基于PROE的三维设计模型XXX-1_2-0_BZ-0828.ASM，基于先拆后装的装配序列生成方法，得到卫星产品的所有可行的装配序列集合SEU＝{seu-1}，所述的装配序列集合包括多装配序列ID＝seu-1、多装配序列版本号＝A、装配序列编号＝seu-1-1、装配步骤顺序号＝1、装配步骤＝{钳1，钳2，…，钳6}，如表1-2所示。所述的装配步骤包括装配步骤名称＝“钳”、装配步骤编号＝“1”、当前装配步骤下的装配对象集合＝{XXX-1_21-10_BZ.PRT，结构板底板，1，结构板产品}、前序装配步骤编号＝0、后序装配步骤编号＝2。所述的当前装配步骤下的装配对象集合包括当前步骤中可以并行执行装配操作的所有对象。所述的当前装配步骤下的装配对象包括装配对象编号＝XXX-1_21-10_BZ.PRT、装配对象名称＝结构板底板、装配对象数量＝1、装配对象类型＝结构板产品。

表1装配序列集合

表2装配步骤下的装配对象集合

装配工艺路线初始化生成模块(2)用于将装配序列生成模块(1)输出的装配序列集合表1转换映射成装配工艺路线集合，如表3。所述的装配工艺路线包括装配工艺路线编号＝Route-1-1、对应的装配序列编号＝seu-1-1、装配工序编号＝10、装配工序名称＝钳、装配工序顺序号＝10、前序装配工序编号＝--、后序装配工序编号＝20、当前装配工序下的装配对象集合＝XXX-1_21-10_BZ.PRT。

表3装配工艺路线集合

所述的多装配序列生成模块(1)输出的装配序列集合中的一种装配序列编号为seu-1-1的装配序列可以转换生成装配工艺路线初始化生成模块(2)中对应装配工艺路线集合中的一种装配工艺路线编号为Route-1-1的装配工艺路线，一个装配步骤“钳1”转换生成一个装配工序“钳”，一个装配步骤下的装配对象集合{XXX-1_21-10_BZ.PRT}转换生成对应装配工序下的装配对象集合{XXX-1_21-10_BZ.PRT}。

装配工艺路线管理模块(3)用于根据产品特征与工艺设计工作需求，对装配工艺路线初始化生成模块(2)输出的装配工艺路线集合进行补充完善，具体补充内容包括前期准备、工装安装、坐标校准、以及检验等装配工艺所需的其他工序。

表4补充完整的装配工艺路线集合

装配工艺内容管理模块(4)在装配工艺路线管理模块(3)输出的装配工艺路线集合基础上，对每个装配工序补充具体工艺描述内容，包括工序具体描述内容、记录要求，一个装配工序所要使用的工装、工具、物料。所有装配工艺内容补充完整后，将装配工艺文件保存为正式工艺文件，生成装配工艺文件编号、装配工艺文件版本号。当存在一个以上装配工艺文件时，则将其中一个装配工艺文件被标识为主工艺，如表5所示，其他装配工艺文件被标识为参考工艺，如表6所示。

表5主工艺文件

表6参考装配工艺文件

装配工艺版本控制模块(5)用于管理装配工艺的版本、装配工艺内容管理模块(4)输出的装配工艺文件的版本与多装配序列生成模块(1)输出的装配序列集合版本的对应关系、审批受控流程与标注受控发布状态。所述的装配工艺内容管理模块(4)输出的装配工艺文件的版本与多装配序列生成模块(1)输出的装配序列集合版本的对应关系记录在装配工艺文件中，包括装配工艺文件编号、装配工艺文件版本号、多装配序列ID、多装配序列版本号、受控发布状态、审批流程ID。

表7装配工艺文件基本属性表

待装配对象齐套性感知与判定模块(6)以装配工艺文件中后序装配工序下的装配对象集合作为判定装配对象齐套性的基准，检查当前车间现场的装配对象是否与后序装配工序下的装配对象集合相一致。

若车间现场已经到位了编号为XXX-1_21-10_BZ的结构板产品，与表1主工艺文件中第10道装配工序“钳”下的装配对象集合相一致，则第10道装配工序“钳”已经齐套。

当执行完第35道工序“检”时，若存在后续第40道装配工序“钳”下的装配对象集合{XXX-1_2-80_BZ.PRT、XXX-1_2-90_BZ.PRT、XXX-1_2-70_BZ.PRT、XXX-1_2-60_BZ.PRT}，存在一个XXX-1_2-60_BZ.PRT结构板未到位、尚未齐套的情况，则根据待装配对象的等待周期长短，判定是否切换到参考装配工艺文件予以执行，比如等待周期超过一天，则认为等待周期较长；等待周期为一天之内，则认为等待周期较短；

若后序装配工序下的装配对象集合已经齐套，或者，后序装配工序下的装配对象集合未齐套但待装配对象的等待周期较短，则继续按照当前装配工艺执行。若待装配对象XXX-1_2-60_BZ.PRT的等待周期较长的情况，则跳转到装配工艺适应性切换模块(6)，实现从主装配工艺适应性切换到参考装配工艺文件。

装配工艺适应性切换模块(7)针对待装配对象的等待周期较长的情况，从卫星产品的参考装配工艺文件(表6)中选取与当前装配工艺文件相似性较高的装配工艺文件编号为Process202的参考装配工艺文件，调用待装配对象齐套性感知与判定模块(6)判定参考装配工艺文件中后续工序的齐套性，若齐套则将参考工艺文件作为当前生效的装配工艺文件；若不齐套，则继续查找其他参考装配工艺文件；启动参考装配工艺文件从第50道工序“钳”开始作为当前可执行的装配工艺指导下一步操作执行，并保留既有的执行记录到当前装配工艺的执行记录中。若不存在满足条件的参考装配工艺文件，则保持主装配工艺文件执行状态。

根据车间现场的执行实际情况，区分主装配工艺文件的执行状态，具体分为未执行、部分执行两种情况。若未执行，则直接切换至参考装配工艺文件的第1道工序继续执行。若部分执行，则继承既有的第1道到第35道工序的装配操作记录，并选择装配工艺文件编号为Process202的参考装配工艺文件，作为当前执行的工艺文件，从第50道装配工序开始继续执行。

一种基于多装配序列的卫星装配工艺快速重构系统与方法，该方法的步骤包括：

(1)使用多装配序列生成模块(1)解析卫星产品三维设计模型XXX-1_2-0_BZ-0828.ASM，基于先拆后装的装配序列生成方法，得到卫星产品所有可行的装配序列集合SEU＝{seu-1}，如表9-10所示。

表9装配序列集合

表10装配步骤下的装配对象集合

(2)将多装配序列生成模块(1)输出的装配序列集合中的每一种装配序列都转换生成装配工艺路线初始化生成模块(2)中对应装配工艺路线集合中的一种装配工艺路线，一个装配步骤转换生成一个装配工序，一个装配步骤下的装配对象集合转换生成对应装配工序下的装配对象集合，直至全部装配序列转换完毕，如表11所示。

表11装配工艺路线集合

(3)将装配工艺路线初始化生成模块(2)输出的装配工艺路线集合输入装配工艺路线管理模块(3)，根据产品特征与工艺设计工作需求，补充完善装配工艺路线集合，如表12所示，具体补充内容包括前期准备、工装安装、坐标校准、以及检验等装配工艺所需的其他工序。

表12补充完整的装配工艺路线集合

(4)在装配工艺路线管理模块(3)输出的装配工艺路线集合基础上，使用装配工艺内容管理模块(4)对每个装配工序补充具体工艺描述内容，包括工序具体描述内容、记录要求，一个装配工序所要使用的工装、工具、物料。所有装配工艺内容补充完整后，将装配工艺文件保存为正式工艺文件，生成装配工艺文件编号、装配工艺文件版本号。当存在一个以上装配工艺文件时，则将其中一个装配工艺文件被标识为主工艺，如表13所示，其他装配工艺文件被标识为参考工艺，如表14所示。

表13主工艺文件

表14参考装配工艺文件

(5)使用装配工艺版本控制模块(5)管理装配工艺的版本、装配工艺内容管理模块(4)输出的装配工艺文件的版本与多装配序列生成模块(1)输出的装配序列集合版本的对应关系、审批受控流程与标注受控发布状态。所述的装配工艺内容管理模块(4)输出的装配工艺文件的版本与多装配序列生成模块(1)输出的装配序列集合版本的对应关系记录在装配工艺文件基本属性表中，如表15所示，包括装配工艺文件编号、装配工艺文件版本号、多装配序列ID、多装配序列版本号、受控发布状态、审批流程ID。装配工艺文件受控发布后至车间现场。

表15装配工艺文件基本属性表

(6)针对当前生效执行的装配工艺文件编号为Process201的装配工艺文件，对待执行的下一个装配工序进行待装配对象齐套性检查。使用待装配对象齐套性感知与判定模块(6)以装配工艺文件中后序装配工序下的装配对象集合作为判定装配对象齐套性的基准，检查当前车间现场的装配对象是否与后序装配工序下的装配对象集合相一致。

若一致则认为后序装配工序下的装配对象集合已经齐套。例如，车间现场感知到已经到位了装配对象编号为XXX-1_21-10_BZ的结构板产品，与表5主工艺文件中第10道装配工序“钳”下的装配对象集合相一致，则第10道装配工序“钳”已经齐套。并开始执行后序装配工序，执行完毕后，继续重新进入步骤(6)执行对下一步工序的待装配对象齐套性检查，即对第15道工序“检”进行齐套性检查。

若存在后序装配工序下的装配对象集合尚未齐套的情况，则根据待装配对象的等待周期长短，判定是否切换到参考装配工艺文件予以执行。

若后序装配工序下的装配对象集合已经齐套，或者，后序装配工序下的装配对象集合未齐套但待装配对象的等待周期较短，则继续按照当前装配工艺执行。

若待装配对象XXX-1_2-60_BZ.PRT的等待周期较长的情况，则跳转到装配工艺适应性切换模块(7)，实现从主装配工艺适应性切换到参考装配工艺文件。

(7)针对待装配对象的等待周期较长的情况，使用装配工艺适应性切换模块(7)从卫星产品的参考装配工艺文件(表14)中选取与当前装配工艺文件相似性较高的装配工艺文件编号为Process202的参考装配工艺文件作为当前生效的装配工艺文件，启动参考装配工艺文件Process202从第50道工序“钳”作为当前可执行的装配工艺指导下一步操作执行，并保留既有第1道至第35道工序的执行记录到当前装配工艺的执行记录中。

根据车间现场的执行实际情况，区分主装配工艺文件的执行状态。若执行状态为“未执行”，则直接切换至参考装配工艺文件继续执行。若执行状态为“部分执行”，则继承既有的第1道到第35道工序的装配操作记录，并选择装配工艺文件编号为Process202的参考装配工艺文件，作为当前执行的工艺文件，从第50道装配工序开始继续执行。并从当前下一个工序开始继续执行步骤(6)。

(8)直至当前装配工艺文件中的所有装配工序执行完毕，最终工艺文件执行顺序情况如表16所示。

表16工艺文件执行顺序情况