中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司
摘要：随着智能化技术的不断发展，优化生产线布局设计是实现数字化生产的首要任务。仿真技术是是优化数字化生产线的重要工具。本文以仿真技术在飞机数字化装配生产线布局中的应用为例，首先阐述仿真技术的概念及应用价值，然后阐述仿真技术在数字化生产线布局中的具体应用。
关键词：数字化生产；布局技术；仿真技术
引言
生产线布局就是在有限的生产车间内将生产设备等合理摆放，以此达到某种最优的指标活动，实践证明仿真技术，有效地解决了生产工厂、车间以及产线从产品设计到生产制造的转移过程，实现了产品的自动化生产。因此本文结合多年的工作实践，阐述仿真技术在飞机装配数字化生产线布局中的具体应用。
一、仿真技术的概念及应用价值
1、仿真技术的概念
仿真技术是应用仿真硬件和仿真软件通过仿真实验，借助某些数值计算和问题求解，反映系统行为或过程的仿真模型技术。50年代和60年代仿真主要应用于航空、航天、电力、化工以及其他工业过程控制等工程技术领域。
2.仿真技术的应用价值
结合工作实践，主要从仿真技术在飞机装配数字化生产线布局中的应用价值阐述。随着我国飞机制造技术的不断发展，我国飞机的体积越来越大，结构越来越复杂，因此飞机的装配复杂度越来越高，对装配操作人员的要求也越来越严格，飞机数字化装配生产线布局设计是一个高投资、高风险过程，国内外案例表明飞机数字化装配系统的准确性相对比较低，分析原因主要是由于初期布局设计不合理或者失误造成的。仿真技术的应用则可以有效解决该问题，例如仿真技术可对生产线不同的布局方案进行参数化仿真表达，在虚拟的空间内对生产线布局从多角度进行真实感还原，找出系统方案可能存在的问题，通过修改和调整参数、运行并进行比较，可寻求较优的规划方案。因此研究飞机数字化装配生产线三维虚拟仿真技术，成为当前飞机数字化制造一种行之有效的实验方法。
二、仿真技术在飞机装配生产线布局中的具体应用
以某型飞机机翼对接数字化装配生产线仿真布局为例：
1.仿真软件的选择
由于仿真技术软件的种类比较多，如软件ProE，CATIA，DALMIA等，但是这些软件在可视化效果上缺乏足够的灵活性，而Maya软件则在建模过程中表现出足够的灵活操作性，是目前飞机装配生产线仿真布局所采取的主要软件。
2.对产品及设备模型分析与建模
某型飞机机翼装配采用脉动流水线型的装配工艺过程，这就需要对装配线的布局、装配工艺过程所需的设备和模型内部结构有一个初步的计划，根据布局上所用设备及产品，对比现有图片和产品模型对整体形态初步理解。结合实际产品图片样式，对布局所用设备具体分析、优化与参考。Maya软件建模通常都选用Polygon，即多边形，层级来建立模型。对于多边形快速建模优势有很多，主要有点线面可以自由转换，边缘线可根据不同的模型需求随时添加和删除，对于倒角和圆角过渡的地方可直接光滑显示。对于机械手这种整体以圆柱形和矩形来表达模型构建与修改也是较方便。
飞机数字化装配生产线的设备、工装等布局三维模型的构建都需要参数化，在生产线布局上所用设备、工装等三维数字建模时，通过大量的收集相关实景采样图像和矢量图片，运用形态学原理对生产线布局所用模型外形尺寸进行形态分析，推测和模拟。对飞机装配生产线上现有CATIA参数化的三维模型可以直接转换格式导入到Maya软件中进行虚拟仿真动态效果的制作。
图1：模型制作流程图
2.对设备模型进行优化。通过仿真工具构建的数字模型都可以得到飞机机翼对接数字化装配生产线上所用的三维数字模型的原型，考虑到仿真模型的精确性，需要提取细化的部分重新构建更加具体的模型，进而达到与实际效果相符的目的。有效部分提取，特殊细节重新比对制作，最终完成模型。Maya建模检验与校正之后，对模型最后的材质进行赋予部分进行绘制，用UV分割命令贴图及最后渲染完成。利用UV编辑器对模型的各部位贴图时，通常将分好UV点的贴图以图片PNG，TIFF或JPG的形式导出，在图片处理软件当中进行细化贴图绘制。清晰明确的表达数字化生产线布局所使用设备外观及部分内部结构的构成。
三、结束语
总之，基于我国制造2025战略的实施以及智能化技术的发展，实现生产技术的一体化成为我国制造业发展的主要趋势。实践证明在数字化生产线中依托仿真技术进行布局优化有助于提高飞机数字化装配的生产效率，增强其生产技术的自动化程度，降低飞机装配生产失误问题。
参考文献
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