Las estructuras de aeronaves consisten en numerosos componentes complejos que requieren un alto nivel de precisión para su ensamblaje. Las herramientas desempeñan un papel crucial en el ensamblaje de los componentes de aeronaves, proporcionando funciones de posicionamiento, mantenimiento de forma y soporte para garantizar la precisión del producto. Con el objetivo de obtener herramientas de ensamblaje reutilizables que puedan ser reconfiguradas rápidamente, este estudio se centra en el diseño modular y la disposición de las estructuras de herramientas. Se propone el concepto de elementos funcionales para la caracterización de las partes de las herramientas, y se establece la relación entre cada par de elementos para aclarar las similitudes y dependencias entre las diversas estructuras de herramientas. Basado en el análisis de los elementos funcionales y sus relaciones, las estructuras de herramientas se dividen y recombinan en varios módulos. Los diseños detallados de los módulos se demuestran utilizando estructuras típicas como plataformas, columnas y localizadores como ejemplos. Se propone una representación paramétrica de la información de múltiples fuentes de los módulos de herramientas, y se desarrollan métodos de optimización para la disposición y configuración de localizadores y plataformas utilizando su información paramétrica. Se diseña, realiza y aplica con éxito un proceso de herramientas reconfigurables integrado con un sistema de monitoreo para el ensamblaje de un tipo práctico de fuselaje. Los resultados de la verificación de la eficiencia de estos métodos muestran que el diseño modular y la planificación de reconfiguración de herramientas solo toma alrededor de 10 minutos y unos pocos segundos, respectivamente, lo que es mucho menos que el tiempo consumido durante el diseño tradicional de herramientas (de varios días a semanas). El trabajo en este estudio proporciona un paradigma de ingeniería para la serialización y reconfiguración de herramientas de ensamblaje en la fabricación de aviación.