飛機(jī)移動(dòng)裝配線總體設(shè)計(jì)模式探索與實(shí)踐

1、 飛機(jī)移動(dòng)裝配線總體設(shè)計(jì)模式探索與實(shí)踐 摘要：當(dāng)前，移動(dòng)式裝配已經(jīng)成為飛機(jī)裝配生產(chǎn)的主要模式，精益生產(chǎn)是生產(chǎn)制造企業(yè)的基本要求，新工業(yè)革命環(huán)境下各種數(shù)字化、自動(dòng)化飛機(jī)裝配技術(shù)與系統(tǒng)發(fā)展迅速。如何在飛機(jī)裝配生產(chǎn)線中充分考慮移動(dòng)裝配模式特點(diǎn)、滿足精益生產(chǎn)要求、發(fā)揮新興智能技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是飛機(jī)裝配生產(chǎn)線建設(shè)必須要考慮的關(guān)鍵因素。因此，如何采用合理、恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)化模式，支持精益化、智能化的飛機(jī)裝配線總體設(shè)計(jì)，已成為飛機(jī)制造企業(yè)普遍關(guān)注的一個(gè)重要議題。關(guān)鍵詞：飛機(jī)裝配；移動(dòng)式裝配線；總體設(shè)計(jì)；精益生產(chǎn)；智能制造引言飛機(jī)制造對(duì)于促進(jìn)科技實(shí)力進(jìn)步、帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提升國(guó)家綜合實(shí)力有著重要的意義。飛機(jī)的裝配過(guò)程復(fù)

2、雜，裝配工序多，傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)式調(diào)度安排往往導(dǎo)致線邊資源的極大浪費(fèi)，因此，研究飛機(jī)裝配作業(yè)資源水平問(wèn)題的建模與科學(xué)決策，可以優(yōu)化各裝配任務(wù)的作業(yè)時(shí)間，有效降低裝配過(guò)程的資源成本。飛機(jī)裝配作業(yè)資源水平問(wèn)題的理論問(wèn)題可看作為項(xiàng)目資源水平問(wèn)題。1飛機(jī)移動(dòng)裝配線總體設(shè)計(jì)模式框架和目標(biāo)要素1.1基于系統(tǒng)工程的總體設(shè)計(jì)框架飛機(jī)移動(dòng)裝配線設(shè)計(jì)是飛機(jī)工業(yè)化生命周期的一個(gè)重要階段。由于飛機(jī)最終成本的80%在飛機(jī)概念設(shè)計(jì)階段已被確定，30%的最終成本由裝配作業(yè)確定，因此裝配線的規(guī)劃應(yīng)該在飛機(jī)生命周期的概念設(shè)計(jì)階段啟動(dòng)，并與飛機(jī)的生命周期后續(xù)階段并行，通過(guò)并行工程的方式盡量降低最終生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期。飛機(jī)移動(dòng)裝配線

3、設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是將飛機(jī)的設(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)化為集成化的物理裝配過(guò)程，通過(guò)能量流、信息流、控制流和物理連接等要素實(shí)現(xiàn)飛機(jī)部組件的安裝和測(cè)試，從而產(chǎn)出符合用戶需求、系統(tǒng)功能、部件結(jié)構(gòu)和組件特性的飛機(jī)產(chǎn)品。因此，飛機(jī)移動(dòng)裝配線設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的集成與驗(yàn)證系統(tǒng)工程，需要從生命周期、產(chǎn)品層級(jí)、運(yùn)行過(guò)程等不同維度進(jìn)行。為描述飛機(jī)移動(dòng)裝配線設(shè)計(jì)的總體框架，本文應(yīng)用系統(tǒng)工程方法和相關(guān)理論，建立能夠嵌入飛機(jī)研制生命周期、面向飛機(jī)不同層級(jí)構(gòu)成、支持從安裝到測(cè)試過(guò)程的需求功能結(jié)構(gòu)連接（requirementfunctionstructureconnection，rfsc）模型，用于指導(dǎo)逐級(jí)細(xì)化設(shè)計(jì)過(guò)程。rfsc是貫穿產(chǎn)線設(shè)計(jì)周期

4、、貫通設(shè)計(jì)層次和關(guān)聯(lián)運(yùn)行過(guò)程的核心要素。從生命周期維度來(lái)看，飛機(jī)移動(dòng)裝配線設(shè)計(jì)既涉及到整個(gè)飛機(jī)研制生命周期的多個(gè)環(huán)節(jié)，又具有自己的生命周期及其階段。飛機(jī)移動(dòng)裝配線設(shè)計(jì)起始于飛機(jī)研制生命周期的立項(xiàng)批復(fù)階段，結(jié)束于總裝生產(chǎn)階段，其自身也分解為概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和開發(fā)優(yōu)化3個(gè)階段，設(shè)計(jì)需求是其概念設(shè)計(jì)支撐，系統(tǒng)功能是其詳細(xì)設(shè)計(jì)依據(jù)，部件結(jié)構(gòu)和零件裝配關(guān)系是其裝配資源開發(fā)部署的基礎(chǔ)。從產(chǎn)品層級(jí)維度來(lái)看，飛機(jī)移動(dòng)裝配線設(shè)計(jì)總體目標(biāo)起始于整機(jī)的型號(hào)設(shè)計(jì)需求，然后依據(jù)需求功能分解逐步細(xì)化至各大部件及系統(tǒng)件功能，之后通過(guò)功能結(jié)構(gòu)分解和結(jié)構(gòu)連接分解，細(xì)化至部件、段件、零組件的結(jié)構(gòu)和配合關(guān)系，rfsc既是產(chǎn)線總體

5、布局規(guī)劃、部件裝配區(qū)域或部件對(duì)接及系統(tǒng)件裝配站位以及工位設(shè)計(jì)的依據(jù)，也是設(shè)計(jì)約束。從運(yùn)行過(guò)程維度來(lái)講，飛機(jī)移動(dòng)裝配線設(shè)計(jì)源自概念設(shè)計(jì)階段，基于設(shè)計(jì)需求采用自頂向下的分解與規(guī)劃方式，通過(guò)虛擬裝配的方式，實(shí)現(xiàn)詳細(xì)設(shè)計(jì)；在開發(fā)優(yōu)化階段，基于零部件以及組件裝配結(jié)構(gòu)域關(guān)系，通過(guò)自底向上的集成與驗(yàn)證方式，逐步通過(guò)硬件的安裝、調(diào)試和優(yōu)化，完成整個(gè)產(chǎn)線的建設(shè)工作。1.2基于五化一體的設(shè)計(jì)目標(biāo)要素飛機(jī)移動(dòng)裝配線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)依據(jù)社會(huì)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、企業(yè)自身情況、產(chǎn)品特點(diǎn)、生產(chǎn)需求、未來(lái)發(fā)展規(guī)劃等確定設(shè)計(jì)目標(biāo)要素，并確定設(shè)計(jì)原則。一般來(lái)講，當(dāng)前規(guī)劃飛機(jī)裝配線時(shí)，應(yīng)以移動(dòng)式生產(chǎn)為基本模式，確保質(zhì)量、成本和周期，在此基礎(chǔ)之

6、上關(guān)注以下5個(gè)相互獨(dú)立又有所關(guān)聯(lián)的基本目標(biāo)要素：精益化、智能化、柔性化、協(xié)同化、人本化，并基于基本要素細(xì)化二級(jí)目標(biāo)要素。對(duì)于精益化來(lái)講，其核心是消除一切不必要的庫(kù)存、等待等浪費(fèi)，同時(shí)確保每一個(gè)操作都達(dá)到有效輸出，這個(gè)需要構(gòu)建精益化生產(chǎn)體系來(lái)保障。對(duì)于智能化來(lái)講，其關(guān)鍵在于引入各種先進(jìn)的自動(dòng)化裝配、檢測(cè)等裝備，并建立以信息物理系統(tǒng)為基礎(chǔ)的數(shù)字化生產(chǎn)管控集成系統(tǒng)。對(duì)于柔性化來(lái)講，其關(guān)鍵在于通過(guò)漸進(jìn)式建設(shè)、柔性工裝等方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的逐步爬坡，并支持多種改進(jìn)型號(hào)的混流生產(chǎn)。對(duì)于協(xié)同化來(lái)講，其關(guān)鍵在于能夠支持“主制造商供應(yīng)商”合作模式，能夠接入供應(yīng)商運(yùn)抵部件，支持企業(yè)內(nèi)部各大部件的對(duì)接以及全機(jī)總裝協(xié)同工作

7、。對(duì)于人本化來(lái)講，其關(guān)鍵在于充分考慮人工作業(yè)時(shí)的作業(yè)過(guò)程與作業(yè)裝備的工效學(xué)，以及車間安全防護(hù)措施和設(shè)施。2國(guó)外移動(dòng)裝配線發(fā)展現(xiàn)狀飛機(jī)移動(dòng)裝配線技術(shù)源于豐田生產(chǎn)方式和精益生產(chǎn)理論，該技術(shù)能實(shí)現(xiàn)飛機(jī)高質(zhì)量、低成本和快速響應(yīng)的制造，已成為波音、空客等西方航空業(yè)巨頭提高核心競(jìng)爭(zhēng)力的手段之一。目前，波音、洛克希德馬丁、空客等飛機(jī)制造公司分別在波音系列民機(jī)、f-35及a380等飛機(jī)生產(chǎn)中不同程度地采用了移動(dòng)總裝生產(chǎn)線，將傳統(tǒng)的批量裝配生產(chǎn)方式變革為單件流拉動(dòng)式生產(chǎn)方式，從而大大縮短了飛機(jī)總裝時(shí)間，降低了飛機(jī)制造成本，提高了裝配質(zhì)量。波音公司最早于1998年進(jìn)行了首次737機(jī)身結(jié)構(gòu)移動(dòng)式裝配的原理認(rèn)證，使用

8、完全配套、向工作點(diǎn)配送和看板等方法，使生產(chǎn)周期縮短80%。美國(guó)精益航空創(chuàng)新計(jì)劃（lai）稱737移動(dòng)線是“精益和高效率生產(chǎn)的模范”。波音公司波音757、波音767的總裝移動(dòng)生產(chǎn)線都是在2002年建成投入使用的。波音757飛機(jī)總裝移動(dòng)生產(chǎn)線以每天約7.31m的速度前進(jìn)，可改善生產(chǎn)周期及部件庫(kù)存水平30%以上。2006年初，波音公司的第一條現(xiàn)代移動(dòng)裝配線波音717飛機(jī)總裝線建成并投產(chǎn)。這條單件流、連續(xù)移動(dòng)式裝配線共有2個(gè)用于機(jī)體對(duì)接的固定站位和6個(gè)總裝的移動(dòng)站位。采用移動(dòng)式飛機(jī)裝配的直接效益是將20架在制飛機(jī)減少到810架，并縮短裝配周期50%。3飛機(jī)移動(dòng)裝配線設(shè)計(jì)實(shí)踐3.1裝配流程分析與規(guī)劃依據(jù)

9、產(chǎn)品數(shù)模和不同部件的協(xié)作生產(chǎn)情況，規(guī)劃了該型號(hào)的裝配流程，充分考慮了來(lái)自不同供應(yīng)商的部件及其裝配以及總裝之間的協(xié)同。3.2裝配資源選用與配置裝配資源的選用也充分考慮了生產(chǎn)能力的柔性，能夠在同一產(chǎn)線中裝配標(biāo)準(zhǔn)型、縮短型兩種型號(hào)，大部件對(duì)接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，大量采用自動(dòng)制孔、自動(dòng)鉆鉚技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、起落架數(shù)字化安裝，以及線纜集成檢測(cè)自動(dòng)化、全機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試和飛機(jī)、裝配平臺(tái)的精準(zhǔn)移動(dòng)。3.3標(biāo)準(zhǔn)化與生產(chǎn)線管控通過(guò)分析生產(chǎn)過(guò)程中的計(jì)劃、人、物料、質(zhì)量、工藝、設(shè)備、工裝、能源等要素，規(guī)劃、設(shè)計(jì)和開發(fā)了智能化管控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括3個(gè)方面的功能：一是生產(chǎn)過(guò)程可控；二是生產(chǎn)狀態(tài)可視；三是物料配送精準(zhǔn)，能夠支撐節(jié)拍式生產(chǎn)過(guò)程。結(jié)語(yǔ)綜上所述，世界各國(guó)飛機(jī)生產(chǎn)向移動(dòng)式裝配發(fā)展的趨勢(shì)對(duì)我國(guó)的航空工業(yè)來(lái)說(shuō)是一次嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。推廣移動(dòng)裝配線不僅僅是著眼于縮短制造周期和降低成本，更重要的是推動(dòng)整個(gè)航空制造行業(yè)管理的進(jìn)步。因此，對(duì)飛機(jī)移動(dòng)裝配線關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，在航空工業(yè)系統(tǒng)中更深入地推行精益生產(chǎn)的理念、方法和文化是中國(guó)飛機(jī)制造向世界先進(jìn)水平邁進(jìn)的契機(jī)。參考文獻(xiàn)1巴曉甫,趙安安