飛機移動裝配線總體設計模式探索與實踐

1、 飛機移動裝配線總體設計模式探索與實踐 摘要：當前，移動式裝配已經(jīng)成為飛機裝配生產(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、自動化飛機裝配技術與系統(tǒng)發(fā)展迅速。如何在飛機裝配生產(chǎn)線中充分考慮移動裝配模式特點、滿足精益生產(chǎn)要求、發(fā)揮新興智能技術優(yōu)勢，是飛機裝配生產(chǎn)線建設必須要考慮的關鍵因素。因此，如何采用合理、恰當?shù)南到y(tǒng)化模式，支持精益化、智能化的飛機裝配線總體設計，已成為飛機制造企業(yè)普遍關注的一個重要議題。關鍵詞：飛機裝配；移動式裝配線；總體設計；精益生產(chǎn)；智能制造引言飛機制造對于促進科技實力進步、帶動國民經(jīng)濟發(fā)展和提升國家綜合實力有著重要的意義。飛機的裝配過程復

2、雜，裝配工序多，傳統(tǒng)的經(jīng)驗式調度安排往往導致線邊資源的極大浪費，因此，研究飛機裝配作業(yè)資源水平問題的建模與科學決策，可以優(yōu)化各裝配任務的作業(yè)時間，有效降低裝配過程的資源成本。飛機裝配作業(yè)資源水平問題的理論問題可看作為項目資源水平問題。1飛機移動裝配線總體設計模式框架和目標要素1.1基于系統(tǒng)工程的總體設計框架飛機移動裝配線設計是飛機工業(yè)化生命周期的一個重要階段。由于飛機最終成本的80%在飛機概念設計階段已被確定，30%的最終成本由裝配作業(yè)確定，因此裝配線的規(guī)劃應該在飛機生命周期的概念設計階段啟動，并與飛機的生命周期后續(xù)階段并行，通過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。飛機移動裝配線

3、設計的實質是將飛機的設計信息轉化為集成化的物理裝配過程，通過能量流、信息流、控制流和物理連接等要素實現(xiàn)飛機部組件的安裝和測試，從而產(chǎn)出符合用戶需求、系統(tǒng)功能、部件結構和組件特性的飛機產(chǎn)品。因此，飛機移動裝配線設計是一個復雜的集成與驗證系統(tǒng)工程，需要從生命周期、產(chǎn)品層級、運行過程等不同維度進行。為描述飛機移動裝配線設計的總體框架，本文應用系統(tǒng)工程方法和相關理論，建立能夠嵌入飛機研制生命周期、面向飛機不同層級構成、支持從安裝到測試過程的需求功能結構連接（requirementfunctionstructureconnection，rfsc）模型，用于指導逐級細化設計過程。rfsc是貫穿產(chǎn)線設計周期

4、、貫通設計層次和關聯(lián)運行過程的核心要素。從生命周期維度來看，飛機移動裝配線設計既涉及到整個飛機研制生命周期的多個環(huán)節(jié)，又具有自己的生命周期及其階段。飛機移動裝配線設計起始于飛機研制生命周期的立項批復階段，結束于總裝生產(chǎn)階段，其自身也分解為概念設計、詳細設計和開發(fā)優(yōu)化3個階段，設計需求是其概念設計支撐，系統(tǒng)功能是其詳細設計依據(jù)，部件結構和零件裝配關系是其裝配資源開發(fā)部署的基礎。從產(chǎn)品層級維度來看，飛機移動裝配線設計總體目標起始于整機的型號設計需求，然后依據(jù)需求功能分解逐步細化至各大部件及系統(tǒng)件功能，之后通過功能結構分解和結構連接分解，細化至部件、段件、零組件的結構和配合關系，rfsc既是產(chǎn)線總體

5、布局規(guī)劃、部件裝配區(qū)域或部件對接及系統(tǒng)件裝配站位以及工位設計的依據(jù)，也是設計約束。從運行過程維度來講，飛機移動裝配線設計源自概念設計階段，基于設計需求采用自頂向下的分解與規(guī)劃方式，通過虛擬裝配的方式，實現(xiàn)詳細設計；在開發(fā)優(yōu)化階段，基于零部件以及組件裝配結構域關系，通過自底向上的集成與驗證方式，逐步通過硬件的安裝、調試和優(yōu)化，完成整個產(chǎn)線的建設工作。1.2基于五化一體的設計目標要素飛機移動裝配線設計時，應依據(jù)社會技術發(fā)展現(xiàn)狀、企業(yè)自身情況、產(chǎn)品特點、生產(chǎn)需求、未來發(fā)展規(guī)劃等確定設計目標要素，并確定設計原則。一般來講，當前規(guī)劃飛機裝配線時，應以移動式生產(chǎn)為基本模式，確保質量、成本和周期，在此基礎之

6、上關注以下5個相互獨立又有所關聯(lián)的基本目標要素：精益化、智能化、柔性化、協(xié)同化、人本化，并基于基本要素細化二級目標要素。對于精益化來講，其核心是消除一切不必要的庫存、等待等浪費，同時確保每一個操作都達到有效輸出，這個需要構建精益化生產(chǎn)體系來保障。對于智能化來講，其關鍵在于引入各種先進的自動化裝配、檢測等裝備，并建立以信息物理系統(tǒng)為基礎的數(shù)字化生產(chǎn)管控集成系統(tǒng)。對于柔性化來講，其關鍵在于通過漸進式建設、柔性工裝等方式實現(xiàn)產(chǎn)能的逐步爬坡，并支持多種改進型號的混流生產(chǎn)。對于協(xié)同化來講，其關鍵在于能夠支持“主制造商供應商”合作模式，能夠接入供應商運抵部件，支持企業(yè)內部各大部件的對接以及全機總裝協(xié)同工作

7、。對于人本化來講，其關鍵在于充分考慮人工作業(yè)時的作業(yè)過程與作業(yè)裝備的工效學，以及車間安全防護措施和設施。2國外移動裝配線發(fā)展現(xiàn)狀飛機移動裝配線技術源于豐田生產(chǎn)方式和精益生產(chǎn)理論，該技術能實現(xiàn)飛機高質量、低成本和快速響應的制造，已成為波音、空客等西方航空業(yè)巨頭提高核心競爭力的手段之一。目前，波音、洛克希德馬丁、空客等飛機制造公司分別在波音系列民機、f-35及a380等飛機生產(chǎn)中不同程度地采用了移動總裝生產(chǎn)線，將傳統(tǒng)的批量裝配生產(chǎn)方式變革為單件流拉動式生產(chǎn)方式，從而大大縮短了飛機總裝時間，降低了飛機制造成本，提高了裝配質量。波音公司最早于1998年進行了首次737機身結構移動式裝配的原理認證，使用

8、完全配套、向工作點配送和看板等方法，使生產(chǎn)周期縮短80%。美國精益航空創(chuàng)新計劃（lai）稱737移動線是“精益和高效率生產(chǎn)的模范”。波音公司波音757、波音767的總裝移動生產(chǎn)線都是在2002年建成投入使用的。波音757飛機總裝移動生產(chǎn)線以每天約7.31m的速度前進，可改善生產(chǎn)周期及部件庫存水平30%以上。2006年初，波音公司的第一條現(xiàn)代移動裝配線波音717飛機總裝線建成并投產(chǎn)。這條單件流、連續(xù)移動式裝配線共有2個用于機體對接的固定站位和6個總裝的移動站位。采用移動式飛機裝配的直接效益是將20架在制飛機減少到810架，并縮短裝配周期50%。3飛機移動裝配線設計實踐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)劃了該型號的裝配流程，充分考慮了來自不同供應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)線中裝配標準型、縮短型兩種型號，大部件對接實現(xiàn)自動化，大量采用自動制孔、自動鉆鉚技術，實現(xiàn)發(fā)動機、起落架數(shù)字化安裝，以及線纜集成檢測自動化、全機系統(tǒng)自動化測試和飛機、裝配平臺的精準移動。3.3標準化與生產(chǎn)線管控通過分析生產(chǎn)過程中的計劃、人、物料、質量、工藝、設備、工裝、能源等要素，規(guī)劃、設計和開發(fā)了智能化管控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括3個方面的功能：一是生產(chǎn)過程可控；二是生產(chǎn)狀態(tài)可視；三是物料配送精準，能夠支撐節(jié)拍式生產(chǎn)過程。結語綜上所述，世界各國飛機生產(chǎn)向移動式裝配發(fā)展的趨勢對我國的航空工業(yè)來說是一次嚴峻的挑戰(zhàn)。推廣移動裝配線不僅僅是著眼于縮短制造周期和降低成本，更重要的是推動整個航空制造行業(yè)管理的進步。因此，對飛機移動裝配線關鍵技術進行研究，在航空工業(yè)系統(tǒng)中更深入地推行精益生產(chǎn)的理念、方法和文化是中國飛機制造向世界先進水平邁進的契機。參考文獻1巴曉甫,趙安安