03.03 战机生产的脉动生产线和普通流水线有什么不同?

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每日点兵为您解答:

我们知道,对于包括飞机、航空发动机在内的航空装备而言,总装生产线往往是生产制造的最重要的一个环节。具体到飞机总装生产线,主要包括:翼身和尾翼对接,发动机安装,导管、线缆敷设与对接,线缆、系统检测,全机总检,全机水平测量等内容。可以说,总装生产质量的好坏直接影响到航空装备的实际性能优劣以及可靠性高低。

在以往我们经常看到的飞机总装生产线厂房内的场景,往往是多架甚至十多架飞机在地板上铺开,每架飞机都安装在各自独立的总装台架上,由负责不同工序的技术员和装配工人分别进行各自的组装环节。在总装完成之前,每架飞机的位置基本上是不动的。而各道工序所需的零部件,大到机翼、发动机,小到线缆、仪表和显示器,都要由人工或者厂房顶部设置的吊车进行穿梭运输。这就是最为传统的所谓固定站位式总装生产线。

俄罗斯苏-35战斗机仍然采用老式总装生产线。固定站位式总装生产线曾经是世界各国航空制造的主流模式之一,但是随着时代的发展,其很多无法克服的弊端逐渐显现。首先,固定站位式总装生产线需要大量的专用工装夹具,尤其是总装台架,每架飞机就要占用一个。因此,航空企业准备了多少套专用工装夹具,在某种意义上就决定了其产量的上限。熟悉航空制造的读者应该都知道,用于飞机和航空发动机总装的专用工装夹具往往造价不菲,而且相关型号停产后基本上就等于要全部报废,算下来成本往往很高。 

其次,固定站位式总装生产线需要大量的技术员和装配工人。正在总装中的每架飞机或者每台航空发动机都需要一组技术人员和装配工人来完成各个工序,是非常典型的技术和劳动双重密集型的工作。因此,合格的技术员和熟练的装配工人的数量也会制约航空装备总装速度的提高。

最后,固定站位式总装生产线这种多架飞机或者多台航空发动机同时进行总装的模式看似效率更高,但是在实际中往往并非如此。现代航空装备的性能先进程度和复杂程度远非之前的老式装备所能相比,而且对于装配的精准度和公差要求也越来越高。因此,发达国家的航空巨头已经开始大量采用工业机器人来代替人工进行一部分有精密要求的装配工作。固定站位式总装生产线则完全无法适应工业机器人的使用要。固定站位式总装生产线存在种种弊端,这促使航空企业必须找到一种更为先进的总装生产线模式。 

欧美航空企业首先进行了这方面的探索,他们在充分借鉴汽车生产企业的流水总装生产线模式的基础上,创造性地发明了总装脉动生产线,从根本上解决了固定站位式总装生产线的几乎所有缺陷。以飞机总装脉动生产线为例,一般设置多个工作区,从0区开始,依次按序排列。每个工作区就是一个总装机位,0区负责总装过程的第一道工序。也就是说,每一架飞机的总装从0区开始起步,完成一道工序后就进入到下一个工作区,后面准备进行总装的下一架飞机则紧接着进入到0区。等到飞机从最后一个工作区下线后,就完成了全部总装工作,进入到出厂交付前的试飞阶段。因为这种生产线上不同工作区内的飞机都是按照统一的时间间隔完成工作后,移动到下一个工作区的,很像是人类血液的脉动,故而得名。


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首先这里得说说传统的飞机生产方式。传统的飞机生产方式是飞机不动,停在固定机位,然后各工种的装配工人依次进厂完成自己的工作,直到全部的组装工作完成,一架完整的飞机造好后才移动出厂。这种方式效率低,质量管控差,耗时长。所以航空制造企业结合汽车的流水线创新发明了脉动生产线。

脉动生产线其实可以说是生产飞机的流水线。但为什么不叫流水线呢?那是因为飞机的零部件比汽车多得多得多,两者完全不是一个数量级的。汽车一般是万级的,飞机则是十万,甚至百万级。所以没有办法完全按照流水线来运作,只能是采用流水线的形式,结合飞机总装的特点,实行数字化,精细化的质量管理,全面提高运行效率,质量管控和人员利用率。

飞机总装生产线是提高飞机装配效率和质量,满足飞机批量生产要求的重要手段。作为飞机制造过程中的最后环节和最为重要的环节之一,飞机的总装涉及翼身、尾翼对接,发动机安装,导管、线缆敷设与对接,线缆、系统检测,全机总检,全机水平测量等内容,具有生产节奏强、作业种类多、工作量大,装配精度和质量要求严格等特点。

借鉴制造业的流水线作业方式,飞机总装脉动生产线是按节拍移动的一种装配线,运用精益制造思想,对装配过程进行流程再设计、优化和平衡,实现按设定节拍的站位式装配作业,达到缩短装配周期、满足客户要求的装配生产形式。总装脉动生产线是介于固定站位装配与连续移动装配之间的一种装配生产线形式,其典型特征是产品移动时不进行装配作业,装配作业进行时产品不移动。波音公司典型的脉动式总装配线如图1 所示。

脉动生产线将技术创新和管理创新相结合,是一种有效地实现飞机批量生产的新型生产组织模式,在波音、空客等飞机制造企业中得到广泛应用。


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战机生产的脉动生产线和普通流水线相比,有什么本质的区别呢?我们先来看看普通流水线。

流水线又称为装配线,一种工业上的生产方式,指每一个生产单位只专注处理某一个片段的工作,以提高工作效率及产量;按照流水线的输送方式大体可以分为:皮带流水装配线、板链线、倍速链、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、涨紧装置、改向装置和支承件等组成。流水线可扩展性高,可按需求设计输送量,输送速度,装配工位,辅助部件(包括快速接头、风扇,电灯,插座,工艺看板,置物台,24V电源,风批等,因此广受企业欢迎;流水线是人和机器的有效组合,最充分体现设备的灵活性,它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合,以满足多品种产品的输送要求。输送线的传输方式有同步传输的/(强制式),也可以是非同步传输/(柔性式),根据配置的选择,可以实现装配和输送的要求。输送线在企业的批量生产中不可或缺。

而就飞机的脉动生产线来说,脉动装配生产线最初从福特公司的移动式汽车生产线衍生而来,是连续移动装配生产线的过渡阶段,不同的是脉动装配生产线可以设定缓冲时间,对生产节拍要求不高,当生产某个环节出现问题时,整个生产线可以不移动,或留给下个站位去解决,当飞机的装配工作全部完成时,生产线就脉动一次。整条生产线由4部分组成:脉动主体、物流供给系统、可视化管理系统、技术支持。其可分为四点,即一、脉动主体:站位设施、对接定位设备、可移动的装配设备等;二、物流供给系统:AGV车、完备的配套和配送系统;三、可视化管理系统:现场可视化系统、ERP与MES无缝融合的信息管理系统、工作现场的固定和移动终端;四、技术支持:质量保障、生产现场问题应急处理。脉动装配生产线改变了传统飞机的装配模式,作为先进飞机制造技术的典型代表,有其独特的优势:首先,由于整条生产线分工明确细致,工作量单一重复,生产效率比较高;其次,生产线上配备了专业的自动化设备和先进的供给线,自动化程度高;最后,装配线过程流畅,不会产生挤压或脱节。但是单一、重复及固定的生产模式无法有效适应需求多变、机型多、产量少的飞机生产现状。

总的来说,飞机的脉动生产线出自普通流水线,但又可以设定缓冲时间,生产节拍可以相应减缓,而不需要太高。而更大的区别是,汽车流水线,每个站位只需要一到两个操作工即可完成,但大型飞机每个站位则需要更多操作工参与制造!End!


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