飛機小鈑金折彎族零件生產精益改善

張方哲，劉 杰，何騰達，黃振彪

(中航工業(yè)成都飛機工業(yè)(集團)有限公司，四川成都 610091)

精益思想是美國麻省理工學院國際汽車計劃組織的專家在對日本豐田生產方式總結的基礎上提出的，其核心內容就是減少資源浪費，以最小的投入獲得最大的產出。精益思想在國內外著名航空企業(yè)得到廣泛應用并取得良好的效果。美國波音商用飛機生產實現(xiàn)了“直送工位交付”方式，使生產線流暢而連續(xù)，并在737總裝線上建立了移動式裝配生產線。英國羅爾斯-羅伊斯公司推行精益生產后，在產品交付期、加工時間、庫存周轉速度及零件返修等方面取得了可喜的成績［1］。國內航空制造業(yè)學者結合精益制造理念，進行了飛機總裝移動生產技術理論研究，為國內主機廠建設飛機總裝移動生產線提供了理論依據［2-3］。

本文基于精益思想，針對小鈑金折彎零件傳統(tǒng)手工作坊模式下生產效率低、工人勞動強度大、交付周期長及產品質量不高等特點，運用精益工具，梳理流程，按照直線式布局方案建立了數(shù)字化小鈑金折彎族連續(xù)流生產線，為實現(xiàn)小鈑金零件“優(yōu)質、高效、準時”交付鋪平了道路。

1 飛機小鈑金零件生產現(xiàn)狀

飛機零件大部分是鈑金零件，其中飛機小鈑金零件所占比例約為55%［4］。小鈑金零件生產現(xiàn)狀如下：

a．生產效率低，表面質量不穩(wěn)定。小鈑金零件現(xiàn)有加工方式基本上采用傳統(tǒng)的手工作坊模式，設備主要使用簡單的沖床和手工鉗臺。這種傳統(tǒng)的生產模式導致工人勞動強度大，生產效率低。由于采用手工成形，零件表面極易形成劃傷、壓痕，零件表面質量差，一次交檢合格率低。

b．在生產管理方面，生產組織和管理難度大。2011年小鈑金零件月計劃最高交付量達5．3萬件，正是由于小鈑金零件生產量大，導致生產組織被動，影響了整機裝配節(jié)點，不符合準時制生產模式。

c．工裝管理和成本問題突出。大部分小鈑金零件需要一套專用工裝，有的甚至需要兩套及兩套以上工裝。由于模具缺乏通用性，而小鈑金零件數(shù)量巨大，每個成熟機型的工裝一般多達1 500套，不但增加了制造成本，同時也給工裝管理帶來了極大的挑戰(zhàn)。在零件的生產加工中，工裝、樣板的準備過程占用了較多的時間，對于僅需要簡單的一套手工成形模來加工出符合圖紙要求的小鈑金零件，從將手工成形模從庫房借出，到將其安裝在沖床上，整個過程的準備時間大概需要40 min，因此導致大量不必要的重復搬運，浪費了人力、物力和時間。這些浪費不符合JIT管理理念，帶來了大量不增值物流，增加了運營成本，降低了零件生產效率［5］。

2 飛機小鈑金折彎族零件生產精益改善具體內涵

2.1 開展小鈑金零件分族工作

根據飛機小鈑金零件的特點，從成形方式、零件材料、熱處理要求、工藝方法4個維度進行零件分族。成形方式及分類代碼為落壓成形(L)、蒙皮成形(M)、液壓成形(Y)、沖壓成形(C)及型材加工(X)，零件材料及分類代碼為鋁(L)。針對鋁件是否需要熱處理來進行分類，若需要淬火，其熱處理代碼為1。不需要淬火，則熱處理代碼為0。對于工藝方法，各專業(yè)預先針對零件的外形及型面特點進行分析，歸納總結出具有共性的29種工藝方法，其代碼用數(shù)字1～29表示，其中在這29種工藝方法中，折彎成形工藝方法的代碼為21。

零件分族更好地梳理了不同機型中小鈑金零件實際生產流程，明晰了不同類型零件在實際制造過程中遇到的共性問題，更好地指導流程梳理優(yōu)化工作，同時為數(shù)字化折彎族生產線的建立打下了扎實的基礎。表1列出了某典型折彎小鈑金零件分族代碼。

表1 典型折彎小鈑金零件分族代碼示例

2.2 有效應用新技術、新設備

以設備利用率不高的LVD公司數(shù)控折彎機床為研究目標，研究精密小鈑金零件成形數(shù)控折彎技術，以提高機床利用率。該數(shù)控折彎機配有一套精細的折彎系統(tǒng)，可以完成各種彎曲，彎曲調整時間非常短。小鈑金零件彎曲的精度很高，對于直彎邊零件可以取消工裝，而且小鈑金零件加工的效率特別高，沒有常規(guī)的模具制造周期、模具準備周期等，能極大地縮短小鈑金零件制造周期。通過開展基礎性研究，獲得了可以采用折彎成形的二維零件圖形，如圖1所示。由于采用全自動加工系統(tǒng)，操作者數(shù)控操作，不存在任何安全危險因素。數(shù)控折彎設備可以根據小鈑金零件成形的形狀尺寸算出零件的下料展開尺寸，因此可以摒棄不精確的毛料樣板中的下料展開尺寸，大大改變了由于不給展開尺寸，而需采取放大的形式進行下塊料的粗放式生產方式，降低了生產成本。

圖1 采用折彎成形的二維小鈑金零件圖

2.3 調整廠房布局，建立數(shù)字化折彎生產線

現(xiàn)有廠房以二代機生產為基礎，參考蘇聯(lián)廠房設計模式，調整前為典型的集群式布局(如圖2(a)所示)，“漂亮”的集群式布局未按小鈑金零件工藝流程排布，物流路線長，物料滯留時間長，帶來大量等待及重復搬運等不增值環(huán)節(jié)。為了消除集群式布局帶來的弊端，從培養(yǎng)多能工作業(yè)使少人化成為可能、按折彎零件工藝流程排布生產線及使單件流成為可能3個方面，進行設備與廠房布局調整。經過工藝流程分析，按折彎族小鈑金零件沖切下料→去毛刺→折彎→交檢工藝流程構建了直線型連續(xù)流生產線，調整后為典型的精益直線式布局(如圖2(b)所示)。原材料配送至工位后，多能工在LVD轉塔式沖床上進行沖切下料，然后步行至LVD轉塔式沖床與折彎機中間的鉗臺上，完成打毛刺工序，最后再步行至折彎機進行折彎成形，整個生產過程極大地展現(xiàn)了連續(xù)流生產線的優(yōu)勢，減少了搬運，大大縮短了物流距離，淘汰了工裝，縮短了零件交付周期。

圖2 調整前后廠房布局

3 飛機折彎族小鈑金零件生產精益改善效果

3.1 優(yōu)化了小鈑金零件成形流程

空客項目折彎族小鈑金零件-12934-200，改善前，小鈑金零件成形主要工藝路線為：落料→鉆孔→彎曲成形→校正→修剪外形→交檢，改善前小鈑金零件如圖3(a)所示。小鈑金零件成形分別需要一套專用的落料模及彎曲模，小鈑金零件彎曲成形及準備時間為70min。改善后，小鈑金零件主要成形工藝路線為：沖切下料→去毛刺→折彎→交檢，淘汰了工裝，小鈑金零件折彎成形時間為10min，小鈑金零件折彎成形后直接交檢，取消了手工校正及修剪工序，改善后小鈑金零件如圖3(b)所示。

圖3 小鈑金零件改善前后實物圖

3.2 降低小鈑金零件生產成本

折彎族小鈑金零件精益改善在小鈑金零件生產中得到了廣泛應用，按2011年小鈑金零件生產情況，所有機型共節(jié)省小鈑金零件生產成本114萬元。對于新研制項目，精益改善后，由于小鈑金零件在折彎成形時不使用工裝，大大降低了工裝制造管理成本。

3.3 提高小鈑金零件一次交檢合格率，縮短產品交付周期

數(shù)控折彎生產線改變了小鈑金零件加工方式，工人不需要用榔頭在模具表面進行手工校正，小鈑金零件表面不存在工具榔頭痕跡，小鈑金零件折彎后直接交檢，一次交檢合格率達100%，實現(xiàn)了精密、敏捷制造功能，構建了數(shù)字化折彎成形生產線，提高了產品的快速響應能力和產品的配套交付率，實現(xiàn)了準時交付。

4 結束語

本文通過開展飛機小鈑金折彎族零件精益改善項目，建立了數(shù)字化飛機小鈑金折彎族零件生產線，在“成本、質量、周期”3個方面取得了良好的改善效果，解決了成飛公司目前對小鈑金零件采用手工成形與傳統(tǒng)沖壓設備相結合的傳統(tǒng)模式下“生產效率低、勞動強度大、工人加班加點多”等問題，同時也為后續(xù)進一步在飛機大鈑金零件生產上推廣精益改善項目提供了可借鑒的實際生產參考依據。

［1］ 陳紹文，賴惠．精益制造及其在航空工業(yè)的應用［J］．CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2001(1)：14-19．

［2］ 許國康．飛機總裝移動生產線技術［J］．航空制造技術，2008(20)：40-43．

［3］ 陳紹文，王舸，孫珞珈．精益制造和飛機移動式裝配線［J］．航空制造技術，2011(16)：34-37．

［4］ 范玉清．現(xiàn)代飛機制造技術［M］．北京：北京航空航天大學出版社，2008：3-115．

［5］ 何騰達，張方哲，牟菊．自動化立體倉庫系統(tǒng)在飛機鈑金模具管理中的應用［J］．中國制造業(yè)信息化，2012，41(3)：67-70．