飛機的精益裝配流程優(yōu)化研究

任向陽 汪小雨 原蒙

摘要：當(dāng)前我國在航空制造業(yè)中取得了相當(dāng)卓越的發(fā)展成果，這得益于我國互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展和高精尖技術(shù)的不斷進步，與此同時，航空航天事業(yè)也面臨著新的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)。飛機機身裝配的生產(chǎn)過程相對而言較為復(fù)雜，而對各個部件的質(zhì)量和裝配完整后的總成品質(zhì)量要求也非常高，本文就飛機裝配中如何進行精益化的裝配流程優(yōu)化進行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：飛機裝配 精益化生產(chǎn) 數(shù)字化建設(shè)評價指標(biāo)體系虛擬裝配技術(shù)數(shù)字化裝配

飛機的機身裝配需要通過許多部門共同協(xié)調(diào)完成，不僅使用到的各類零部件與操作工藝復(fù)雜多樣，整個裝配流程也明顯區(qū)別于普通的裝配制造，這就使得飛機裝配的各個環(huán)節(jié)都是“牽一發(fā)而動全身”。正因如此，精益化生產(chǎn)的思想才更要應(yīng)用到飛機裝配中，以此來提高飛機裝配的效率和質(zhì)量，進而使飛機裝配的流程得到精簡與優(yōu)化，為航空工業(yè)發(fā)展提供更優(yōu)質(zhì)的飛機裝配成果。

1精益化生產(chǎn)

精益化生產(chǎn)是一種在生產(chǎn)中通過盡可能對生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)進行精細化的嚴(yán)格控制而非不斷增加生產(chǎn)要素投入來實現(xiàn)經(jīng)濟利益的最大化的生產(chǎn)管理方式。使用精益化生產(chǎn)能夠在生產(chǎn)中盡可能規(guī)避原材料與人力、物力的浪費，其關(guān)鍵在于在最適宜的生產(chǎn)時間將原料投入生產(chǎn)，從而使生產(chǎn)中的每一個環(huán)節(jié)得到更加嚴(yán)格細致的管控。這種生產(chǎn)管理方式是由批量式大規(guī)模生產(chǎn)和單位產(chǎn)品小規(guī)模生產(chǎn)兩種生產(chǎn)模式結(jié)合演變而來的，集合了兩種不同生產(chǎn)模式的優(yōu)勢，以此來達到在大批量、大規(guī)模的生產(chǎn)作業(yè)中對成本和質(zhì)量綜合控制的目的。在飛機裝配中，采用精益化生產(chǎn)的理念不僅符合飛機裝配的生產(chǎn)加工特點，也適應(yīng)現(xiàn)代化航天工業(yè)發(fā)展的改進。

2飛機裝配中精益化管理遇到的阻礙

2.1工藝標(biāo)準(zhǔn)體系不完整

隨著社會的發(fā)展，對航空制造企業(yè)的質(zhì)量安全保障也提出了更多新的要求，但由于許多航空制造企業(yè)中設(shè)置的工藝標(biāo)準(zhǔn)體系過于單一，沒有針對不同機型和不同的零部件型號進行區(qū)分，僅僅采用一套行業(yè)內(nèi)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，或是國家頒布的標(biāo)準(zhǔn)進行質(zhì)量檢測與控制，導(dǎo)致零部件的生產(chǎn)質(zhì)量與檢測中存在紕漏。企業(yè)工藝標(biāo)準(zhǔn)化管理的內(nèi)容實用性低，整體來看，無法實際應(yīng)用在生產(chǎn)線中，這也不符合社會與客戶對飛機裝配制造業(yè)的需求[1]。

2.2數(shù)字化建設(shè)程度不足

在許多航空制造企業(yè)中，飛機裝配的生產(chǎn)線上僅僅是片面地使用了數(shù)字化的高科技生產(chǎn)設(shè)備，而沒有對人員進行數(shù)字化，信息化的團隊建設(shè)也沒有構(gòu)建起一套完整的數(shù)字化發(fā)展體系，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃與設(shè)計，將會導(dǎo)致飛機裝配制造的全流程中，不能對各類零部件與不同機型的數(shù)據(jù)進行規(guī)范化管理。

3實施精益化裝配流程的舉措

3.1精益化生產(chǎn)單元

要想在飛機裝配生產(chǎn)中實現(xiàn)精益化生產(chǎn)管理，來對飛機裝配的生產(chǎn)流程進行優(yōu)化，就要將飛機裝配的生產(chǎn)線作業(yè)人員按照職責(zé)與管理手段進行精益單元的劃分，以此來為一體化工廠建設(shè)塑造一個著力點，這也是符合科學(xué)化管理和精益化生產(chǎn)理念的人員管理舉措。在這一過程中，要先將生產(chǎn)到交付的全過程中可能出現(xiàn)的典型問題進行深入分析，對各類問題進行歸類，并提出相應(yīng)的解決措施，再將問題根據(jù)不同類型下發(fā)至不同的單元，最終將解決與防范的措施納入作業(yè)流程之中，使故障發(fā)生的可能性在生產(chǎn)過程中被降到最低，進而提升飛機裝配的質(zhì)量。其次是要將生產(chǎn)的計劃進行優(yōu)化，對不同機型不同部件的交付時間達到均衡控制，對于現(xiàn)有機型的生產(chǎn)人員相互之間沒有關(guān)聯(lián)的問題，也要進一步解決，使機身裝配的全部生產(chǎn)人員相互之間能夠產(chǎn)生聯(lián)系，使生產(chǎn)力資源成為一個整體，從而達到資源利用最大化，將生產(chǎn)計劃進行分解，從而打破不同機型生產(chǎn)之間的壁壘。在生產(chǎn)計劃完成之后，以現(xiàn)有生產(chǎn)模式為例，對不同機型不同組件的獨立裝配單元進行精益化管理。根據(jù)機型的不同，進行精益化生產(chǎn)的布局調(diào)整、零部件配送以及裝配流程可視化等操作[2]，從而達到不同的精益化生產(chǎn)單元，相互之間存在完善的流轉(zhuǎn)關(guān)系，進而使機身生產(chǎn)工廠能夠達到員工積極主動參與創(chuàng)新，不同單元得到不同的精益化裝配管理的目的。

精益化生產(chǎn)單元的優(yōu)化不僅體現(xiàn)在一體化工廠模式的建設(shè)上，也體現(xiàn)在飛機實際裝配的操作中。在飛機裝配的全過程中，對裝配系統(tǒng)的生產(chǎn)可靠性要進行幾個不同維度的評價，從不同方面共同為飛機裝配的安全高效提供保障，這也是精益化生產(chǎn)應(yīng)用在飛機裝配流程優(yōu)化中的一項重要舉措。具體來講，可以通過系統(tǒng)可靠性、工藝設(shè)計、定位系統(tǒng)與制孔系統(tǒng)4個不同的方面來對飛機的生產(chǎn)可靠性進行界定與評價。在飛機生產(chǎn)過程中，將數(shù)字化裝配系統(tǒng)、數(shù)字化監(jiān)測系統(tǒng)，包括集成與控制等幾個不同的系統(tǒng)綜合協(xié)調(diào)起來，通過在主系統(tǒng)下細分子系統(tǒng)的方式來達到飛機裝配可靠性逐漸向上級靠攏的目的[3]，從而使飛機裝配生產(chǎn)流程更加精益化，這也是通過系統(tǒng)可靠性實現(xiàn)精益化生產(chǎn)的重要舉措。而工藝設(shè)計方面，則需要對傳統(tǒng)的工藝設(shè)計模塊進行更新與優(yōu)化，以此來降低飛機裝配全過程中的工作量，這也能進一步提高生產(chǎn)線上生產(chǎn)更加復(fù)雜的航空產(chǎn)品的能力。定位系統(tǒng)與制孔系統(tǒng)的優(yōu)化重點在于如何提高數(shù)字化程度及數(shù)字化技術(shù)的覆蓋率。定位與制孔是影響飛機完整裝配后的實用性能的兩大重要指標(biāo)，數(shù)字化技術(shù)的使用要與各類新興的復(fù)合型材料共同配合，進而綜合提高飛機裝配流程的精益化生產(chǎn)程度和裝配效率。

3.2轉(zhuǎn)變生產(chǎn)者理念

飛機裝配的生產(chǎn)線上，要想組建起精益化的生產(chǎn)團隊，就要先對生產(chǎn)人員進行培訓(xùn)，讓全部生產(chǎn)者轉(zhuǎn)變生產(chǎn)理念，將精益化生產(chǎn)的思想滲透在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中。許多飛機裝配職工的培訓(xùn)與學(xué)習(xí)相對而言是比較被動的，對于他們來說，飛機裝配屬于比較單調(diào)枯燥的重復(fù)性工作，而在精益化生產(chǎn)理念下，要讓全體職工主動接受培訓(xùn)，主動學(xué)習(xí)先進的生產(chǎn)思想和裝配流程優(yōu)化措施。在飛機裝配生產(chǎn)中，許多生產(chǎn)人員已經(jīng)有較長時間的生產(chǎn)經(jīng)驗，對于當(dāng)前生產(chǎn)線上的精益化生產(chǎn)流程優(yōu)化也有自己的獨到見解，生產(chǎn)者應(yīng)當(dāng)鼓勵老員工對目前的生產(chǎn)提出優(yōu)化建議和改良意見，這也有利于技術(shù)人員與作業(yè)人員加深合作，進一步優(yōu)化飛機裝配的生產(chǎn)流程，精確裝配指令。在生產(chǎn)現(xiàn)場，管理者要對裝配過程中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)信息進行采集與綜合分析，以此來對生產(chǎn)線實行更加數(shù)字化與精益化的控制，對于飛機裝配的流程優(yōu)化也有重要意義。尤其是生產(chǎn)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)、工作人員的信息等，對庫存物料和使用零件的數(shù)量等信息也要及時留檔，以此為生產(chǎn)與裝配提供更多可參考的內(nèi)容。對于飛機裝配的管理階層來講，應(yīng)當(dāng)走出辦公室，深入到生產(chǎn)線與裝配現(xiàn)場，從而做到及時調(diào)整生產(chǎn)計劃，及時交工，對生產(chǎn)與裝配過程中的各類問題及時作出決策，從而綜合提高飛機裝配的精益化程度。

3.3團隊建設(shè)數(shù)字化

當(dāng)前，我國的飛機裝配作業(yè)更多的依賴人工裝配，雖然已經(jīng)大范圍推行了各類先進的數(shù)字化設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，但隨著社會發(fā)展，各行各業(yè)的數(shù)字化技術(shù)程度不斷提升，在飛機裝配制造中要想對裝配流程進行精益化的優(yōu)化，就也離不開數(shù)字化團隊的建設(shè)[4]。例如，自動化打孔設(shè)備激光跟蹤儀等先進的數(shù)字化設(shè)備，能夠?qū)C身的各類裝配部件進行更加精細的測量與生產(chǎn)操作，這樣能夠大大降低手工裝配與手工制造的工作量，降低操作人員的勞動強度，使用設(shè)備代替人工后，零部件生產(chǎn)的質(zhì)量能夠顯著提高，生產(chǎn)效率也有顯著提升，人工成本進一步降低，人為失誤造成的質(zhì)量問題導(dǎo)致的經(jīng)濟損失也就隨之減少。數(shù)字化的建設(shè)也能夠提高裝配檢測的準(zhǔn)確性，在精益化生產(chǎn)中，成品檢測是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，通過數(shù)字化檢測技術(shù)來快速對零部件的外形與裝配位置進行及時檢測，在裝配過程中盡可能地將故障診斷出來，實現(xiàn)了定向檢測與實時跟蹤的目標(biāo)。尤其是針對我國飛機裝配中容易出現(xiàn)的現(xiàn)場混亂、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理不良等問題，在飛機裝配的生產(chǎn)線上提出系統(tǒng)集成與控制系統(tǒng)能提高零件生產(chǎn)現(xiàn)場與飛機裝配現(xiàn)場的管理效率，能夠進一步實現(xiàn)管理的數(shù)字化、智能化，以提高飛機數(shù)字化裝配的可靠性與穩(wěn)定性，也能夠進一步實現(xiàn)在精益化生產(chǎn)目標(biāo)下對飛機裝配流程的優(yōu)化。在生產(chǎn)線內(nèi)，可以將一部分技術(shù)型操作人員組成團隊，成立起數(shù)字化的研發(fā)制造隊伍，對這些工作人員進行高科技設(shè)備的培訓(xùn)和軟件編程能力的培訓(xùn)，通過一定的考核來對每架飛機的數(shù)字化裝配進行更加精確的操作，從而培養(yǎng)更多數(shù)字化技術(shù)型人才，為飛機裝配的科技化發(fā)展打下堅實的人才儲備基礎(chǔ)。

3.4規(guī)范工藝化標(biāo)準(zhǔn)

航空航天企業(yè)要通過改革來制定出一套完整的工作標(biāo)準(zhǔn)體系，對員工設(shè)置完善可行的監(jiān)督與激勵機制，以此對員工的職責(zé)劃分進行優(yōu)化，也能使員工的工作積極性進一步得到提高。通過工作標(biāo)準(zhǔn)體系的優(yōu)化制定，也能夠在生產(chǎn)線上提升飛機裝配的工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，針對不同型號的裝配部件，執(zhí)行的研發(fā)與生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)當(dāng)有所差異。當(dāng)前，我國工業(yè)制造業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)在不斷發(fā)展，工業(yè)化規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也不斷得到提高，國家對更多的產(chǎn)品生產(chǎn)提出了新的要求，飛機裝配方面，對各類新興的高科技復(fù)合材料與其他精細化生產(chǎn)原件的工藝標(biāo)準(zhǔn)也提出了更高的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，這就需要航空企業(yè)在質(zhì)檢以及品控和原件研發(fā)檢測方面也要加快改革，制定并實施新的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)與研發(fā)線上的工藝標(biāo)準(zhǔn)提升與工作人員的工作標(biāo)準(zhǔn)體系制定是直接產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的，企業(yè)要重視這兩個規(guī)范化體系的設(shè)置，以此來有效提升飛機裝配中的精益化生產(chǎn)操作，同時促進企業(yè)的核心競爭力提升，為飛機裝配制造生產(chǎn)線提供更多的創(chuàng)新理念，進而全面提高飛機裝配的精益化程度。

3.5精益化生產(chǎn)管控

在飛機裝配生產(chǎn)線上，要合理使用現(xiàn)代化的互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，以及各類數(shù)字化管理手段，對生產(chǎn)線的整個裝配流程進行實時的監(jiān)控與智能化的感知，通過布置不同的檢測設(shè)備與檢測標(biāo)準(zhǔn)，來對生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)進行精益化的控制。一旦生產(chǎn)中的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，也可以通過這樣的管控體系，及時反饋到相應(yīng)的生產(chǎn)部門，技術(shù)人員與生產(chǎn)人員都能及時掌握生產(chǎn)線上的生產(chǎn)狀態(tài)，并在第一時間解決出現(xiàn)的故障與問題。對飛機裝配過程進行數(shù)字化的管控也是精益生產(chǎn)的一大重點管理內(nèi)容，首先要在生產(chǎn)線上使用更加先進的裝配組件的動態(tài)可視化工作狀態(tài)建模技術(shù)，并結(jié)合生產(chǎn)與裝配的實際需求，及時對生產(chǎn)線進行生產(chǎn)計劃的更新與調(diào)整，以此確保裝配時有足量的適用零部件可供使用。其次是在生產(chǎn)車間中實行更加柔性化的管理，對工作人員的調(diào)度要更加動態(tài)化，確保人力資源在整個生產(chǎn)過程中能夠真正地流動起來，這樣的車間管控模式尤其適用于飛機生產(chǎn)裝配的批量少但型號較多的裝配生產(chǎn)線，這樣能夠保證生產(chǎn)線在生產(chǎn)過程中不斷滿足飛機裝配中需要的一些更加關(guān)鍵的目標(biāo)性能[5]。

3.6使用虛擬裝配技術(shù)

整體來看，飛機裝配的流程是由零件到組件再到部件最終組裝成整機，這一過程中需要大量的飛機零件，不同零件使用不同的圖紙，且由于飛機裝配本身需要大量的人力操作，受到零件誤差、工裝制造誤差等多重因素的影響，在裝配過程中出現(xiàn)的誤差往往關(guān)系重大，而虛擬裝配技術(shù)能夠在零件投入使用之前，通過虛擬模仿軟件對零件的實際裝配進行模擬，以此來及時排除潛在的風(fēng)險。目前主流使用的虛擬裝配技術(shù)需要幾種不同的軟件共同合作來呈現(xiàn)最終效果，如Delmia軟件、 Pro/E、Solidworks、UG、Flexsim等。一些特殊部位的工作環(huán)境，如空間狹小的鉆孔、鉚接、螺接、涂膠等工作，可利用Delmia人機工程來進行仿真，設(shè)定具體參數(shù)，模擬真實生產(chǎn)現(xiàn)場情況，提前發(fā)現(xiàn)并解決問題[6]。在精益化生產(chǎn)的流程優(yōu)化影響下，虛擬裝配技術(shù)得到了越來越廣泛的使用，數(shù)字化的測量技術(shù)與數(shù)據(jù)信息分析處理技術(shù)也促使飛機裝配流程不斷得到優(yōu)化，飛機裝配全過程中的失誤與風(fēng)險被大大降低。

4精益化生產(chǎn)流程優(yōu)化的成果

4.1提升項目收益

在飛機裝配中進行精益化的生產(chǎn)線管理，能夠縮短機身裝配的零部件生產(chǎn)能力，使機身裝配的整體流程精簡化，進而極大地縮短裝配的生產(chǎn)周期，這也能保證飛機機身的交付變得更加準(zhǔn)時，不同型號的機身裝配交付時間也變得更加均衡。這樣一來，飛機裝配過程中許多環(huán)節(jié)的成本被進一步優(yōu)化且精益化處理，與此同時，飛機裝配的質(zhì)量也得到了提升，進而使得飛機裝配能夠取得更多的項目收益。這也是精益化生產(chǎn)線管理在不同種類飛機裝配與不同型號部件的生產(chǎn)中都能得到推廣的優(yōu)勢所在，它能進一步提高飛機裝配的技術(shù)基礎(chǔ)，拉動機身裝配工廠的經(jīng)濟效益。

4.2提升生產(chǎn)效率

在許多飛機的大型零部件生產(chǎn)與裝配中，都存在著大量的制孔工作，傳統(tǒng)的制孔工作依賴人工完成，孔的間距、孔的大小與孔的位置都依賴人工測量，容易造成較大的誤差。而更換為機械化制孔后，這種誤差被極大地縮小了，飛機裝配的質(zhì)量有了保障，人力、物力成本也得到了縮減。通過數(shù)字化設(shè)備的使用，極大地提高了飛機大部件裝配中的技術(shù)生產(chǎn)力，制孔效率得到了極大的提高，零部件生產(chǎn)與裝配的效率也得到了很大的提高。

5結(jié)語

總而言之，現(xiàn)代航空航天事業(yè)的發(fā)展需要從細節(jié)做起，飛機裝配的精益化生產(chǎn)是提高飛機裝配作業(yè)生產(chǎn)效率與飛機裝配質(zhì)量的重要保障，也是不斷優(yōu)化飛機裝配流程，實現(xiàn)飛機裝配管理水平提升的重要途徑。新時代背景下，航空航天工業(yè)發(fā)展有了許多新的需求，為此更應(yīng)當(dāng)在飛機裝配這樣的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)中執(zhí)行更加精細化的工業(yè)生產(chǎn)工藝化標(biāo)準(zhǔn)，為航天事業(yè)的長遠發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

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