基于精細(xì)化管理方法提升飛行器生產(chǎn)效率

魏東、劉賽、鄭穎、周小燕、李海俠/北京航天長(zhǎng)征飛行器研究所

北京航天長(zhǎng)征飛行器研究所是以航天高科技產(chǎn)業(yè)為主的多學(xué)科、綜合性、高科技總體設(shè)計(jì)研究所，產(chǎn)品集成部是研究所下屬專門從事產(chǎn)品集成交付的生產(chǎn)單位，涉及到多種產(chǎn)品的生產(chǎn)、配套、集成交付等工作。

近年來(lái)，航天型號(hào)任務(wù)量迅速增長(zhǎng)，高強(qiáng)密度發(fā)射、大批量生產(chǎn)已成常態(tài)，隨著裝備競(jìng)爭(zhēng)性采購(gòu)適用范圍逐漸擴(kuò)大，科研生產(chǎn)單位既面臨跨越發(fā)展的重大機(jī)遇，又面臨前所未有的內(nèi)外部挑戰(zhàn)和壓力。如何運(yùn)用精益改進(jìn)工具知識(shí)對(duì)生產(chǎn)流程和管理方法進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，提升現(xiàn)場(chǎng)管理水平，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，保證按期交付是對(duì)研究所交付率的巨大考驗(yàn)。

本次實(shí)踐項(xiàng)目課題選取的空間飛行器是一種主動(dòng)化、智能化飛行器裝置，產(chǎn)品主要由動(dòng)力平臺(tái)、控制平臺(tái)、結(jié)構(gòu)殼體等組成，內(nèi)部零部組件依次組裝、層疊，經(jīng)過總裝測(cè)試及鑒定試驗(yàn)合格后完成最終交付。設(shè)計(jì)單位與生產(chǎn)單位均為研究所自主完成，客戶要求空間飛行器產(chǎn)品需要在數(shù)天內(nèi)完成產(chǎn)品交付，接到交付要求后研究所領(lǐng)導(dǎo)迅速反應(yīng)，第一時(shí)間組織相關(guān)人員開展策劃與排產(chǎn)。

空間飛行器的生產(chǎn)工序主要包括整機(jī)裝配、整機(jī)測(cè)試、鑒定試驗(yàn)，按照原生產(chǎn)模式進(jìn)行生產(chǎn)需要多天才能完成產(chǎn)品交付，無(wú)法滿足計(jì)劃要求。鑒于此，成立改進(jìn)工作小組，小組成員由項(xiàng)目主管領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)主管人員、生產(chǎn)主管人員、計(jì)劃主管人員組成，明確了將按時(shí)完成空間飛行器產(chǎn)品交付作為成果目標(biāo)，按照工作策劃分步開展系統(tǒng)分析。

一、工作與實(shí)踐

1.現(xiàn)狀分析

項(xiàng)目小組成立后，按照職責(zé)分工，首先針對(duì)空間飛行器現(xiàn)狀情況進(jìn)行調(diào)查與分析，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、實(shí)際跟產(chǎn)等方法梳理出產(chǎn)品生產(chǎn)流程及工時(shí)操作圖，以便于開展后續(xù)工作。空間飛行器工藝流程工時(shí)如圖1 所示。

圖1 空間飛行器工藝流程圖

項(xiàng)目組將空間飛行器生產(chǎn)各環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化梳理，按照生產(chǎn)工序進(jìn)行切分，形成工序級(jí)流程圖，如圖2 所示，便于針對(duì)每操作工步進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

圖2 某空間飛行器整機(jī)裝配生產(chǎn)工時(shí)流程圖

（1）裝機(jī)裝配現(xiàn)狀分析

整機(jī)裝配技術(shù)難點(diǎn)較大、生產(chǎn)耗時(shí)最多的是動(dòng)力平臺(tái)裝配與控制平臺(tái)裝配。動(dòng)力平臺(tái)裝配需要將上百個(gè)螺釘進(jìn)行涂膠安裝到殼體頂部及動(dòng)力平臺(tái)外部?？刂破脚_(tái)裝配時(shí)，需要將下一道零部組件單機(jī)裝配工序使用的10 余種共百余根連接電纜進(jìn)行焊接，每根電纜焊接都需要將導(dǎo)線線束位號(hào)一一進(jìn)行標(biāo)注，導(dǎo)致耗時(shí)嚴(yán)重。

（2）裝機(jī)測(cè)試現(xiàn)狀分析

整機(jī)測(cè)試項(xiàng)目主要由總裝后測(cè)試、質(zhì)量質(zhì)心測(cè)試、轉(zhuǎn)動(dòng)過量測(cè)試、配平后測(cè)試等組成。其中質(zhì)量質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)過量的測(cè)試需要測(cè)試三個(gè)方向，且每個(gè)方向測(cè)試都需要通過調(diào)節(jié)固定工裝底板進(jìn)行參數(shù)的核算與配平，由于該飛行器系統(tǒng)功能測(cè)試指標(biāo)比較敏感，每個(gè)方向測(cè)試需要調(diào)節(jié)3 ～5 次工裝底板才能達(dá)到指標(biāo)要求，質(zhì)量質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)過量2項(xiàng)測(cè)試時(shí)共調(diào)節(jié)工裝幾十次，嚴(yán)重增加了測(cè)試時(shí)間，如圖3 所示。

圖3 某空間飛行器整機(jī)測(cè)試生產(chǎn)工時(shí)流程圖

（3）鑒定試驗(yàn)現(xiàn)狀分析

通過鑒定試驗(yàn)工藝流程圖工步工時(shí)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品鑒定試驗(yàn)時(shí)間需要幾十天完成，是整體生產(chǎn)流程圖中耗時(shí)最長(zhǎng)、資源占用最多的操作工序，如圖4 所示。鑒定試驗(yàn)可分為溫度類試驗(yàn)和力學(xué)試驗(yàn)兩種，溫度類試驗(yàn)可分為老煉試驗(yàn)、高低溫試驗(yàn)、溫循試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目均依據(jù)技術(shù)文件輸入在固定時(shí)間內(nèi)完成，可優(yōu)化量小。振動(dòng)試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)品需要在X、Y、Z 三個(gè)方向做試驗(yàn)，由于前期工裝重量較輕，且與振動(dòng)臺(tái)面總是產(chǎn)生諧振導(dǎo)致試驗(yàn)頻譜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)偏離指標(biāo)，每次都要轉(zhuǎn)動(dòng)角度來(lái)滿足試驗(yàn)指標(biāo)，最終造成試驗(yàn)時(shí)間拖延。

圖4 某空間飛行器鑒定試驗(yàn)生產(chǎn)工時(shí)流程圖

（4）現(xiàn)狀問題匯總

通過對(duì)空間飛行器產(chǎn)品的生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查、分析與總結(jié)，發(fā)現(xiàn)在整機(jī)裝配、整機(jī)測(cè)試、鑒定試驗(yàn)工序中均存在問題項(xiàng)，現(xiàn)將問題項(xiàng)目進(jìn)行匯總（見表1）。

表1 現(xiàn)狀問題匯總表

2.改進(jìn)措施與實(shí)踐

（1）整機(jī)裝配改進(jìn)措施

針對(duì)動(dòng)力平臺(tái)裝配工序耗時(shí)嚴(yán)重的問題，項(xiàng)目小組通過對(duì)前期生產(chǎn)總結(jié)與分析，發(fā)現(xiàn)每次裝配人員將零部組件向動(dòng)力平臺(tái)安裝時(shí)，都要通過手動(dòng)力矩扳手進(jìn)行螺釘擰緊且再次進(jìn)行力矩確認(rèn)，非常消耗生產(chǎn)工時(shí)。針對(duì)此問題，項(xiàng)目組采用數(shù)顯自動(dòng)力矩器來(lái)替代原有手動(dòng)力矩扳手，數(shù)顯自動(dòng)力矩器可以通過一鍵設(shè)置、自動(dòng)擰緊，相較于原手動(dòng)操作大大提升了生產(chǎn)效率，同時(shí)也降低了人工擰緊力矩量程出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)控制平臺(tái)裝配工序耗時(shí)嚴(yán)重的問題，小組成員與裝配人員利用頭腦風(fēng)暴法，選用同類線束綁扎法替代現(xiàn)有電纜標(biāo)號(hào)生產(chǎn)模式。同類線束綁扎法可將線束提前分類，通過防熱輕盈材料進(jìn)行包裹綁扎，既做到了省去大量標(biāo)記位號(hào)時(shí)間，也可規(guī)避由于位號(hào)標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤導(dǎo)致焊接返工的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

（2）整機(jī)測(cè)試改進(jìn)措施

針對(duì)質(zhì)量質(zhì)心測(cè)試和轉(zhuǎn)動(dòng)過量測(cè)試需要調(diào)節(jié)工裝問題，小組成員通過合理策劃與調(diào)研，研發(fā)出一種可伸縮式滑軌工裝，以厘米為單位可通過滑軌進(jìn)行尺寸自動(dòng)鎖定，替換掉螺釘固定工裝，省去大量調(diào)節(jié)工裝底板的時(shí)間，現(xiàn)階段可伸縮式滑軌工裝已投入使用。

（3）鑒定試驗(yàn)流程精細(xì)化改進(jìn)

針對(duì)鑒定試驗(yàn)中振動(dòng)試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)時(shí)每次都要轉(zhuǎn)動(dòng)角度來(lái)滿足試驗(yàn)指標(biāo)的問題，項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)組織工藝人員重新設(shè)計(jì)工裝，增加工裝重量的同時(shí)考慮工裝固定更穩(wěn)定的情況，通過試驗(yàn)仿真與數(shù)據(jù)分析可以達(dá)到一次滿足試驗(yàn)指標(biāo)要求，現(xiàn)階段新工裝已投入使用。

二、實(shí)踐效果驗(yàn)證

項(xiàng)目組在空間飛行器生產(chǎn)各環(huán)節(jié)工序進(jìn)行改進(jìn)，使生產(chǎn)效率得到了提升。動(dòng)力平臺(tái)裝配采用數(shù)顯自動(dòng)力矩器，通過自動(dòng)擰緊代替原手動(dòng)力矩扳手，提升了生產(chǎn)效率；控制平臺(tái)裝配通過優(yōu)化工藝方法，省去了大量標(biāo)記位號(hào)時(shí)間，規(guī)避了質(zhì)量問題風(fēng)險(xiǎn)。

在整機(jī)測(cè)試環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)出一種可伸縮式滑軌工裝，替換生產(chǎn)效率低下的螺釘固定工裝，省去大量調(diào)節(jié)工裝底板的耗時(shí)，同時(shí)也降低重新配重頻率。質(zhì)量質(zhì)心測(cè)試、轉(zhuǎn)動(dòng)過量測(cè)試，以及整機(jī)測(cè)試周期均縮短了2 天，生產(chǎn)效率提升20%。

在鑒定試驗(yàn)環(huán)節(jié)，項(xiàng)目成員重新考慮工裝重量和固定方法，設(shè)計(jì)出更高效的試驗(yàn)工裝，既增加了工裝重量也滿足試驗(yàn)指標(biāo)要求，降低了振動(dòng)試驗(yàn)與沖擊試驗(yàn)換模時(shí)間。振動(dòng)試驗(yàn)與沖擊試驗(yàn)周期縮短了1.5 天，生產(chǎn)效率提升18.7%。

生產(chǎn)改進(jìn)實(shí)施后，空間飛行器產(chǎn)品總裝、測(cè)試、試驗(yàn)三種核心工序生產(chǎn)效率均得到了提升。整體生產(chǎn)周期縮短了7.5 天，生產(chǎn)效率提升11%。

三、成果固化及后續(xù)思路

在指導(dǎo)規(guī)范上面，項(xiàng)目組將取得的效果固化到紙質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)文件上，形成了《某飛行器生產(chǎn)工藝總方案》《裝配工藝規(guī)程》《測(cè)試工藝規(guī)程》《鑒定試驗(yàn)工藝規(guī)程》一系列指導(dǎo)文件，并組織培訓(xùn)考核，覆蓋到每位操作人員。

通過本次實(shí)踐活動(dòng)，項(xiàng)目組全員積極思考，識(shí)別出了多項(xiàng)業(yè)務(wù)流、操作流等環(huán)節(jié)上的可優(yōu)化冗余，同時(shí)通過分析原因和制定可行性方案，完成措施驗(yàn)證最終達(dá)到了預(yù)期效果，確保了重點(diǎn)產(chǎn)品交付。同時(shí)通過本次活動(dòng)也增強(qiáng)了利用管理方法解決問題的能力，提高了合作意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)。

精細(xì)化管理方法在飛行器生產(chǎn)方面的應(yīng)用，為航天領(lǐng)域精簡(jiǎn)流程，提高工作效率提供了有效的典范。后續(xù)，研究所將加大數(shù)字化管理系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能的仿真，進(jìn)而快速生產(chǎn)出達(dá)到用戶要求性能的產(chǎn)品。在精神層面，秉承精、準(zhǔn)、細(xì)、嚴(yán)的管理概念和管理文化，發(fā)揮全員智慧和力量，梳理各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)管理難點(diǎn)；細(xì)化完善生產(chǎn)流程，形成一種工作習(xí)慣，提高集成交付運(yùn)行效率，確保各項(xiàng)飛行試驗(yàn)圓滿完成。▲