◎北京衛(wèi)星制造廠 楊海濤 尉世厚

北京衛(wèi)星制造廠是我國衛(wèi)星、飛船等航天器的骨干制造企業(yè)，承擔(dān)的航天器復(fù)合材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)品主要包括蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板、中心承力筒、太陽翼基板和連接架四大類。隨著我國航天事業(yè)的不斷發(fā)展，各類復(fù)合材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)量呈現(xiàn)大幅增長，這對生產(chǎn)能力造成了巨大壓力，為此北京衛(wèi)星制造廠采取了增加人員配備、添置儀器設(shè)備、安排加班倒班、擴(kuò)大資源投入等措施，使產(chǎn)能緊張的狀況得到了緩解。但由于航天型號生產(chǎn)任務(wù)的特殊性，其原有生產(chǎn)模式存在著諸如生產(chǎn)任務(wù)和過程不連續(xù)、難以確定生產(chǎn)能力的最優(yōu)配置等問題。因此，筆者認(rèn)為需要從更全面的角度采用更為系統(tǒng)的方法探索滿足航天型號生產(chǎn)需求的新途徑，以提高生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本，改善資源閑置，減少企業(yè)負(fù)擔(dān)。

一、生產(chǎn)模式的改進(jìn)過程

生產(chǎn)模式是指在生產(chǎn)制造過程中，通過有效組織各種制造要素而形成的可以在特定環(huán)境中達(dá)到良好制造效果且具有相似特點的一類方式方法的總稱。其本質(zhì)是對組成生產(chǎn)系統(tǒng)的各種生產(chǎn)資源進(jìn)行組織與配置，并規(guī)定生產(chǎn)資源相互間的協(xié)調(diào)關(guān)系和運行方式。在產(chǎn)品的功能組成、性能指標(biāo)、交貨期、質(zhì)量、成本、任務(wù)數(shù)量這幾項核心屬性中，只有產(chǎn)品的任務(wù)數(shù)量是企業(yè)采用何種生產(chǎn)模式的決定性因素，因為其直接影響著產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備配備、人員數(shù)量、工裝/工具的專業(yè)化程度、生產(chǎn)的組織形式等。

根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量可以將生產(chǎn)模式粗略分為單件研制生產(chǎn)模式、批量生產(chǎn)模式和大規(guī)模生產(chǎn)模式三大類。其中，單件研制生產(chǎn)模式是根據(jù)用戶需求對產(chǎn)品的設(shè)計、制造、裝配、應(yīng)用的全過程進(jìn)行全新的、有針對性的研究和制造，以滿足用戶的各項要求；批量生產(chǎn)模式結(jié)合不同的生產(chǎn)理念可進(jìn)一步分為集成制造模式、精益生產(chǎn)模式、敏捷制造模式、單元制造模式、柔性制造模式、大規(guī)模定制模式；大規(guī)模生產(chǎn)模式特指大批量無差別產(chǎn)品的生產(chǎn)。

1.原有生產(chǎn)模式的問題

圖1 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)品原有的生產(chǎn)模式

截止到20世紀(jì)末，航天器的生產(chǎn)模式屬于典型的單件研制生產(chǎn)模式，即根據(jù)上級任務(wù)組織生產(chǎn)，產(chǎn)品數(shù)量少、標(biāo)準(zhǔn)化程度低、通用性低，具有完全定制生產(chǎn)的特點，生產(chǎn)進(jìn)度和質(zhì)量要求的緊迫性不突出。

以復(fù)合材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)品為例，其原有的生產(chǎn)模式（見圖1）是產(chǎn)品研制的“小作坊”生產(chǎn)模式。一件結(jié)構(gòu)件從生產(chǎn)準(zhǔn)備到產(chǎn)品交付都由一組操作人員完成，人員的組織模式為“一人一崗，一崗多能”。

這種組織模式對產(chǎn)品種類的變化有很強的適應(yīng)性，一個工位或人員能夠?qū)Χ喾N不同的產(chǎn)品進(jìn)行操作，在產(chǎn)品種類變化大、任務(wù)量較小時能夠滿足生產(chǎn)要求，且綜合成本較低。但這種模式在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)品生產(chǎn)中存在的問題主要有：工人的操作技能沒有針對性，工作沒有延續(xù)性，工人操作的熟練性和技巧性沒有得到充分發(fā)揮，車間內(nèi)增加了協(xié)調(diào)工作，也增加了產(chǎn)品生產(chǎn)過程的流轉(zhuǎn)次數(shù)，極大地影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性，難以適應(yīng)任務(wù)量大幅增長后的生產(chǎn)需要。

然而進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國航天事業(yè)的快速發(fā)展，航天器的生產(chǎn)任務(wù)逐年迅速增長，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的制造也逐漸從探索性的應(yīng)用研究及產(chǎn)品研制發(fā)展到規(guī)?；?、批量化制造，原有的生產(chǎn)模式已無法滿足型號任務(wù)需求，改進(jìn)產(chǎn)品生產(chǎn)模式勢在必行。

2.生產(chǎn)模式的改進(jìn)思路

以復(fù)合材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)品生產(chǎn)流程為依托、單元化生產(chǎn)為主導(dǎo)，通過科學(xué)化和統(tǒng)籌化的組織、管理與控制，將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)品生產(chǎn)過程劃分為生產(chǎn)準(zhǔn)備、纏繞成型、下料鋪層、裝配膠接、固化成型、產(chǎn)品后處理、溫控實施、產(chǎn)品交付8個生產(chǎn)單元，再將這些單元有機地結(jié)合為一個整體并與成組技術(shù)、并行工程和批生產(chǎn)模式相結(jié)合，從而建立既能滿足多型號、小批量生產(chǎn)又能實現(xiàn)快速響應(yīng)的柔性生產(chǎn)組織模式，如圖2所示。

二、生產(chǎn)模式的改進(jìn)實踐

1.生產(chǎn)單元的劃分

根據(jù)產(chǎn)品特點、生產(chǎn)流程和加工方法對主要的生產(chǎn)單元進(jìn)行細(xì)化，細(xì)化后形成小的生產(chǎn)單元，以實行并行工程。這種單元的劃分必須是動態(tài)的，主要是根據(jù)產(chǎn)品的操作難度和周期長短來決定。在產(chǎn)品難度大且生產(chǎn)周期較短時，調(diào)整并細(xì)化生產(chǎn)單元就尤為重要，因為其可以降低每個生產(chǎn)單元內(nèi)產(chǎn)品的操作難度，縮短生產(chǎn)周期。

生產(chǎn)單元劃分是根據(jù)型號復(fù)合材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的特點，以成組技術(shù)和并行工程為指導(dǎo)思想，在產(chǎn)品種類劃分的基礎(chǔ)上對各種產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行分類，形成主要的小生產(chǎn)單元，主要包括生產(chǎn)準(zhǔn)備、纏繞成型、下料鋪層預(yù)成型、承力筒復(fù)合裝配、基板復(fù)合裝配、結(jié)構(gòu)板復(fù)合裝配、熱控實施、產(chǎn)品固化成型、承力筒打孔膠接、結(jié)構(gòu)板和基板后埋膠接單元。

2.人員組織模式與觀念的轉(zhuǎn)變

根據(jù)復(fù)合材料成型的特點和生產(chǎn)過程中控制的關(guān)鍵點，結(jié)合車間人員的能力和特長將以工種為依據(jù)劃分班組的模式改為按生產(chǎn)單元劃分班組（見圖3）。班組由多個工位組成，每個班組的人員都動態(tài)地分布在各個工位內(nèi)；設(shè)立班組長和工位負(fù)責(zé)人（即攤長），班組長只對車間領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)，攤長只對班組長負(fù)責(zé)。這種組織模式既可發(fā)揮車間職工的潛力，又能縮短生產(chǎn)周期，提升產(chǎn)品質(zhì)量，在某種程度上解決了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性問題。

圖2 復(fù)材結(jié)構(gòu)產(chǎn)品單元化生產(chǎn)組織模式

在單元化生產(chǎn)模式下對操作人員的崗位職能進(jìn)行了較大的調(diào)整，由原來的“一人一崗，一崗多能”調(diào)整為“一人多崗，一專多能”。此外，整合了車間工種，將鉗工和膠接工種統(tǒng)一為復(fù)合材料膠接工種，使其適用于單元化生產(chǎn)的需要。實踐證明，只有轉(zhuǎn)變職工的思想觀念，倡導(dǎo)合作和配合，提高團(tuán)隊協(xié)作能力，提高執(zhí)行力，才能使單元化生產(chǎn)模式的優(yōu)勢發(fā)揮到極致。

3.人員技能的培訓(xùn)

結(jié)合復(fù)合材料成型操作經(jīng)驗，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量為前提，對各種操作方式進(jìn)行分析、歸類和總結(jié)。針對操作過程中的難點問題，綜合各個操作人員的特長制定完善了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件成型操作細(xì)則，并將其作為結(jié)構(gòu)件成型生產(chǎn)過程中的操作依據(jù)和職工操作技能培訓(xùn)的基本要求，在車間職工中形成了一個培訓(xùn)→熟練掌握→提出改進(jìn)方法→驗證→改進(jìn)操作方法→培訓(xùn)的PDCA循環(huán)。

4.生產(chǎn)流程的優(yōu)化和再造

對生產(chǎn)流程的梳理優(yōu)化是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。以復(fù)合材料產(chǎn)品技術(shù)流程為基礎(chǔ)，首先對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)品生產(chǎn)流程進(jìn)行梳理，對每個生產(chǎn)流程進(jìn)行測量，包括流程的有效工時、等待時間、生產(chǎn)周期、周轉(zhuǎn)次數(shù)、更正次數(shù)、返工次數(shù)；然后取消不必要的步驟，優(yōu)化非關(guān)鍵步驟，合并流程步驟等。同時加大與其它部門的溝通，將生產(chǎn)流程需要配合的各個生產(chǎn)節(jié)點及時通知各部門，盡量減少等待時間，提高生產(chǎn)效率。

圖3 改進(jìn)后的人員組織模式

5.產(chǎn)品零件和工裝的定置管理

規(guī)劃單元內(nèi)部的物料擺放，在單元現(xiàn)場推行定制管理，包括區(qū)域、單元、工位劃線，單元內(nèi)設(shè)置產(chǎn)品和工裝的存放區(qū)域；實現(xiàn)現(xiàn)場物料的定位、定置、定量、定標(biāo)以及原材料、在制品、產(chǎn)成品的分類、隔離、標(biāo)識、儲運等，形成有效的物料識別、放置、移動規(guī)則，消除尋找時間，減少取放時間；規(guī)范工具的借歸和存放管理，工裝的使用和現(xiàn)場擺放。

例如，對結(jié)構(gòu)板定位工裝進(jìn)行專人統(tǒng)一管理，制定定位工裝的管理制度，這樣可以有效地控制定位工裝的使用，同時能及時向工藝部門和生產(chǎn)部門提供定位工裝的數(shù)量與使用情況信息，為結(jié)構(gòu)板研制計劃的有效實施提供了有利保障。定位工裝的統(tǒng)一管理可以杜絕結(jié)構(gòu)板復(fù)合過程中定位工裝用錯的現(xiàn)象，同時可縮短結(jié)構(gòu)板工裝的準(zhǔn)備時間，極大地提高了結(jié)構(gòu)板的研制質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

6.生產(chǎn)布局與組織方式的改進(jìn)

例如，一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)一般由生產(chǎn)準(zhǔn)備、實際操作和工作后的現(xiàn)場處理三部分組成，如果工裝試裝環(huán)節(jié)需4個小時，其中生產(chǎn)準(zhǔn)備需1個小時，實際操作需2個小時，后處理需1個小時，那么在這個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，有效工作時間的比例為50%。由此可見，提高有效工作時間的比例是生產(chǎn)能力提升的關(guān)鍵。

采用少人化制造和同步化生產(chǎn)方式可以有效體現(xiàn)單元化生產(chǎn)的優(yōu)勢。通過合理的工藝布局可以提高操作人員的工作量，減少等待時間，提高有效工作時間。例如，在結(jié)構(gòu)板裝配過程中對生產(chǎn)組織模式進(jìn)行改進(jìn)，并將工作臺布置為U字型，讓1名操作人員同時輔助3位裝配人員，同時進(jìn)行3塊結(jié)構(gòu)板的生產(chǎn)，這樣大大減少了閑置人員的等待時間，同時將各個環(huán)節(jié)的有效工作時間比例提高到80%。

綜上所述，在制造資源沒有大幅增加的情況下，北京衛(wèi)星制造廠通過改進(jìn)航天器復(fù)合材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)品生產(chǎn)模式實現(xiàn)了生產(chǎn)能力的顯著提升。在任務(wù)分派上，由原來人員、資源不確定轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓪ｉT單元負(fù)責(zé)，實現(xiàn)了相似任務(wù)的集中作業(yè)，提高了生產(chǎn)專業(yè)性；在人員組織上，由原來一組人從頭干到尾，沒有明確的人員分工，轉(zhuǎn)變?yōu)榘凑展に嚵鞒虒Σ煌瑣徫蝗藛T進(jìn)行明確分工，提高了作業(yè)熟練度，保證了質(zhì)量一致性；在設(shè)備使用上，由不同類型產(chǎn)品共用轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)生產(chǎn)單元劃分專用設(shè)備，有效避免了設(shè)備沖突；在設(shè)備布局上，由原來相同功能的設(shè)備集中擺放轉(zhuǎn)變?yōu)閷a(chǎn)品所需的不同設(shè)備集中擺放，明顯縮短了物料搬運距離；在作業(yè)劃分上，由原來沒有測算劃分轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)工序負(fù)荷測算劃分作業(yè)內(nèi)容，從而提升了生產(chǎn)的均衡性；在在考核方式上，由原來單純按照個人工時考核轉(zhuǎn)變?yōu)榘凑諉卧瓿傻娜蝿?wù)量整體考核，提高了職工工作的積極性和團(tuán)隊合作意識。

通過生產(chǎn)模式的改進(jìn)，北京衛(wèi)星制造廠已實現(xiàn)太陽翼基板單件平均工時縮短15%，年均產(chǎn)量提高6倍；蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板單件平均工時縮短45%，年均產(chǎn)量提高2倍；承力筒、連接架等產(chǎn)品也取得了產(chǎn)能明顯提高的效果，圓滿完成了不斷增長的型號生產(chǎn)任務(wù)，為我國航天事業(yè)的高速發(fā)展提供了有力的支持。