何建新，平麗浩

(中電科蕪湖鉆石飛機制造有限公司，　安徽 蕪湖 241000)

引　言

飛機總裝是一項技術難度大、涉及學科廣、綜合集成度高的技術工作，決定著飛機的最終質量、制造成本和生產(chǎn)周期，也是制約我國飛機快速研制的巨大障礙[1]。飛機總裝脈動生產(chǎn)線借鑒現(xiàn)代高效的流水線作業(yè)方式，技術創(chuàng)新與管理創(chuàng)新相結合，改變了傳統(tǒng)的飛機裝配模式，在國際航空制造業(yè)已成功應用，并伴隨我國航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而引入國內。

隨著我國低空空域的逐步放開、通航相關利好政策的密集出臺，我國通航產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了迸發(fā)式的發(fā)展。為了搶占市場先機，全球各種型號的通用飛機被先后引入國內，各通航制造企業(yè)迅速展開了包括生產(chǎn)線建設、適航取證以及市場開拓在內的激烈競爭。在政策與市場的雙重推動下，我國通航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢如破竹。

從20世紀90年代起，波音、空客、洛克希德·馬丁等飛機制造商分別在民機和軍機的總裝生產(chǎn)中吸取豐田生產(chǎn)方式和精益制造理論進行生產(chǎn)線流程再造，建立了飛機總裝脈動生產(chǎn)線，成功的應用于波音787、空客A380、F-35等飛機的總裝生產(chǎn)，大大縮短了總裝時間，降低了制造成本，提高了裝配質量[2]。

同時，我國的飛機裝配技術也在不斷提高，在自主創(chuàng)新的基礎上，緊緊把握世界先進飛機制造技術的發(fā)展方向。中航工業(yè)西飛建立了國內首條飛機總裝脈動生產(chǎn)線，經(jīng)歷了5年的調研論證與建設，于2010年5月建成并正式投入使用，國內飛機總裝制造水平獲得顯著提升；中航工業(yè)洪都也開展了L-15飛機總裝脈動生產(chǎn)線的工程項目[3]。

由于我國通航產(chǎn)業(yè)起步較晚卻發(fā)展迫切，飛機總裝生產(chǎn)線建設方面大多照搬國外模式，缺乏系統(tǒng)規(guī)劃研究，存在一定的盲目性。就通用飛機訂單需求而言，呈現(xiàn)出需求多變、批量小、任務緊急等特點，這勢必會對生產(chǎn)線造成不同程度的沖擊。因此，若想將脈動生產(chǎn)線較好地應用于通用飛機制造領域，必須結合上述特點對傳統(tǒng)總裝脈動線進行高柔性化的改良。為此，本文就某國產(chǎn)雙發(fā)四座通用飛機的總裝生產(chǎn)進行分析，充分學習吸收國內外總裝脈動線的精髓，結合中國民航局的適航要求與自身特點，創(chuàng)新性地提出了一種基于通用飛機的拉動式高柔性化總裝脈動生產(chǎn)線的理論。

1　拉動式高柔性化的總裝脈動生產(chǎn)線模型

拉動式高柔性化總裝脈動生產(chǎn)線主要由脈動流、信息流、物料流和緊急流四大價值流，總拉動線、主脈動拉動線、技術拉動線、物料拉動線和配合部門拉動線共五大拉動線，貫穿整個生產(chǎn)流程的質量系統(tǒng)以及覆蓋產(chǎn)品全壽命周期的ERP系統(tǒng)共4大模塊組成。生產(chǎn)運作模型如圖1所示。

圖1　拉動式高柔性化總裝脈動生產(chǎn)線模型

1.1　四大價值流

1.1.1脈動流

脈動流即脈動主體，脈動主體包含主脈動線(工位1, 工位2, …, 工位n)與輔助脈動線(工位0)。由于主脈動線脈動周期即為一架次飛機的下線周期，故生產(chǎn)線必須盡量縮減主脈動線的脈動周期Tm：

Tm=Max(Tj)(j=1,2,3,…,n)

(1)

式中：j代表主脈動線每一個工位，Tj為主脈動線每一個工位的子脈動周期。

因為一架次飛機的下線周期取決于主脈動線上子脈動周期最長的一個工位，所以提高生產(chǎn)線生產(chǎn)能力的其中一個途徑為縮短每一個工位的子脈動周期。

為了達到縮短每一個工位的子脈動周期目的，該生產(chǎn)線設立輔助脈動線，即工位0。工位0的主要工作是預裝工作，即對主脈動線上進行裝配的零件預先在工位0組裝成可直接在主脈動線上安裝的子部件，化串行為并行，縮短主脈動線各工位的子脈動周期。

1.1.2信息流

信息流主要指生產(chǎn)過程中技術、質量和管理3個方面的信息流動。

技術方面主要指技術支持信息，內容包含工程技術部門自飛機訂單確認后，在與設計機構進行充分溝通的基礎上，根據(jù)客戶需求確定飛機構型，再根據(jù)編制的構型清單向生產(chǎn)車間下發(fā)有效圖紙、工卡和物料清單，并在車間生產(chǎn)中持續(xù)評定、執(zhí)行新接收到的設計更改所產(chǎn)生的信息流動。

質量方面主要指質量系統(tǒng)內部的質量管理信息，內容包含在公司質量體系文件、程序文件等相關文件的框架下，按照適航要求進行日常質量管理所產(chǎn)生的信息流動，其中包含飛機生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各級檢驗、偏離及其處理方案以及其它各類質量管理信息等。

管理方面主要指在飛機生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)管理信息，其中包含計劃管理信息、生產(chǎn)秩序管理信息等，是生產(chǎn)線正常運作的基本保證。

1.1.3物料流

物料流是物料供給系統(tǒng)的主要價值流之一，物料供給系統(tǒng)的最終目的是根據(jù)生產(chǎn)計劃將準確、合格的物料按照時間節(jié)點準時配送到相應的工位。

當計劃部門下達生產(chǎn)計劃時，ERP系統(tǒng)自動生成配料需求，并將物料配送信息發(fā)送至庫房，庫房接收到相應信息后通過與ERP系統(tǒng)建立連接的立體庫與無人物流配送車進行物料的自動化出庫與配送，實現(xiàn)作業(yè)的高度自動化與精準化。

另外，除了現(xiàn)場物料的自動化配送外，物料配送系統(tǒng)還在此基礎上借助ERP系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，通過綜合分析生產(chǎn)計劃、倉儲信息、生產(chǎn)進度、在途信息以及采購周期等各種因素自動生成采購需求，以拉動的模式在物料需求與采購之間建立拉動關系，以此形成物料采購的最優(yōu)方案，使得采購工作科學且高效。

1.1.4緊急流

針對客戶需求的多變性以及緊急訂單，該生產(chǎn)運作模式允許在脈動流正常脈動的基礎上，中間插入新的飛機生產(chǎn)計劃，即其生產(chǎn)運作的高柔性化特征。由于通用飛機外形尺寸較小，故在其總裝生產(chǎn)線設置時，生產(chǎn)線物理空間相比傳統(tǒng)脈動生產(chǎn)線的設置較大，即在生產(chǎn)過程中在空間上允許一架次飛機進行跨越工位生產(chǎn)；而針對每一工位，當有緊急訂單輸入時，只需按照調整后的計劃將緊急訂單的飛機提高優(yōu)先級即可。

如圖2、圖3所示，當在正常計劃下輸入緊急飛機訂單(紅色區(qū)域，第11架次)時，只需將當前生產(chǎn)的第6架次以及之后的非緊急訂單計劃后移即可，不會對脈動線造成任何非線性影響，體現(xiàn)了該生產(chǎn)線的高柔性化狀態(tài)。為了在該方面有更深層次的保障，該生產(chǎn)線配備有專門的機動人員，在機動人員的參與下，生產(chǎn)線在有緊急訂單輸入時，不僅緊急訂單能夠被及時執(zhí)行，原脈動線也基本不受影響，大大提高了生產(chǎn)線的抗沖擊能力。

圖3　加入緊急訂單后計劃甘特圖

1.2　五大拉動線

該生產(chǎn)系統(tǒng)中共有總拉動線、主脈動拉動線、技術拉動線、物料拉動線和配合部門拉動線五大拉動線，該五大拉動線共同組成了該飛機總裝線的拉動式生產(chǎn)模式。對于每一個生產(chǎn)單元來說，拉動式生產(chǎn)的拉動力便是其下一個生產(chǎn)單元的需求，總拉動線的拉動力是客戶需求，主拉動線的拉動力是主脈動線上每一個工位所面向的其下一個工位的需求，技術拉動線的拉動力是生產(chǎn)現(xiàn)場的技術支持需求，物料拉動線的拉動力是生產(chǎn)現(xiàn)場的物料需求，配合部門拉動線的拉動力是總裝線對其他部門(如計劃部、技術部、復材廠、機加車間等)的配合需求。為了更好地實現(xiàn)拉動式生產(chǎn)，總裝線由計劃部門將所有的拉動需求導入ERP系統(tǒng)，由ERP系統(tǒng)作為整個拉動系統(tǒng)的載體，并設立可視化監(jiān)控界面，方便每一個生產(chǎn)單元查閱其生產(chǎn)需求，實現(xiàn)精細化生產(chǎn)，避免生產(chǎn)節(jié)奏紊亂、單一生產(chǎn)單元產(chǎn)能過剩等不良現(xiàn)象出現(xiàn)。

在物料供應方面，物料供應不及時容易造成生產(chǎn)非預期性停工，而過多的物料采購容易產(chǎn)生物料囤積、過期等現(xiàn)象，造成浪費。因此，以ERP系統(tǒng)為載體在生產(chǎn)線與物料供給系統(tǒng)之間建立拉動關系，以生產(chǎn)拉動物料供應的運行模式是解決該矛盾的必然途徑。在ERP系統(tǒng)中，飛機制造廠與各飛機零部件供應商分享其生產(chǎn)信息，并共同開發(fā)包含生產(chǎn)計劃、倉儲信息、生產(chǎn)進度、在途信息等內容在內的物料配送管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對物料入庫及出庫信息的公開化，提高物流效率，減少物流倉儲成本，為精益化生產(chǎn)提供保障，實現(xiàn)物料的準時化配送[4]。

1.3　質量系統(tǒng)

質量是飛機的生命，適航是飛機的根基。在該生產(chǎn)運作模式下，質量控制滲透于飛機生產(chǎn)的每一環(huán)節(jié)，主要包括來料質控、生產(chǎn)過程監(jiān)控以及飛機的最終檢驗放行等。該質量系統(tǒng)必須嚴格按照中國民航局相關規(guī)章建立和實施，其最終目的是為了保證飛機的初始適航?？茖W全面的質量系統(tǒng)對保證飛機的初始適航有著非常重要的意義，也使得該生產(chǎn)運作模式得到有力的保障。

1.4　ERP系統(tǒng)

ERP系統(tǒng)覆蓋了整個公司的運作，單就圖1中的運作范疇而言，ERP系統(tǒng)在拉動生產(chǎn)線和物料供給系統(tǒng)運作方面起到了極其重要的作用，有效地協(xié)助生產(chǎn)線解決實際生產(chǎn)進度與計劃脫節(jié)、作業(yè)任務失衡和產(chǎn)能無法滿足等問題，使得整個生產(chǎn)線的運作高效有序。

2　生產(chǎn)線效率分析

通過分析主脈動線模型可以看出，由于不同工位之間相互制衡、相互影響，故此處提出生產(chǎn)線生產(chǎn)效率η的概念：

(2)

生產(chǎn)線生產(chǎn)效率η體現(xiàn)一架次飛機自主脈動線工位1～工位n整個流程中設備、人員等生產(chǎn)資料運作時間占總時間的百分比。η越低，代表脈動線空閑時間越多，即閑置工時較多。

而在實際生產(chǎn)中，除了脈動線本身屬性的因素以外，其總脈動效率還受到生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障、物料的供應、各配合部門的配合因素以及其它外部因素(此處除生產(chǎn)線本身設置因素之外的其它因素均稱為外部因素，下同)所影響。

此處，設各外部因素分別為Ai(i=1,2,…,n)；設其對脈動線上各工位j的影響系數(shù)分別為ξAi,j(即ξA1,j,ξA2,j, …,ξAn,j，其中ξAi,j≥1)，它表示各外部因素對各工位子脈動周期Tj的影響程度，取值參考表1。所以，對于每一個子脈動周期Tj，在各外部因素的多重影響下，其實際子脈動周期Tj′為：

(3)

從而可得生產(chǎn)線的實際脈動周期Tm′為：

(j=1,2,…,n)

(4)

進而可以推算出生產(chǎn)線的實際生產(chǎn)效率η′為：

(5)

ξAi,j可參照表1進行取值。

表1　ξAi,j取值參考表

因此，生產(chǎn)線需要經(jīng)過一系列的改良，使得其η′趨于1。通過分析可知：

當ξAi,j→1時，

(6)

進一步，當Max(Tj)→Tj時，

(7)

即降低各外部因素對各工位子脈動周期Tj的影響程度，進一步均衡每一個工位的子脈動周期。

對于降低各外部因素的影響程度，則需要綜合協(xié)調處理生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障、物料的供應問題、各配合部門的配合問題以及其它所有外部因素。因此，生產(chǎn)線效率的提高不僅僅局限于總裝生產(chǎn)線內部，整個公司都要給予積極的配合并形成科學的生產(chǎn)管理模式。對于均衡每一個工位的子脈動周期，主要是在設置生產(chǎn)線時須綜合規(guī)劃生產(chǎn)線總體布局，研究生產(chǎn)線的移動與定位技術，并對生產(chǎn)流程進行合理的工藝設計與持續(xù)再造，從而使得生產(chǎn)線達到節(jié)拍平衡的狀態(tài)。

因此，在飛機總裝脈動線的生產(chǎn)流程中建立的拉動關系可以很好地處理該矛盾，由前文可知，對于每一個生產(chǎn)單元來說，拉動式生產(chǎn)的拉動力便是其下一個生產(chǎn)單元的需求，因此上一個單元把下一個單元的需求作為直接輸入，全力保證下一單元的供給，可以使上一單元目標清楚、責任明確，從而能夠更好地完成自己的任務。在此拉動式生產(chǎn)模式下，每一個生產(chǎn)單元都如此，可以使得整個生產(chǎn)順暢、高效。除了可以使整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)更加順暢高效，在拉動關系下所產(chǎn)生的各類正負反饋還可以使得生產(chǎn)線能夠逐漸自我完善，即能夠進行“均衡每一個工位的子脈動周期”等自我完善的過程，使得生產(chǎn)線逐步走向最優(yōu)狀態(tài)。

3　結束語

有預測指出，到2020年，中國通用航空飛機數(shù)將增加到12 000架以上。因此，隨著通航市場的逐步開放，私人擁有飛機成為一種趨勢，通航飛機訂單的多變性將愈發(fā)明顯，故不斷地對傳統(tǒng)脈動生產(chǎn)線進行高柔性化改良變得尤為重要。高柔性脈動生產(chǎn)線在拉動式生產(chǎn)管理模式下，能夠幫助生產(chǎn)線滿足各類沖擊的同時實現(xiàn)精益化生產(chǎn)，是未來小型通用飛機總裝線發(fā)展的必然趨勢。

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