孫鑫

摘 要： 航空制造企業(yè)屬于典型的離散型制造方式，航空制造企業(yè)依據(jù)訂單進(jìn)行原材料和加工設(shè)備的采購(gòu)，經(jīng)歷從零件毛料加工、機(jī)械制造、裝配再到試飛調(diào)試等一系列工程具有一定的復(fù)雜性。本文通過分析航空企業(yè)制造系統(tǒng)的特性和復(fù)雜性，提出了依據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)上減少控制級(jí)、簡(jiǎn)化制造過程和實(shí)施信息化三種手段降低航空企業(yè)制造系統(tǒng)的復(fù)雜性。

關(guān)鍵詞： 航空企業(yè)制造系統(tǒng);系統(tǒng)復(fù)雜性

1.航空企業(yè)制造系統(tǒng)的特征

航空制造系統(tǒng)由若干相互關(guān)聯(lián)的制造功能子集的生產(chǎn)組織構(gòu)成，系統(tǒng)通過對(duì)生產(chǎn)時(shí)間、制造成本、設(shè)備使用等生產(chǎn)要素的調(diào)節(jié)，以達(dá)到生產(chǎn)性能的最優(yōu)化。

航空制造企業(yè)具有離散為主，流程為輔，裝配為重點(diǎn)特點(diǎn)的典型離散型制造企業(yè)。企業(yè)的產(chǎn)品需要進(jìn)行以零部件的裝配為主要工序的離散生產(chǎn)，工藝路線靈活，航空產(chǎn)品零部件較多不利于制造資源的協(xié)調(diào)，自動(dòng)化水平相對(duì)較低，生產(chǎn)計(jì)劃的制訂與生產(chǎn)任務(wù)的調(diào)度管理任務(wù)繁重。

航空企業(yè)制造級(jí)的層次多，裝配的離散性，主要表現(xiàn)在：

（1）航空器的制造是產(chǎn)品由小批量、多品種的產(chǎn)品組合，使系統(tǒng)的復(fù)雜系數(shù)和系統(tǒng)的不確定成倍增加，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)效率不高。

（2）小批量和多種零件導(dǎo)致機(jī)械加工無法完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，進(jìn)而增加了制造協(xié)調(diào)的成本和信息反饋的延時(shí)。

2.航空企業(yè)制造系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性

（1）系統(tǒng)復(fù)雜性含義

復(fù)雜性系統(tǒng)的本質(zhì)是不透明性和不確定性且由若干關(guān)系和要素組成。通常系統(tǒng)的要素越多就越復(fù)雜。系統(tǒng)效果是由系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行過程中的可控變量和不可控變量共同作用的，可用以下數(shù)學(xué)模型表示：

其中，E為效果，xi為可控變量，yi為不可控變量。從模型中可知，系統(tǒng)的效果（E）關(guān)于可控變量（xi）不可控變量（yi）的函數(shù)，系統(tǒng)復(fù)雜因素越多，yi越大，E值降低，系統(tǒng)越不確定。

（2）系統(tǒng)與外部環(huán)境相互作用、相互聯(lián)系的過程的秩序與能力稱為復(fù)雜性系統(tǒng)功能。它體現(xiàn)了一個(gè)系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的能量、物質(zhì)和信息的交換能力。系統(tǒng)功能F與系統(tǒng)的組成要素C、結(jié)構(gòu)S、環(huán)境E的關(guān)系表述為：

航空制造系統(tǒng)的功能就是接受新的架次的訂單，采購(gòu)?fù)赓?gòu)件以及生產(chǎn)加工原材料，在各種外部條件的約束以及各種控制因素作用下完成訂單產(chǎn)品。飛機(jī)制造系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

從生產(chǎn)角度看，航空制造企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)的元功能是加工中心的生產(chǎn)、計(jì)劃和控制功能。加工中心是整個(gè)航空制造系統(tǒng)的基本單元。

航空制造企業(yè)系統(tǒng)的功能是所有生產(chǎn)部門集合的整體所表現(xiàn)出的功能。航空制造企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的本功能體現(xiàn)為生產(chǎn)部門整體的素質(zhì)和能力，包括部門的管理水平、業(yè)務(wù)處理能力、組織文化等。

（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性

航空制造系統(tǒng)的部件主要分為結(jié)構(gòu)部件、操作部件和流部件。結(jié)構(gòu)部件是制造系統(tǒng)內(nèi)相對(duì)固定部分，通常包括裝配需要的工裝、車間廠房和加工使使用的刀具、量具等;操作部件是執(zhí)行過程中的處理部分，通常包括車間各種加工輔助設(shè)備、吊裝吊具設(shè)備、運(yùn)輸工具，人力資源;流部件是作為物質(zhì)流、能量流和信息流等交換用的構(gòu)件，其交換的能力要受到結(jié)構(gòu)部件和操作部件的限制。結(jié)構(gòu)部件、操作部件和流部件都有不同的屬性，同時(shí)又相互影響，它們的組合結(jié)構(gòu)從整體上影響著系統(tǒng)的行為和特征，航空制造企業(yè)的設(shè)備和人員數(shù)量都是相當(dāng)巨大，因此其結(jié)構(gòu)也是十分復(fù)雜的。

3.降低航空制造系統(tǒng)復(fù)雜性方法

由于航空制造系統(tǒng)的制造周期較長(zhǎng)，制造成本過高，對(duì)于制造系統(tǒng)包含著眾多子系統(tǒng)和要素之間是很難控制的，且系統(tǒng)整體缺乏靈活性因此管理起來十分復(fù)雜。解決該問題提出三種方法降低系統(tǒng)的復(fù)雜性：

（1）生產(chǎn)系統(tǒng)上減少控制級(jí)

上下級(jí)之間可能存在的關(guān)系包括三種：

（a）直接的單一關(guān)系。通常為上級(jí)直接或者與個(gè)別直屬下級(jí)發(fā)生聯(lián)系;

（b）直接的組合關(guān)系。通常為上級(jí)與其屬下人員的各種可能組合之間的聯(lián)系;

（c）交叉關(guān)系。通常為下屬彼此交叉聯(lián)系。

人際關(guān)系數(shù)的數(shù)學(xué)模型描述如下;

上式中，N為可能存在的關(guān)系總數(shù);n為控制幅度（如管理的人數(shù)）。由公式可見，隨著管理寬度的増加，上下級(jí)之間的相互關(guān)系數(shù)量也在急劇上升，控制難度越大。該模型反應(yīng)了管理較多下屬時(shí)復(fù)雜性，因此要降低具有離散型屬性的航空企業(yè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)的復(fù)雜性就要減少控制級(jí)，實(shí)行模塊化、集成化制造。同時(shí)還要使各個(gè)子系統(tǒng)間的關(guān)系簡(jiǎn)化，要求各個(gè)子系統(tǒng)相對(duì)封閉。

（2）簡(jiǎn)化制造過程

（a）物料按加工工序流動(dòng)是航空制造系統(tǒng)的重要組成部分，從系統(tǒng)流程的角度來說有零件的原材料到零件機(jī)械加工完成再到產(chǎn)品裝配制造最后成為航空產(chǎn)品。在這個(gè)過程中應(yīng)使得物流的路線最短。

（b）以產(chǎn)品為主體，應(yīng)用成組配套技術(shù)。將飛機(jī)所需加工的零部件的按照相似形原理進(jìn)行相似聚類，將其中結(jié)構(gòu)相似零件進(jìn)行分段集中加工，從而將原有小批量或單品形成相對(duì)的批量生產(chǎn)，便于提示自動(dòng)化程度。通過該方式將原有多樣化零件轉(zhuǎn)為近似的批量化生產(chǎn)降低加工的復(fù)雜性。

（c）對(duì)難以加工或成品率低的部件加強(qiáng)管理和控制，通過制造工藝的研究，保證制造系統(tǒng)內(nèi)的均衡性，以減少系統(tǒng)中的不確定性。對(duì)資源進(jìn)行整合和優(yōu)化加大對(duì)難以加工或成品率低的部件的資源投入。

（3）實(shí)施信息化

（a）通過信息化建設(shè)就是把信息技術(shù)與航空制造企業(yè)管理和生產(chǎn)過程有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)信息的及時(shí)反饋和有效的處理，達(dá)到及時(shí)協(xié)調(diào)的目的，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可控。

（b）建立CMS環(huán)境運(yùn)作，通過使用CAPP、CAD、PDM等軟件，強(qiáng)化系統(tǒng)集成，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)管理信息一體化，從而有效控制制造過程，降低制造系統(tǒng)的復(fù)雜性。

結(jié)論

本文給出了航空企業(yè)制造系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能，指出了特殊的復(fù)雜性，提出了基于生產(chǎn)系統(tǒng)上減少控制級(jí)、簡(jiǎn)化制造過程和實(shí)施信息化三種手段降低航空企業(yè)制造系統(tǒng)的復(fù)雜性。

參考文獻(xiàn)

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