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上海飛機(jī)制造有限公司 上海 200436

1 研究背景

隨著民用航空產(chǎn)品需求的不斷增長,飛機(jī)裝配系統(tǒng)承擔(dān)了越來越繁重的生產(chǎn)任務(wù),對系統(tǒng)的產(chǎn)能輸出要求也日益提高。與此同時(shí),準(zhǔn)時(shí)化、脈動化、節(jié)拍化等精益生產(chǎn)模式逐漸從簡單工業(yè)產(chǎn)品推廣至飛機(jī)制造業(yè),飛機(jī)裝配系統(tǒng)的生產(chǎn)組織模式發(fā)生了大幅變化,對飛機(jī)裝配系統(tǒng)產(chǎn)能的準(zhǔn)確分析預(yù)測、優(yōu)化提升、成本控制提出了更高要求[1]。

現(xiàn)階段,我國航空制造企業(yè)對飛機(jī)裝配系統(tǒng)產(chǎn)能分析及優(yōu)化的方法相對簡單,方法的有效性與時(shí)效性主要依賴于生產(chǎn)管理人員和技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)水平、統(tǒng)計(jì)分析能力。

飛機(jī)裝配系統(tǒng)的運(yùn)行過程受到現(xiàn)場資源、生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)組織管理方法等諸多因素的影響與制約,現(xiàn)場資源包括工人操作水平、工裝工具資源、物料配套資源等。隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大,合理選取并描述以上因素對系統(tǒng)產(chǎn)能的定量化影響通常較為困難。因此,針對結(jié)構(gòu)布局已確定、完成設(shè)計(jì)定型后的飛機(jī)裝配系統(tǒng),準(zhǔn)確提取和量化影響系統(tǒng)產(chǎn)能的關(guān)鍵控制量,建立系統(tǒng)產(chǎn)能分析和優(yōu)化的模型、方法,描述系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),合理優(yōu)化控制系統(tǒng)的產(chǎn)能日益重要[1-2]。

在上述背景下,筆者以民用飛機(jī)裝配生產(chǎn)線的工裝產(chǎn)能評估為對象,以優(yōu)化系統(tǒng)的工裝產(chǎn)能為目標(biāo),重點(diǎn)研究裝配系統(tǒng)工裝產(chǎn)能建模、產(chǎn)能動態(tài)分析、工裝資源配套測算等問題,形成一套合理、可用的分析方法,為工裝資源評估和測算提供有力支撐[3],以實(shí)現(xiàn)匹配產(chǎn)能目標(biāo)需求的工裝資源精準(zhǔn)測算。

2 研究對象

工裝是產(chǎn)品制造過程中所用的各種工具的總稱,用于保證所制造產(chǎn)品的質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,是產(chǎn)品制造過程中不可缺少的一種重要輔助產(chǎn)品。隨著民用航空產(chǎn)品對質(zhì)量和產(chǎn)能要求的持續(xù)提高,制造商為了提高產(chǎn)品的競爭力,不斷加強(qiáng)對工裝質(zhì)量和產(chǎn)能管控,使工裝全壽命周期的每一個(gè)環(huán)節(jié)都處于受控狀態(tài)[4],應(yīng)用工裝制造的產(chǎn)品能夠達(dá)到和滿足設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)條件、產(chǎn)能目標(biāo)、生產(chǎn)成本的各項(xiàng)要求。

在民用飛機(jī)裝配生產(chǎn)線中,工裝的品種多,壽命周期長,涉及范圍廣,幾乎遍布生產(chǎn)過程的各個(gè)角落。對工裝進(jìn)行管控,尤其是對工裝數(shù)量及產(chǎn)能進(jìn)行管控,對于民用航空產(chǎn)品的生產(chǎn)速率和成本管控而言具有重要意義[5]。

3 研究方法

根據(jù)民用飛機(jī)裝配生產(chǎn)線的技術(shù)特點(diǎn),對所需裝配工裝進(jìn)行分類,建立不同類型的裝配工裝產(chǎn)能測算數(shù)學(xué)模型,搜集數(shù)學(xué)模型中分析計(jì)算所需的各類數(shù)據(jù),開展裝配工裝產(chǎn)能測算,為裝配工裝產(chǎn)能分析和測算提供重要依據(jù)[6-7]。

4 裝配工裝分類

根據(jù)民用飛機(jī)裝配生產(chǎn)線的特點(diǎn),考慮裝配工裝產(chǎn)能測算的實(shí)際情況,將民用飛機(jī)裝配生產(chǎn)線工裝主要分為四類[8]。

(1)大型裝配型架。主要指基于生產(chǎn)節(jié)拍的大型裝配型架,包含對接型架、架外裝配型架。

(2)按使用天數(shù)的小型裝配工裝。主要指小型部件裝配型架、保護(hù)工裝等。

(3)按小時(shí)的小型裝配工裝。主要指定位工裝、協(xié)調(diào)工裝、檢驗(yàn)工裝、吊具等。

(4)設(shè)備類工裝。主要指產(chǎn)品測試設(shè)備類工裝,包含儀器精度類工裝、污染試驗(yàn)類工裝等。

5 裝配工裝產(chǎn)能評估模型

針對上述四類工裝,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況,主要采用工作量負(fù)荷法建立裝配工裝產(chǎn)能測算模型。

(1)大型裝配型架及按使用天數(shù)的小型裝配工裝產(chǎn)能測算模型。

根據(jù)現(xiàn)有大型裝配型架與按使用天數(shù)的小型裝配工裝數(shù)量,以及工裝單班使用天數(shù)、班制、工裝可用率等參數(shù),計(jì)算基于現(xiàn)有工裝數(shù)量可以實(shí)現(xiàn)的年產(chǎn)架份N1,為:

N1=am1k1Tw1/Ts

(1)

式中:a為現(xiàn)有大型裝配型架及按使用天數(shù)的小型裝配工裝數(shù)量;Tw1為年工裝可使用天數(shù);Ts為工裝單班使用天數(shù);m1為班制;k1為工裝可用率。

按架份定檢的幾何尺寸類工裝,工裝可用率為0.85。按周期定檢的幾何尺寸類工裝,工裝可用率為0.9。載荷試驗(yàn)類工裝,工裝可用率為0.9。無需定檢只需日?；攫B(yǎng)護(hù)的工裝,工裝可用率為0.95。

(2)按小時(shí)的小型裝配工裝及設(shè)備類工裝產(chǎn)能測算模型。

根據(jù)現(xiàn)有按小時(shí)的小型裝配工裝與設(shè)備類工裝數(shù)量,以及含工裝的單個(gè)裝配指令工作周期、班制、工裝可用率等參數(shù),計(jì)算基于現(xiàn)有工裝數(shù)量可以實(shí)現(xiàn)的年產(chǎn)架份N2,為:

N2=8bm2k2Tw2/∑Ti

(2)

式中:b為現(xiàn)有按小時(shí)的小型裝配工裝及設(shè)備類工裝數(shù)量;Ti為含工裝的單個(gè)裝配指令工作周期;∑Ti為工裝單架份總工作周期;m2為班制;Tw2為年工裝可使用天數(shù);k2為工裝可用率。

按架份定檢的幾何尺寸類工裝,工裝可用率為0.85。儀器精度類工裝,工裝可用率為0.85。污染試驗(yàn)類工裝,工裝可用率為0.85。按周期定檢的幾何尺寸類工裝,工裝可用率為0.9。載荷試驗(yàn)類工裝,工裝可用率為0.9。無需定檢只需日?；攫B(yǎng)護(hù)的工裝,工裝可用率為0.95。

6 應(yīng)用案例

按前述四類裝配工裝建立兩類產(chǎn)能評估模型,以某民用飛機(jī)裝配生產(chǎn)線為例,對生產(chǎn)線的裝配工裝產(chǎn)能進(jìn)行評估測算[9]。

02、03工位的裝配工裝產(chǎn)能評估結(jié)果見表1。

表1 工位裝配工裝產(chǎn)能評估結(jié)果

采用木桶效應(yīng)理論,某個(gè)工位中產(chǎn)能最低的裝配工裝決定該工位具備的最大產(chǎn)能,整個(gè)生產(chǎn)線中產(chǎn)能最低的工位決定該生產(chǎn)線具備的最大產(chǎn)能[10]。

N=Min(Ni)

(3)

式中:N為生產(chǎn)線可實(shí)現(xiàn)的年產(chǎn)架份;Ni為第i個(gè)工位可實(shí)現(xiàn)的年產(chǎn)架份。

裝配生產(chǎn)線各工位工裝產(chǎn)能評估結(jié)果見表2。

表2 裝配生產(chǎn)線各工位工裝產(chǎn)能評估結(jié)果

根據(jù)工裝產(chǎn)能評估結(jié)果可知,整個(gè)生產(chǎn)線中02工位的年產(chǎn)架份最低,為69架份。因此,整條生產(chǎn)線的工裝具備最高年產(chǎn)69架份的能力。根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)能需求情況,可有針對性地增加部分短板裝配工裝的數(shù)量,進(jìn)一步滿足目標(biāo)產(chǎn)能需求。

另外,在新型號飛機(jī)裝配生產(chǎn)線設(shè)計(jì)規(guī)劃階段,也可以采用上述工裝產(chǎn)能評估模型,對工裝的投入數(shù)量和投入成本進(jìn)行預(yù)先規(guī)劃,合理投入工裝,控制生產(chǎn)成本[11]。

7 結(jié)束語

筆者對民用飛機(jī)裝配生產(chǎn)線工裝總體情況進(jìn)行了介紹,通過建立工裝產(chǎn)能測算數(shù)學(xué)模型,對民用飛機(jī)裝配生產(chǎn)線的產(chǎn)線規(guī)劃、產(chǎn)能提升、工裝擴(kuò)充進(jìn)行測算和評估,實(shí)現(xiàn)裝配工裝產(chǎn)能的量化評估,進(jìn)一步提高裝配工裝資源的利用效能,實(shí)現(xiàn)降本、增效、提質(zhì)的目標(biāo)。