劉 佳

（上海飛機(jī)制造有限公司，上海 201324）

0 引言

模塊化的概念最初于1962年提出，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，模塊化裝配被應(yīng)用在電子產(chǎn)品、汽車制造等領(lǐng)域，在全球逐漸形成模塊化網(wǎng)絡(luò)[1]。目前，國(guó)外的飛機(jī)制造商已開(kāi)始采用模塊化設(shè)計(jì)和裝配方案，對(duì)同一機(jī)型的不同系列，根據(jù)不同的模塊化拆分，在不同系列的機(jī)型之間保持部分部段的通用性，降低了產(chǎn)品的制造成本和管理難度，同時(shí)也增加了對(duì)客戶需求快速落實(shí)的靈活性。國(guó)內(nèi)飛機(jī)制造也在向模塊化方向發(fā)展，這有利于在國(guó)內(nèi)形成航空產(chǎn)業(yè)鏈，打通國(guó)內(nèi)航空產(chǎn)品制造通路，逐步掌握航空產(chǎn)品制造關(guān)鍵技術(shù)，提升國(guó)家整體制造水平[2]。在飛機(jī)結(jié)構(gòu)逐漸形成模塊化裝配的同時(shí)，飛機(jī)系統(tǒng)填充也向模塊化的方向發(fā)展，其中飛機(jī)線纜互聯(lián)系統(tǒng)（EWIS）的模塊化方案根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)模塊化的裝配設(shè)計(jì)方案而確立，EWIS系統(tǒng)不同于其他系統(tǒng)，組成模式不是單一設(shè)備單元，而是整個(gè)電氣網(wǎng)絡(luò)，且該網(wǎng)絡(luò)關(guān)系到其他幾乎全部的飛機(jī)系統(tǒng)，模塊化對(duì)EWIS裝配的影響也與其他系統(tǒng)有所不同。該文以飛機(jī)模塊化裝配為基礎(chǔ)，分析研究模塊化對(duì)EWIS系統(tǒng)裝配方案的影響以及如何制定合理的EWIS模塊化裝配方案。

1 模塊化方案

EWIS系統(tǒng)分布在飛機(jī)的各個(gè)部段，飛機(jī)結(jié)構(gòu)的模塊化方案是EWIS模塊化方案的基礎(chǔ)。飛機(jī)結(jié)構(gòu)一般根據(jù)大部段進(jìn)行劃分，各部段分包給對(duì)應(yīng)的供應(yīng)商。常見(jiàn)機(jī)型的結(jié)構(gòu)部段劃分如圖1所示（左圖），一般分為機(jī)頭、前機(jī)身、中機(jī)身、中后機(jī)身、后機(jī)身、尾段、垂平尾以及機(jī)翼。

EWIS根據(jù)結(jié)構(gòu)部段劃分，在結(jié)構(gòu)分離面位置設(shè)置線束分離面，使EWIS模塊化方案與結(jié)構(gòu)模塊化方案統(tǒng)一，從而達(dá)到在部段制造階段實(shí)現(xiàn)線束填充的目的。這其中不包括對(duì)分離面有數(shù)量限制的特殊線路。

在大部段之內(nèi)，可以繼續(xù)細(xì)分出更小的結(jié)構(gòu)單元，例如機(jī)頭可分出設(shè)備架、中央操縱臺(tái)以及儀表板等，如圖1所示（右圖），根據(jù)這些更小的結(jié)構(gòu)單元可以繼續(xù)對(duì)EWIS線束進(jìn)行模塊化劃分。由于設(shè)備架上集中了系統(tǒng)設(shè)備，因此線束較多，也是全機(jī)線路較集中的區(qū)域之一，在設(shè)備架與大部段交界位置設(shè)置線束分離面，在設(shè)備架地面制造完成后，即可進(jìn)行EWIS線束安裝和檢測(cè)。同樣的，中央操縱臺(tái)、頂部控制板也可以進(jìn)行EWIS的模塊劃分，在結(jié)構(gòu)地面制造完成后進(jìn)行線束安裝，即可以并行進(jìn)行線束安裝工作，不僅可以增大操作空間、提前暴露問(wèn)題，而且還可以減少機(jī)上工作量，從總體上提高裝配效率。綜上所述，EWIS模塊化的整體方案是根據(jù)整機(jī)的結(jié)構(gòu)模塊化方案制定的，在整機(jī)結(jié)構(gòu)模塊化方案的基礎(chǔ)上，對(duì)需要進(jìn)行EWIS模塊化劃分的區(qū)域設(shè)置分離面，在結(jié)構(gòu)部段制造階段完成線束的安裝工作。

圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)模塊劃分和機(jī)頭內(nèi)模塊劃分示意圖

2 EIWS分離面的選擇和裝配影響

結(jié)構(gòu)的模塊化劃分為EWIS的模塊化劃分提供了基礎(chǔ)，但具體EWIS分離面的選擇和設(shè)置須從技術(shù)、生產(chǎn)、效率、質(zhì)量以及效益等方面綜合考慮。不同的分離面設(shè)置會(huì)對(duì)裝配產(chǎn)生不同的影響。

以機(jī)身段前機(jī)身、中機(jī)身和中后機(jī)身的EWIS分離面劃分為例，圖2中方法1的分離面選取在前機(jī)身與機(jī)頭、中后機(jī)身與后機(jī)身的分界面處，在前、中以及中后機(jī)身之間不設(shè)置分離面，圖2中的方法2分別在前、中以及中后機(jī)身前后設(shè)置分離面。2種設(shè)置方案會(huì)在以下方面產(chǎn)生影響：1） 生產(chǎn)影響。在方法1中，線束填充需要在前、中以及中后機(jī)身對(duì)接完成后進(jìn)行。在方法2中，線束填充可以在各部段制造完成后進(jìn)行，可由各部段制造供應(yīng)商完成。2種方法可以對(duì)應(yīng)不同的機(jī)身對(duì)接和供應(yīng)商劃分方案。方法2的生產(chǎn)節(jié)拍較為清晰，各部段的制造和線束填充并行進(jìn)行。方法1在不更改機(jī)身對(duì)接方案的前提下，需要在機(jī)身對(duì)接后完成線束填充，需要在總裝制造廠預(yù)留相應(yīng)的安裝時(shí)間，可能會(huì)對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍產(chǎn)生影響；在調(diào)整部段對(duì)接方案的前提下，在前、中以及中后機(jī)身對(duì)接后進(jìn)行線束填充，完成后再與其他部段對(duì)接，前、中以及中后機(jī)身的線束填充可與機(jī)頭、機(jī)翼等其他部段的工作并行，對(duì)總裝整體的生產(chǎn)節(jié)拍影響較小。2） 成本影響。在產(chǎn)品物料成本方面，方法2相對(duì)方法1增加了2組分離面，會(huì)增加相應(yīng)的物料成本。在設(shè)計(jì)和管理成本方面，方法2相對(duì)方法1增加了2組分離面，相應(yīng)的線束數(shù)量、連接器數(shù)量、分離面板數(shù)量和支架數(shù)量會(huì)相應(yīng)地增加。在制造和裝配人力成本方面，單從線束數(shù)量和連接器數(shù)量比較，方法1低于方法2，但對(duì)各機(jī)身部段單獨(dú)填充后再進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)對(duì)接的工藝方式來(lái)說(shuō)，方法2提供了線束裝配在部段制造階段（或供應(yīng)商）完成的可行性，通過(guò)協(xié)同供應(yīng)商裝配分散總裝階段的裝配工作量，降低管理成本，提升裝配效率，可達(dá)到綜合成本降低的目的。3） 可靠性和維護(hù)影響。方法2相對(duì)方法1增加了2組連接器，相應(yīng)的元器件風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)隨之增加，但飛機(jī)整體的可靠性是否會(huì)受影響，需要從各元器件所引起的可靠性變化來(lái)分析，對(duì)可靠性較高的元器件來(lái)說(shuō)，其數(shù)量的增加可能不會(huì)影響整體的可靠性，因此關(guān)鍵在于元器件的選擇、連接方式和連接工藝的可靠性。從維護(hù)角度來(lái)說(shuō)，方法2相對(duì)方法1增加了2組分離面，從而增大了維護(hù)和排故的靈活性，可以分段對(duì)線束進(jìn)行測(cè)試，便于故障定位，并只針對(duì)出問(wèn)題的線束段進(jìn)行更換，無(wú)須更換整段線路。

圖2 機(jī)身段的分離面劃分

EWIS分離面的設(shè)置對(duì)裝配工藝方案起決定性作用。EWIS分離面的選擇應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)裝配界面劃分設(shè)置，并與結(jié)構(gòu)裝配的界面劃分保持一致，保證各部段或區(qū)域裝配的獨(dú)立性，可最大程度地減少總裝裝配的工作量，實(shí)現(xiàn)模塊化帶來(lái)的效益。分離面的選擇應(yīng)綜合考慮對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍、成本和維護(hù)性的影響，在不影響可靠性的情況下，根據(jù)最優(yōu)的方案設(shè)置分離面。當(dāng)部分系統(tǒng)對(duì)分離面數(shù)量等有限制或?qū)Π踩浴⒖煽啃杂杏绊憰r(shí)，則須優(yōu)先考慮系統(tǒng)要求和安全性、可靠性的影響。

3 EWIS模塊化裝配的注意事項(xiàng)

3.1 連接模塊的必要性

不同于單獨(dú)的設(shè)備安裝，EWIS系統(tǒng)在各個(gè)部段或區(qū)域的結(jié)構(gòu)完成安裝后，需要對(duì)EWIS進(jìn)行連接，EWIS在全機(jī)呈網(wǎng)絡(luò)化分布，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)設(shè)備之間的信號(hào)、電力傳輸。因此，僅在各個(gè)部段或區(qū)域完成EWIS線束填充和結(jié)構(gòu)的對(duì)接，EWIS仍需要連接工作，且連接工作是必要的（不可避免的）。

以大部段的對(duì)接區(qū)域?yàn)槔?，如圖3所示，部段對(duì)接工作需要有一段操作空間，該段空間處，EWIS線束無(wú)法安裝，該段線束在部段填充階段需要臨時(shí)盤繞固定在對(duì)接位置附近，待結(jié)構(gòu)對(duì)接完成后，再進(jìn)行安裝和連接。該區(qū)域即為連接模塊的區(qū)域，該區(qū)域的線束安裝及連接無(wú)法合并到任何一方的模塊化填充工作中，且該區(qū)域的工作需要待結(jié)構(gòu)對(duì)接完成后進(jìn)行。如果未劃分連接模塊，則僅根據(jù)部段界面對(duì)安裝模塊進(jìn)行劃分，由于連接區(qū)域內(nèi)的線束無(wú)法在部段填充時(shí)完成，導(dǎo)致在部段填充階段無(wú)法完整地執(zhí)行安裝模塊的內(nèi)容，而需要通過(guò)工藝控制的方法對(duì)該模塊的工作進(jìn)行拆分，從而導(dǎo)致工作界面不夠清晰，在增加工藝人員工作量的同時(shí)，還容易產(chǎn)生人為疏漏。因此需要在無(wú)法劃分到部段的連接位置設(shè)置連接模塊，連接模塊的區(qū)域根據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)接的操作空間需求來(lái)設(shè)定。連接模塊和部段填充模塊可進(jìn)行獨(dú)立的裝配分工，有助于工藝方案制定和圖紙管理，提高工藝準(zhǔn)備效率，便于工程更改的貫徹落實(shí)。

圖3 結(jié)構(gòu)對(duì)接位置的EWIS設(shè)置示意圖

3.2 通用性和互換性

與其他系統(tǒng)相同，EWIS在進(jìn)行模塊化裝配時(shí)，也需要考慮模塊接口的通用性以及可替換模塊的互換性。模塊化的實(shí)施不僅有益于裝配分工管理，而且對(duì)提升應(yīng)對(duì)飛機(jī)選型更改的靈活性也有重要作用。例如加長(zhǎng)型和非加長(zhǎng)型的機(jī)頭和尾段是相同的，在加長(zhǎng)型和非加長(zhǎng)型的對(duì)接位置設(shè)置通用的對(duì)接接口，則機(jī)頭和尾段無(wú)須進(jìn)行加長(zhǎng)型和非加長(zhǎng)型的區(qū)分就可以滿足不同選型的裝配需求。針對(duì)不同貨源的某個(gè)布線區(qū)域來(lái)說(shuō)，對(duì)該區(qū)域不同貨源模塊的安裝和連接采用可互換的方式，在實(shí)物發(fā)生貨源變更需求時(shí)便可快速進(jìn)行更換。因此對(duì)存在不同選型的模塊接口設(shè)置，包括不同選型的大部段、不同供應(yīng)商以及不同功能需求的設(shè)備，其對(duì)接接口均需要具有互換性和通用性，以便靈活應(yīng)對(duì)選型變更、貨源變更以及客戶需求。

3.3 線束物料的管理

當(dāng)執(zhí)行模塊化裝配時(shí)，線束物料的傳遞一般由線束制造到線束裝配，物料傳遞在兩方之間，但由于部分系統(tǒng)對(duì)分離面的數(shù)量有限制，某些線束在結(jié)構(gòu)對(duì)接面處無(wú)法設(shè)置分離面，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致物料在三方甚至多方之間的傳遞。當(dāng)線束散件物料由線束制造方提供，并與線束一起作為整個(gè)線束組件包交付給線束裝配方，并且不同的線束裝配方均有對(duì)機(jī)上端接等線束散件物料的使用需求時(shí)，線束散件物料需要在不同的裝配方之間傳遞。通常情況下，一個(gè)線束及其散件物料作為一個(gè)線束組件來(lái)管理，因此最初安裝線束的裝配方將領(lǐng)取整個(gè)線束物料，包括線束機(jī)上端接的散件物料，該部分物料在第一個(gè)裝配方使用后，剩余部分需要傳遞至下一個(gè)裝配方。對(duì)這種情況，需要建立有效的管控措施來(lái)保證線束物料的傳遞。為了避免這一問(wèn)題，也可以通過(guò)取消線束組件的散件包的方式來(lái)解決，各裝配方分別準(zhǔn)備各自需要的裝配物料，避免散件物料傳遞問(wèn)題。

4 模塊化的影響

模塊化裝配對(duì)EWIS的影響從工藝方案的制定到模塊化的執(zhí)行，再到對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的影響，如圖4所示。根據(jù)整機(jī)的模塊化方案，制定EWIS的模塊化方案，進(jìn)而制定EWIS的制造、裝配方案以及測(cè)試方案。由于模塊化的裝配方式在裝配模塊劃分時(shí)需要設(shè)置連接模塊，因此需要根據(jù)不同模塊的互換要求管控不同選型模塊間的通用性和互換性，并根據(jù)模塊化裝配的方案控制生產(chǎn)節(jié)拍。

圖4 模塊化對(duì)EWIS裝配的影響

由于各部段階段可以進(jìn)行線束填充，因此EWIS的供應(yīng)商會(huì)隨之增加，須同步增加對(duì)該部分供應(yīng)商的管理。模塊化的供應(yīng)鏈管理將各個(gè)供應(yīng)鏈關(guān)系作為一個(gè)大的系統(tǒng)管理，既有網(wǎng)絡(luò)組織關(guān)系，也有模塊間的協(xié)調(diào)依賴。EWIS的供應(yīng)鏈包括線束零件、元器件采購(gòu)、線束制造以及線束安裝等環(huán)節(jié)，由于EWIS系統(tǒng)在飛機(jī)各個(gè)部段均有分布的特性，因此其所涉及的供應(yīng)商較多，供應(yīng)鏈較復(fù)雜。EWIS系統(tǒng)具有龐大的數(shù)據(jù)量，但數(shù)據(jù)具有結(jié)構(gòu)化特征，且大部分的技術(shù)具有通用性，因此在不同的供應(yīng)商管理時(shí)，對(duì)通用性的技術(shù)要求保持一致性，降低管理成本，同時(shí)識(shí)別各供應(yīng)商對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的專用要求，進(jìn)行單獨(dú)管理，使供應(yīng)商管理具有清晰的條理。

從對(duì)創(chuàng)新的影響角度來(lái)看，模塊化的裝配方式可以推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和新技術(shù)的應(yīng)用。模塊化裝配將裝配或者設(shè)計(jì)分散化，實(shí)施方的增多會(huì)促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展，也為一些新技術(shù)的應(yīng)用提供更多空間。模塊化裝配有助于形成網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和范圍經(jīng)濟(jì)效應(yīng)[3]。企業(yè)可專注于自身所負(fù)責(zé)領(lǐng)域或模塊，提高生產(chǎn)規(guī)模、降低生產(chǎn)成本，加強(qiáng)自身的創(chuàng)新研究，多個(gè)企業(yè)之間能夠通過(guò)共享資源來(lái)增加知識(shí)流動(dòng)和技術(shù)創(chuàng)新交流。除了技術(shù)創(chuàng)新，不同企業(yè)具有不同管理方式，在交流溝通中，可互相借鑒、吸取經(jīng)驗(yàn)，以補(bǔ)足短板，對(duì)各企業(yè)自身成長(zhǎng)起到積極的作用。模塊化的裝配方式在增強(qiáng)整體創(chuàng)造力和創(chuàng)新性的同時(shí)，還能促進(jìn)企業(yè)之間的相互競(jìng)爭(zhēng)。

5 結(jié)語(yǔ)

首先，該文從模塊化的發(fā)展、模塊化的優(yōu)勢(shì)開(kāi)始，從整機(jī)的模塊化方案入手，給出了EWIS模塊化的裝配方案。其次，以中機(jī)身和中后機(jī)身為例，從生產(chǎn)節(jié)拍影響、成本影響、可靠性和維修性影響方面分析了不同的分離面設(shè)置方案，給出并分析了EWIS模塊化裝配時(shí)連接模塊的必要性、通用性和互換性以及線束物料的管理3個(gè)方面的注意事項(xiàng)。最后，對(duì)模塊化裝配的影響進(jìn)行分析。模塊化裝配方式以其降低成本、提高裝配效率等優(yōu)勢(shì)廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)制造中，EWIS的模塊化是飛機(jī)模塊化的重要組成部分，對(duì)EWIS模塊化裝配進(jìn)行分析對(duì)飛機(jī)實(shí)現(xiàn)模塊化裝配具有重要意義。