劉 佳

（上海飛機制造有限公司，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，國外的飛機制造商已開始采用模塊化設(shè)計和裝配方案，對同一機型的不同系列，根據(jù)不同的模塊化拆分，在不同系列的機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，同時也增加了對客戶需求快速落實的靈活性。國內(nèi)飛機制造也在向模塊化方向發(fā)展，這有利于在國內(nèi)形成航空產(chǎn)業(yè)鏈，打通國內(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)，提升國家整體制造水平[2]。在飛機結(jié)構(gòu)逐漸形成模塊化裝配的同時，飛機系統(tǒng)填充也向模塊化的方向發(fā)展，其中飛機線纜互聯(lián)系統(tǒng)（EWIS）的模塊化方案根據(jù)飛機結(jié)構(gòu)模塊化的裝配設(shè)計方案而確立，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系統(tǒng)，模塊化對EWIS裝配的影響也與其他系統(tǒng)有所不同。該文以飛機模塊化裝配為基礎(chǔ)，分析研究模塊化對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)分布在飛機的各個部段，飛機結(jié)構(gòu)的模塊化方案是EWIS模塊化方案的基礎(chǔ)。飛機結(jié)構(gòu)一般根據(jù)大部段進行劃分，各部段分包給對應(yīng)的供應(yīng)商。常見機型的結(jié)構(gòu)部段劃分如圖1所示（左圖），一般分為機頭、前機身、中機身、中后機身、后機身、尾段、垂平尾以及機翼。

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，從而達到在部段制造階段實現(xiàn)線束填充的目的。這其中不包括對分離面有數(shù)量限制的特殊線路。

在大部段之內(nèi)，可以繼續(xù)細分出更小的結(jié)構(gòu)單元，例如機頭可分出設(shè)備架、中央操縱臺以及儀表板等，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EWIS線束進行模塊化劃分。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，即可進行EWIS線束安裝和檢測。同樣的，中央操縱臺、頂部控制板也可以進行EWIS的模塊劃分，在結(jié)構(gòu)地面制造完成后進行線束安裝，即可以并行進行線束安裝工作，不僅可以增大操作空間、提前暴露問題，而且還可以減少機上工作量，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)整機的結(jié)構(gòu)模塊化方案制定的，在整機結(jié)構(gòu)模塊化方案的基礎(chǔ)上，對需要進行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 整機結(jié)構(gòu)模塊劃分和機頭內(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)置會對裝配產(chǎn)生不同的影響。

以機身段前機身、中機身和中后機身的EWIS分離面劃分為例，圖2中方法1的分離面選取在前機身與機頭、中后機身與后機身的分界面處，在前、中以及中后機身之間不設(shè)置分離面，圖2中的方法2分別在前、中以及中后機身前后設(shè)置分離面。2種設(shè)置方案會在以下方面產(chǎn)生影響：1） 生產(chǎn)影響。在方法1中，線束填充需要在前、中以及中后機身對接完成后進行。在方法2中，線束填充可以在各部段制造完成后進行，可由各部段制造供應(yīng)商完成。2種方法可以對應(yīng)不同的機身對接和供應(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行。方法1在不更改機身對接方案的前提下，需要在機身對接后完成線束填充，需要在總裝制造廠預(yù)留相應(yīng)的安裝時間，可能會對生產(chǎn)節(jié)拍產(chǎn)生影響；在調(diào)整部段對接方案的前提下，在前、中以及中后機身對接后進行線束填充，完成后再與其他部段對接，前、中以及中后機身的線束填充可與機頭、機翼等其他部段的工作并行，對總裝整體的生產(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相對方法1增加了2組分離面，會增加相應(yīng)的物料成本。在設(shè)計和管理成本方面，方法2相對方法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，但對各機身部段單獨填充后再進行整體結(jié)構(gòu)對接的工藝方式來說，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，可達到綜合成本降低的目的。3） 可靠性和維護影響。方法2相對方法1增加了2組連接器，相應(yīng)的元器件風(fēng)險點隨之增加，但飛機整體的可靠性是否會受影響，需要從各元器件所引起的可靠性變化來分析，對可靠性較高的元器件來說，其數(shù)量的增加可能不會影響整體的可靠性，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。從維護角度來說，方法2相對方法1增加了2組分離面，從而增大了維護和排故的靈活性，可以分段對線束進行測試，便于故障定位，并只針對出問題的線束段進行更換，無須更換整段線路。

圖2 機身段的分離面劃分

EWIS分離面的設(shè)置對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)域裝配的獨立性，可最大程度地減少總裝裝配的工作量，實現(xiàn)模塊化帶來的效益。分離面的選擇應(yīng)綜合考慮對生產(chǎn)節(jié)拍、成本和維護性的影響，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。當部分系統(tǒng)對分離面數(shù)量等有限制或?qū)Π踩?、可靠性有影響時，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

3.1 連接模塊的必要性

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

以大部段的對接區(qū)域為例，如圖3所示，部段對接工作需要有一段操作空間，該段空間處，EWIS線束無法安裝，該段線束在部段填充階段需要臨時盤繞固定在對接位置附近，待結(jié)構(gòu)對接完成后，再進行安裝和連接。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)對接完成后進行。如果未劃分連接模塊，則僅根據(jù)部段界面對安裝模塊進行劃分，由于連接區(qū)域內(nèi)的線束無法在部段填充時完成，導(dǎo)致在部段填充階段無法完整地執(zhí)行安裝模塊的內(nèi)容，而需要通過工藝控制的方法對該模塊的工作進行拆分，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，還容易產(chǎn)生人為疏漏。因此需要在無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)對接的操作空間需求來設(shè)定。連接模塊和部段填充模塊可進行獨立的裝配分工，有助于工藝方案制定和圖紙管理，提高工藝準備效率，便于工程更改的貫徹落實。

圖3 結(jié)構(gòu)對接位置的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在進行模塊化裝配時，也需要考慮模塊接口的通用性以及可替換模塊的互換性。模塊化的實施不僅有益于裝配分工管理，而且對提升應(yīng)對飛機選型更改的靈活性也有重要作用。例如加長型和非加長型的機頭和尾段是相同的，在加長型和非加長型的對接位置設(shè)置通用的對接接口，則機頭和尾段無須進行加長型和非加長型的區(qū)分就可以滿足不同選型的裝配需求。針對不同貨源的某個布線區(qū)域來說，對該區(qū)域不同貨源模塊的安裝和連接采用可互換的方式，在實物發(fā)生貨源變更需求時便可快速進行更換。因此對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，其對接接口均需要具有互換性和通用性，以便靈活應(yīng)對選型變更、貨源變更以及客戶需求。

3.3 線束物料的管理

當執(zhí)行模塊化裝配時，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)對分離面的數(shù)量有限制，某些線束在結(jié)構(gòu)對接面處無法設(shè)置分離面，此時會導(dǎo)致物料在三方甚至多方之間的傳遞。當線束散件物料由線束制造方提供，并與線束一起作為整個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機上端接等線束散件物料的使用需求時，線束散件物料需要在不同的裝配方之間傳遞。通常情況下，一個線束及其散件物料作為一個線束組件來管理，因此最初安裝線束的裝配方將領(lǐng)取整個線束物料，包括線束機上端接的散件物料，該部分物料在第一個裝配方使用后，剩余部分需要傳遞至下一個裝配方。對這種情況，需要建立有效的管控措施來保證線束物料的傳遞。為了避免這一問題，也可以通過取消線束組件的散件包的方式來解決，各裝配方分別準備各自需要的裝配物料，避免散件物料傳遞問題。

4 模塊化的影響

模塊化裝配對EWIS的影響從工藝方案的制定到模塊化的執(zhí)行，再到對技術(shù)創(chuàng)新的影響，如圖4所示。根據(jù)整機的模塊化方案，制定EWIS的模塊化方案，進而制定EWIS的制造、裝配方案以及測試方案。由于模塊化的裝配方式在裝配模塊劃分時需要設(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EWIS裝配的影響

由于各部段階段可以進行線束填充，因此EWIS的供應(yīng)商會隨之增加，須同步增加對該部分供應(yīng)商的管理。模塊化的供應(yīng)鏈管理將各個供應(yīng)鏈關(guān)系作為一個大的系統(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、線束制造以及線束安裝等環(huán)節(jié)，由于EWIS系統(tǒng)在飛機各個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，對通用性的技術(shù)要求保持一致性，降低管理成本，同時識別各供應(yīng)商對應(yīng)產(chǎn)品的專用要求，進行單獨管理，使供應(yīng)商管理具有清晰的條理。

從對創(chuàng)新的影響角度來看，模塊化的裝配方式可以推動技術(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)計分散化，實施方的增多會促進技術(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)濟效應(yīng)、規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)和范圍經(jīng)濟效應(yīng)[3]。企業(yè)可專注于自身所負責(zé)領(lǐng)域或模塊，提高生產(chǎn)規(guī)模、降低生產(chǎn)成本，加強自身的創(chuàng)新研究，多個企業(yè)之間能夠通過共享資源來增加知識流動和技術(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，以補足短板，對各企業(yè)自身成長起到積極的作用。模塊化的裝配方式在增強整體創(chuàng)造力和創(chuàng)新性的同時，還能促進企業(yè)之間的相互競爭。

5 結(jié)語

首先，該文從模塊化的發(fā)展、模塊化的優(yōu)勢開始，從整機的模塊化方案入手，給出了EWIS模塊化的裝配方案。其次，以中機身和中后機身為例，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個方面的注意事項。最后，對模塊化裝配的影響進行分析。模塊化裝配方式以其降低成本、提高裝配效率等優(yōu)勢廣泛地應(yīng)用于飛機制造中，EWIS的模塊化是飛機模塊化的重要組成部分，對EWIS模塊化裝配進行分析對飛機實現(xiàn)模塊化裝配具有重要意義。