邊夢(mèng)琦、劉賽、李海俠、申宏晨、馬越 /北京航天長(zhǎng)征飛行器研究所

根據(jù)中國(guó)航天運(yùn)載火箭技術(shù)研究院和北京航天長(zhǎng)征飛行器研究所的統(tǒng)一規(guī)劃安排，對(duì)研究院某生產(chǎn)線進(jìn)行調(diào)整。良好的生產(chǎn)線工藝布局是提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的重要手段。生產(chǎn)工藝部門(mén)需對(duì)新生產(chǎn)線進(jìn)行規(guī)劃和布局，在有限的空間內(nèi)統(tǒng)籌安排人員、設(shè)備、物料等生產(chǎn)要素，使人流和物流得到最大限度的利用，減少運(yùn)動(dòng)軌跡的重疊，獲得最大的生產(chǎn)成本效益。

在生產(chǎn)模式上，航天產(chǎn)品不同于普通民品，主要區(qū)別為批產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)品種類多、工序復(fù)雜度高、質(zhì)量要求高等，所以在工藝布局方面不建議采用傳統(tǒng)的流水線布局方法，而需要依據(jù)生產(chǎn)任務(wù)以及產(chǎn)品特點(diǎn)設(shè)計(jì)最優(yōu)化的工藝布局。

一、工作與實(shí)踐

產(chǎn)品集成部主要承擔(dān)產(chǎn)品的總裝總測(cè)工作，工藝團(tuán)隊(duì)以系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)方法（SLP）為牽引，從生產(chǎn)模式、產(chǎn)品工藝流程、作業(yè)單位間位置關(guān)系為出發(fā)點(diǎn)，充分利用廠房空間，統(tǒng)籌策劃各個(gè)生產(chǎn)功能區(qū)域，切實(shí)提高總裝總測(cè)工作的效率，縮短工作周期。

SLP 方法由理查德·繆瑟在20 世紀(jì)60 年代提出，是一種通過(guò)分析各作業(yè)單位間的物流關(guān)系與非物流關(guān)系，以作業(yè)單位的遠(yuǎn)近關(guān)系為依據(jù)確定工藝布局方案的方法。通過(guò)收集產(chǎn)品產(chǎn)量、數(shù)量、生產(chǎn)流程、輔助服務(wù)和時(shí)間等基本信息作為工藝布局的基本出發(fā)點(diǎn)，采用數(shù)量與產(chǎn)量分析、物流分析、非物流分析等方法進(jìn)行量化分析。

1.原有廠房概述

原廠房呈不規(guī)則多邊形，且僅有1 個(gè)出入口可搬運(yùn)大型物品。受客觀條件影響，生產(chǎn)線布局時(shí)更側(cè)重總裝總測(cè)功能，僅簡(jiǎn)單地進(jìn)行功能區(qū)域劃分，導(dǎo)致產(chǎn)品無(wú)法按生產(chǎn)流程有序傳送，運(yùn)送路線重疊度高、搬運(yùn)路線不明確，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

2.SLP 方法應(yīng)用

（1）產(chǎn)品與產(chǎn)量特點(diǎn)分析

產(chǎn)品集成部負(fù)責(zé)多個(gè)項(xiàng)目中多個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)品集成交付工作，產(chǎn)品種類眾多。由于客觀原因，無(wú)法形成大規(guī)模流水生產(chǎn)。針對(duì)小批量、多種類的生產(chǎn)特點(diǎn)，在生產(chǎn)線布局時(shí)應(yīng)按照工藝原則進(jìn)行安排，將功能相似的設(shè)備布置在同一區(qū)域，以便完成相同工藝的生產(chǎn)。

通過(guò)分析該部4 季度生產(chǎn)計(jì)劃，共需完成幾十種單機(jī)產(chǎn)品的生產(chǎn)。其中，最多一類產(chǎn)品需生產(chǎn)近百臺(tái)，最少一類產(chǎn)品僅需生產(chǎn)1 臺(tái)，產(chǎn)品生產(chǎn)具有明顯的種類多、數(shù)量少的特點(diǎn)。

（2）物流關(guān)系分析

工藝流程分析是物流分析的基礎(chǔ)，只有明確工序組成才可以確定物料的流動(dòng)方向和強(qiáng)度，推斷出最有效的移動(dòng)順序。通過(guò)梳理產(chǎn)品工藝流程，確定主要工序?yàn)檠b配、軟件燒寫(xiě)、測(cè)試、試驗(yàn)及產(chǎn)品噴涂。

根據(jù)測(cè)試產(chǎn)品狀態(tài)和使用設(shè)備的不同，分為綜合測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試。試驗(yàn)項(xiàng)目可分為老煉試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)及溫循試驗(yàn)。軟件燒寫(xiě)操作多安排在綜合測(cè)試區(qū)進(jìn)行。

結(jié)合產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，忽略會(huì)議室、衛(wèi)生間等輔助模塊，與生產(chǎn)作業(yè)關(guān)系密切的作業(yè)單位共11個(gè)，見(jiàn)表1。

表1 作業(yè)單位統(tǒng)計(jì)表

首先，根據(jù)作業(yè)單位之間的物流強(qiáng)度確定相對(duì)位置，而非作業(yè)單位的面積大小和形狀。在SLP方法中，將物流強(qiáng)度由高到低分為A、E、I、O、U 五個(gè)等級(jí)，A 表示物流關(guān)系強(qiáng)度最大，U 表示物流關(guān)系強(qiáng)度最弱。根據(jù)物流關(guān)系密切程度等級(jí)，可得出物流關(guān)系圖，如圖1 所示。

圖1 物流關(guān)系圖

其次，根據(jù)物流強(qiáng)度等級(jí)決定生產(chǎn)單位之間的距離遠(yuǎn)近。物流強(qiáng)度等級(jí)越高，越應(yīng)盡量縮短作業(yè)單位間的距離，反之物流強(qiáng)度不高的作業(yè)單位間的距離可適當(dāng)增加。將A、E、I、O、U 從高到低賦予分值5、4、3、2、1，通過(guò)對(duì)每個(gè)作業(yè)單位的物流強(qiáng)度值求和并降序排序，確定作業(yè)單位的中心位置和邊緣位置。

根據(jù)數(shù)值排列不難發(fā)現(xiàn)，檢驗(yàn)區(qū)與其他作業(yè)單元物料來(lái)往較密切，應(yīng)考慮將檢驗(yàn)區(qū)布置在生產(chǎn)線的中心位置；產(chǎn)品噴涂?jī)H與裝配區(qū)域聯(lián)系較為緊密，與其他作業(yè)單位的物流強(qiáng)度較弱，可考慮將其安排在裝配間附近，遠(yuǎn)離其他作業(yè)單位。

（3）非物流關(guān)系分析

該生產(chǎn)線顯著的特點(diǎn)是產(chǎn)品種類多、產(chǎn)量少，不僅要考慮各作業(yè)單位之間可量化的因素，如工藝流程等，也應(yīng)考慮各作業(yè)單位之間非量化因素的影響，如安全性、噪聲影響、工藝穿插性等問(wèn)題，因此非量化因素也是影響生產(chǎn)布局的重要原因之一。根據(jù)生產(chǎn)工序流程安排并綜合實(shí)際情況，主要的非量化影響因素為噪聲影響、氣味影響及人員走動(dòng)距離。

在SLP 方法中，通過(guò)作業(yè)單位相互關(guān)系分析來(lái)反映和實(shí)現(xiàn)各作業(yè)單元的非物流關(guān)系。一般情況下，在進(jìn)行布置時(shí)，相關(guān)程度高的區(qū)域應(yīng)緊鄰或接近，而相關(guān)程度低的區(qū)域則不宜接近。在規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析和判斷。

非物流關(guān)系由高到低可分為A、E、I、O、U、X 六個(gè)等級(jí)，其中前五個(gè)等級(jí)含義與物流關(guān)系分析一致，X 則表示為“不希望接近，酌情而定”，由此可以得到非物流關(guān)系，如圖2 所示。

圖2 非物流關(guān)系圖

產(chǎn)品噴涂因?yàn)槭褂蒙倭坑推?，?huì)產(chǎn)生刺鼻氣味，在安裝通風(fēng)設(shè)備的前提下，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離其他操作工位。溫循試驗(yàn)設(shè)備和振動(dòng)臺(tái)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，也應(yīng)盡量與其他作業(yè)工位隔開(kāi)。

（4）綜合關(guān)系分析

在確定物流關(guān)系與非物流關(guān)系的基礎(chǔ)上進(jìn)行加權(quán)分析，確定二者比重。根據(jù)實(shí)際情況選取比例為1 ∶1，量化后二者分值相加為最終分值，各作業(yè)單位的綜合關(guān)系圖如圖3 所示。

圖3 綜合關(guān)系圖

可根據(jù)圖3 對(duì)最終生產(chǎn)線功能區(qū)的遠(yuǎn)近關(guān)系進(jìn)行工藝布局，如裝配區(qū)與產(chǎn)品噴涂區(qū)相鄰，原料庫(kù)房與檢驗(yàn)區(qū)相鄰，原料庫(kù)房盡量遠(yuǎn)離成品庫(kù)房等。

3.新廠房工藝布局

（1）新廠房概況

新廠房主體結(jié)構(gòu)為井字梁結(jié)構(gòu)，呈矩形，廠房四個(gè)角各有1 個(gè)小房間。相較原有廠房的布局，新廠房空間大、阻擋少、空間可塑性強(qiáng)，可通過(guò)畫(huà)地線和打隔斷的方式劃分功能區(qū)域。

（2）廠房主要工藝技術(shù)指標(biāo)

在通用航天產(chǎn)品廠房設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)上，考慮總裝總測(cè)的工藝要求，還應(yīng)遵守《航天電子電氣產(chǎn)品安裝通用技術(shù)要求》（QJ165C—2021）和《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50073—2015）的要求，工藝技術(shù)指標(biāo)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：

一是環(huán)境技術(shù)指標(biāo)。廠房應(yīng)滿足溫度、濕度、照明度、潔凈度和換氣次數(shù)等要求。

二是防護(hù)要求。要有良好的防靜電措施，電子接地、電源接地和防雷擊接地應(yīng)符合《航天系統(tǒng)地面設(shè)施電磁兼容性和接地要求》（GJB1696）和《防靜電工作區(qū)技術(shù)要求》（GJB3007）。

三是基建要求。如有需要，應(yīng)配備相應(yīng)數(shù)量和噸位的吊車(chē)，地面應(yīng)滿足設(shè)備載荷和平整度要求。

四是監(jiān)控系統(tǒng)要求。監(jiān)控系統(tǒng)包含攝像頭、顯示器、UPS 電源和交換機(jī)，在終端可進(jìn)行畫(huà)面調(diào)節(jié)和視頻自動(dòng)存儲(chǔ)。該系統(tǒng)不連接內(nèi)網(wǎng)，有單獨(dú)的控制工作站。

五是消防要求。在不改變廠房消防設(shè)施系統(tǒng)和廠房使用性質(zhì)的總體要求下，對(duì)廠房進(jìn)行提前布局，明確消防安全可視化標(biāo)識(shí)張貼位置，配備防火毯等消防器材，增設(shè)應(yīng)急照明指示燈，規(guī)劃逃生路線，確保人員在緊急情況下逃生。

廠房工藝設(shè)計(jì)應(yīng)全面考慮，不僅要結(jié)合生產(chǎn)線產(chǎn)品特點(diǎn)和工藝流程，同時(shí)還要兼顧廠房功能的通用性和建筑設(shè)計(jì)要求。

（3）工藝布局成果

工藝布局設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮2 個(gè)因素，分別為優(yōu)化空間利用率和提高生產(chǎn)效率。前期已通過(guò)SLP 方法量化出各個(gè)功能區(qū)域間的位置相關(guān)性，再結(jié)合廠區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行工藝布局，在廠房大廳設(shè)置裝配區(qū)、測(cè)試區(qū)、成品庫(kù)房等；在出入口附近設(shè)置檢驗(yàn)區(qū)，便于產(chǎn)品及原材料裝卸車(chē)；利用廠房原有結(jié)構(gòu)，在西北角及西南角設(shè)置試驗(yàn)區(qū)，并根據(jù)環(huán)境試驗(yàn)的特點(diǎn)對(duì)墻體進(jìn)行消音、隔音處理；將西北角的房間重新裝修，作為協(xié)調(diào)間，兼具更衣、接待功能；東北角裝修后仍為洗手間。

在進(jìn)行新生產(chǎn)線工藝布局時(shí)，同時(shí)考慮到“逆時(shí)針排布”原則、“出入口一致”原則及“避免孤島布局”原則，在SLP 方法基礎(chǔ)上，盡量使工藝路線形成圓形，使各作業(yè)單位之間操作連續(xù)，以減少作業(yè)流程中的浪費(fèi)，提升物流速度及生產(chǎn)作業(yè)速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

二、實(shí)踐效果

在研究所統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，2022 年5 月完成了生產(chǎn)線搬遷工作。在不增加生產(chǎn)設(shè)備的情況下，通過(guò)優(yōu)化工藝布局，減少了不必要的產(chǎn)品搬運(yùn)工作；通過(guò)工藝流程分析，縮短了搬運(yùn)距離，減少了對(duì)操作人員的不良影響，保持了生產(chǎn)節(jié)拍的連貫性。新生產(chǎn)線在短時(shí)間內(nèi)投入使用并恢復(fù)到正常的生產(chǎn)節(jié)拍，因生產(chǎn)線搬遷導(dǎo)致的生產(chǎn)停頓并未對(duì)生產(chǎn)交付產(chǎn)生影響。與原有生產(chǎn)線相比，新生產(chǎn)線產(chǎn)能提高21.37%。在疫情影響、運(yùn)輸管控等不利條件下，按時(shí)完成全年生產(chǎn)交付任務(wù)。

三、后續(xù)思路

良好的工藝布局是提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的重要手段，后續(xù)將繼續(xù)優(yōu)化工藝布局的方法，尋找更適合“小批量、多品種”的航天生產(chǎn)工藝布局模式。優(yōu)化的方向包括利用數(shù)字化和信息化手段完善生產(chǎn)線物料統(tǒng)計(jì)功能，以及利用編碼等手段實(shí)現(xiàn)工藝布局?jǐn)?shù)字化建模、量化工藝布局方案等。同時(shí)，搭建末端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，打破信息孤島，由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)式管理向基于數(shù)據(jù)信息的數(shù)字化全要素生產(chǎn)管理轉(zhuǎn)型，減負(fù)賦能，形成高效率的集成生產(chǎn)模式?！?/p>