杨平 刘婉竹
沈阳飞机工业集团有限公司
摘要：当前，移动式装配已经成为飞机装配生产的主要模式，精益生产是生产制造企业的基本要求，新工业革命环境下各种数字化、自动化飞机装配技术与系统发展迅速。如何在飞机装配生产线中充分考虑移动装配模式特点、满足精益生产要求、发挥新兴智能技术优势，是飞机装配生产线建设必须要考虑的关键因素。因此，如何采用合理、恰当的系统化模式，支持精益化、智能化的飞机装配线总体设计，已成为飞机制造企业普遍关注的一个重要议题。
关键词：飞机装配；移动式装配线；总体设计；精益生产；智能制造
引言
飞机制造对于促进科技实力进步、带动国民经济发展和提升国家综合实力有着重要的意义。飞机的装配过程复杂，装配工序多，传统的经验式调度安排往往导致线边资源的极大浪费，因此，研究飞机装配作业资源水平问题的建模与科学决策，可以优化各装配任务的作业时间，有效降低装配过程的资源成本。飞机装配作业资源水平问题的理论问题可看作为项目资源水平问题。
1飞机移动装配线总体设计模式框架和目标要素
1.1基于系统工程的总体设计框架
飞机移动装配线设计是飞机工业化生命周期的一个重要阶段。由于飞机最终成本的80%在飞机概念设计阶段已被确定，30%的最终成本由装配作业确定，因此装配线的规划应该在飞机生命周期的概念设计阶段启动，并与飞机的生命周期后续阶段并行，通过并行工程的方式尽量降低最终生产成本，缩短生产周期。
飞机移动装配线设计的实质是将飞机的设计信息转化为集成化的物理装配过程，通过能量流、信息流、控制流和物理连接等要素实现飞机部组件的安装和测试，从而产出符合用户需求、系统功能、部件结构和组件特性的飞机产品。因此，飞机移动装配线设计是一个复杂的集成与验证系统工程，需要从生命周期、产品层级、运行过程等不同维度进行。为描述飞机移动装配线设计的总体框架，本文应用系统工程方法和相关理论，建立能够嵌入飞机研制生命周期、面向飞机不同层级构成、支持从安装到测试过程的需求–功能–结构–连接（Requirement–Function–Structure–Connection，RFSC）模型，用于指导逐级细化设计过程。
RFSC是贯穿产线设计周期、贯通设计层次和关联运行过程的核心要素。从生命周期维度来看，飞机移动装配线设计既涉及到整个飞机研制生命周期的多个环节，又具有自己的生命周期及其阶段。飞机移动装配线设计起始于飞机研制生命周期的立项批复阶段，结束于总装生产阶段，其自身也分解为概念设计、详细设计和开发优化3个阶段，设计需求是其概念设计支撑，系统功能是其详细设计依据，部件结构和零件装配关系是其装配资源开发部署的基础。
从产品层级维度来看，飞机移动装配线设计总体目标起始于整机的型号设计需求，然后依据需求–功能分解逐步细化至各大部件及系统件功能，之后通过功能–结构分解和结构–连接分解，细化至部件、段件、零组件的结构和配合关系，RFSC既是产线总体布局规划、部件装配区域或部件对接及系统件装配站位以及工位设计的依据，也是设计约束。从运行过程维度来讲，飞机移动装配线设计源自概念设计阶段，基于设计需求采用自顶向下的分解与规划方式，通过虚拟装配的方式，实现详细设计；在开发优化阶段，基于零部件以及组件装配结构域关系，通过自底向上的集成与验证方式，逐步通过硬件的安装、调试和优化，完成整个产线的建设工作。
1.2基于五化一体的设计目标要素
飞机移动装配线设计时，应依据社会技术发展现状、企业自身情况、产品特点、生产需求、未来发展规划等确定设计目标要素，并确定设计原则。一般来讲，当前规划飞机装配线时，应以移动式生产为基本模式，确保质量、成本和周期，在此基础之上关注以下5个相互独立又有所关联的基本目标要素：精益化、智能化、柔性化、协同化、人本化，并基于基本要素细化二级目标要素。
对于精益化来讲，其核心是消除一切不必要的库存、等待等浪费，同时确保每一个操作都达到有效输出，这个需要构建精益化生产体系来保障。对于智能化来讲，其关键在于引入各种先进的自动化装配、检测等装备，并建立以信息物理系统为基础的数字化生产管控集成系统。对于柔性化来讲，其关键在于通过渐进式建设、柔性工装等方式实现产能的逐步爬坡，并支持多种改进型号的混流生产。对于协同化来讲，其关键在于能够支持“主制造商–供应商”合作模式，能够接入供应商运抵部件，支持企业内部各大部件的对接以及全机总装协同工作。对于人本化来讲，其关键在于充分考虑人工作业时的作业过程与作业装备的工效学，以及车间安全防护措施和设施。
2国外移动装配线发展现状
飞机移动装配线技术源于丰田生产方式和精益生产理论，该技术能实现飞机高质量、低成本和快速响应的制造，已成为波音、空客等西方航空业巨头提高核心竞争力的手段之一。目前，波音、洛克希德·马丁、空客等飞机制造公司分别在波音系列民机、F-35及A380等飞机生产中不同程度地采用了移动总装生产线，将传统的批量装配生产方式变革为单件流拉动式生产方式，从而大大缩短了飞机总装时间，降低了飞机制造成本，提高了装配质量。
波音公司最早于1998年进行了首次737机身结构移动式装配的原理认证，使用完全配套、向工作点配送和看板等方法，使生产周期缩短80%。美国精益航空创新计划（LAI）称737移动线是“精益和高效率生产的模范”。波音公司波音757、波音767的总装移动生产线都是在2002年建成投入使用的。波音757飞机总装移动生产线以每天约7.31m的速度前进，可改善生产周期及部件库存水平30%以上。2006年初，波音公司的第一条现代移动装配线——波音717飞机总装线建成并投产。这条单件流、连续移动式装配线共有2个用于机体对接的固定站位和6个总装的移动站位。采用移动式飞机装配的直接效益是将20架在制飞机减少到8~10架，并缩短装配周期50%。
3飞机移动装配线设计实践
3.1装配流程分析与规划
依据产品数模和不同部件的协作生产情况，规划了该型号的装配流程，充分考虑了来自不同供应商的部件及其装配以及总装之间的协同。
3.2装配资源选用与配置
装配资源的选用也充分考虑了生产能力的柔性，能够在同一产线中装配标准型、缩短型两种型号，大部件对接实现自动化，大量采用自动制孔、自动钻铆技术，实现发动机、起落架数字化安装，以及线缆集成检测自动化、全机系统自动化测试和飞机、装配平台的精准移动。
3.3标准化与生产线管控
通过分析生产过程中的计划、人、物料、质量、工艺、设备、工装、能源等要素，规划、设计和开发了智能化管控系统，该系统主要包括3个方面的功能：一是生产过程可控；二是生产状态可视；三是物料配送精准，能够支撑节拍式生产过程。
结语
综上所述，世界各国飞机生产向移动式装配发展的趋势对我国的航空工业来说是一次严峻的挑战。推广移动装配线不仅仅是着眼于缩短制造周期和降低成本，更重要的是推动整个航空制造行业管理的进步。因此，对飞机移动装配线关键技术进行研究，在航空工业系统中更深入地推行精益生产的理念、方法和文化是中国飞机制造向世界先进水平迈进的契机。
参考文献
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