飞机脉动式装配线规范化研究--中国期刊网

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飞机脉动式装配线规范化研究

发表时间：2021/6/7 来源：《基层建设》2021年第2期作者：段昭楠

[导读] 摘要：以飞机脉动装配线为研究对象，分析了脉动装配线的基本特点，明确了飞机脉动装配线建设的实施条件。

        中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安 710089
        摘要：以飞机脉动装配线为研究对象，分析了脉动装配线的基本特点，明确了飞机脉动装配线建设的实施条件。从飞机脉动装配线设计、建造和运行标准化的角度，研究了脉动装配线设计、建造和运行、工艺优化和平衡、设备布局和模拟、安装、调试和要求等方面的数据收集和分析。
        关键词：脉动式装配线；飞机装配；规范化研究；应用发展分析；
        前言
        飞机装配是飞机制造过程中最重要的环节之一，装配技术和质量直接影响到产品的性能和可靠性。随着我国航空制造业的快速发展，传统的机库装配模式由于装配效率低、劳动强度大、操作管理困难，无法满足现代航空器装配周期短、速度快、精度高的要求。由于机库装配存在问题，最后一种装配方法，即脉动生产链，已逐步引入飞机制造。在2025年中国制造战略的指导下，飞机推进组装技术的探索和飞机推进生产技术的设计将有助于提高我国飞机生产技术水平，实现可持续发展。
        1 概念及特点
        脉动装配线最初是从福特移动生产线创建的，是连续移动装配线的过渡阶段。不同之处在于，脉动流生产线可以设置缓冲时间，并且对生产速度的需求不高。当某条生产线出现问题时，整个生产线不能移至下一个生产线或停止以解决问题。飞机组装完毕后，生产线将启动一次整个生产线由四个部分组成：脉动机体、物流系统、视觉管理系统和技术支持。脉动体：现场安装、锚固定位设备、移动装配设备等。脉动装配生产线改变了传统飞机装配模式网络。作为先进飞机制造技术的典型代表，它具有独特的优势：第一，由于整个生产链的分工明确而详细，工作量重复，生产效率高；二是生产线配备专业自动化设备和先进的供应链，自动化程度高；最后，流线是平滑的没有断裂。
        2 飞机脉动装配生产线关键技术分析
        2.1 弹性组装技术。目前，这些设备通常配备特殊的装配设备，但其一致性较低，通常只适用于一种型号。新飞机的开发或飞机的改装只能导致现有专门设备的报废、新装配设备的设计和制造的改变、飞机开发周期的延长以及飞机制造费用的增加。为此目的，一些海外先进飞机制造商正在积极开发灵活的装配框架，以便能够同时应对不同类型的飞机，其中最典型的是一种由一套带风箱的支柱组成的灵活的多阵列真空吸附工具系统。在程序控制下，网络可以移动到空间中的不同位置并精确定位，形成和装配完全粘贴且均匀分布的吸附网格，精确且闭合地固定零件，完成钻孔、铆接等。如果零件形状发生变化，则可以降低制造成本，并大大缩短装配准备时间和产品生产周期。
        2.2 数字测量技术。传统的零件对接工作采用“目视人喊手工推”的操作方式，即通过人眼判断大型零件装配过程中需要的调整量，由“喊号手”下达命令，多人同步调整车架的车轮，实现上下、前后、左右、偏航、俯仰、滚转六个自由度的大型零件对接。随着数字化装配技术的应用，国外制造企业在飞机装配过程中逐渐采用数字化测量技术。其中，波音公司在787客机装配过程中采用了iGPS、激光跟踪仪等数字化测量技术，对飞机部件的重要控制点和关键位置信息进行精确测量，从而实现部件的精确对接。激光跟踪器是一种以激光为测量载体，配合反射靶球的装置。与绕两轴旋转的测角机构配合，形成球面坐标测量系统，可测量静止物体，跟踪测量运动物体或相关组合；IGPS也叫室内GPS。基于全球定位系统测量原理，相关人员提出了基于区域全球定位系统技术的三维测量理论，从而开发了一套高效、高精度的iGPS系统。
        3 飞机脉动式装配线规范化要求
        3.1 数据收集与分析要求
        数据收集和分析是脉动装配线建设的基础。数据收集的类型和数量以及数据分析的质量决定了脉动装配线的设计、建设和运行成本的质量。在构建脉动装配线之前，必须绘制当前的价值链图，确定飞机制造的主要价值链，以确定所收集数据的类型和数量。一般来说，有必要组织有关装配指令/步骤的信息，收集操作员当前装配指令/步骤的步骤和操作时间，组织有关每个程序所需的材料、标准内容、工装和工具以及存储、收集程序的信息、利用测试、支持和援助设备，并收集关于当前组织结构、人力资源和技能水平的信息。编制装配/工艺指令信息时，应绘制装配指令（AO）的编制和发布过程，所有装配/工艺信息都应按照该过程进行排序。数据收集应涵盖装配过程中的所有装配指令/过程，并确保所收集数据的真实性。无法收集或难以收集的信息可以根据装配经验来估计。在工艺润湿过程中，串联工艺应是优化过程的主线，并行工艺逐步融入整个工艺。

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        3.2 工艺优化与平衡要求
        工艺优化必须从脉动装配线的整体效率出发，分析每个工作站的装配指令/工序。在优化过程中，需要考虑新技术的应用，考虑产品质量、时间、成本、灵活性、安全性、环境保护等因素。并提高对生产变化的适应性。流程优化的目标应该是最大限度地提高按步就班供应链的总体效率，而不是提高单个流程的效率。脉动装配线平衡有两个方面：站间进程平衡和站内进程平衡。安装位置之间的技术平衡是基于产品功能模块安装位置之间的平衡，重点是功能模块在安装位置的完整性。功能模块必须完全安装在工作站上，不能在两个或多个工作站上拆卸。从功能上讲，飞机主要包括嵌入式设备、燃料系统、电力系统、操作系统和天线系统。从装配活动的角度来看，也可以分为安装、处理和测试必须首先确保飞机的结构完整性，然后是飞机的功能完整性，最后考虑类似的组装活动。在考虑到功能模块的完整性的同时，还必须考虑到每个工作站的工作量，以确保尽可能达到相同的工作量。因此，台站之间的装配链平衡是综合考虑飞机订单需求、飞机装配周期、飞机模块装配工作量和技术制约因素，将功能模块分配给各个台站，复杂度相对较低。
        3.3 设备布局与模拟要求
        设备布置要求包括站操作平台要求、站连接要求和一般设备布置要求。站内操作平台应以脉动流线的趋势为主线，根据飞机/部件的形状和操作特点、机上操作人员的数量和起降情况，在各站内围绕飞机建立相应的操作平台，台站操作平台应调整产品和材料在台站内的运动路径、人员操作动作、工具、设备、人员位置以及界面描述。运动路径包括诸如起落架、舵面、机翼等运动项目的运动路径。为工作平台安全提供了设计依据；设备布局包括操作人员在飞机/部件装配的研制和开发过程中的设备布局，为良好的人机交互平台提供了设计基础；工具、设备和人员包括确定作业平台上零部件、标准内容、工具和测试设备的数量和位置，以及同时在作业平台上工作的最大人数，以提供设计基础接口说明指定了每个工作站所需的电气和网络端口，确定了电气设备的布线和连接方式以及接口的可扩展性，并为平台兼容性提供了设计基础。
        3.4 安装调试与运行要求
        安装调试是实施流水线施工的第一步。安装包括原有设备的搬迁安装和新采购设备的安装。安装前，新采购的设备应满足协议中设备采购、设备安装等相关规章制度的要求，并考虑设备精度要求和水、电、气等辅助设施的需要；除上述因素外，设备搬迁和安装还应考虑搬迁路线、搬运设备和搬运设备的保护措施。脉动流水线作业的最终目的是持续稳定地提供产品。因此，脉动装配线运行过程中，生产控制、操作标准化、料具配送、计划管理、人员技能培训、信息化、站间检验、设备自主维护保障、安全保障要求、应急预案等都要标准化，其中操作标准化、生产控制要求、站间检验要求是脉动装配线运行的重点。
        结束语
        当前，我国飞机脉动式装配的应用仍然处于起步阶段，尤其是随着数字化、智能化、网络化等技术的发展，给脉动式装配线的设计、建设和运行提出新的要求。本文仅对当前技术条件下的飞机脉动式装配线提出规范化要求，后续应建立常态化的持续改进机制，完善飞机脉动式装配线的相关规范，从而提高飞机脉动式装配线的设计、建造和运行效率。
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