黄垚翀

0 前言

民用飞机制造项目涉及零部件众多，装配精度要求苛刻，质量稳定性及安全可靠性要求高，生产线规模大，具有周期长、技术难度高、参与单位多、输入输出关系复杂、未知因素多等特点[1]。

某型国产民用飞机完成适航取证后，生产线由研制阶段的单机生产向小批量生产过渡，制约飞机生产规划的主要因素是主制造商的生产能力。在此情况下，对该型民机生产线进行产能评估和测算，识别生产线的瓶颈和短板，对该型飞机项目的生产规划和生产线建设具有重要意义。

1 研究方法和假设条件

1.1 研究方法

根据某型国产民用飞机的部总装流程，建立产能评估模型，并进行实际测算，得出产能评估结果，并对结果开展验证和分析，识别生产线瓶颈，得出产能评估方法的研究结论。

生产能力由生产资源配置数量及其发挥效率决定，每一个生产过程的产能最小值决定了整机产能。根据该民机实际情况，制约整机产能的关键生产资源是部总装的工位工装数量和技能人力数量。

1.2 边界和假设条件

1.2.1 工作范围

从飞机进入部段装配到完成总装下线，不考虑前期零部件生产、后期生产试飞和客户化等过程。

1.2.2 生产环境

假设飞机构型已冻结，不考虑工程更改贯彻周期；不考虑制造偏离、缺件缺料等生产异常情况。

1.2.3 工作时间

每月按21.75 个工作日计算，每日有效工作时间记为7.5H，不考虑加班。

2 建模过程

2.1 整机产能

整机产能PAC由各工位产能的最小值决定：

巍峨雄浑、绵延千里的祁连山脉是甘肃省和青海省之间的巨大山系，在古匈奴语中，“祁连山”意为“天之山”。山系西北高，东南低，最高峰团结峰海拔5827米。祁连山上有3000多条冰川，这些冰川如果化成水，将有1320亿立方米。祁连山的地貌为古冰川冰碛（qì）地貌。冰川融水滋养着河流，祁连山是黑河、托来河等5条河流的源头。为了更好地保护这里的生态环境，祁连山自然保护区于1988 年被列为国家级自然保护区。

式中，PAC为整机产能，PWi为第i 个工位产能，s 为工位数量。产能的单位均为架份/年（下同）。

在已定义的假设条件下，单个工位产能PW 是该工位的工位工装资源产能PE 及技能人力资源产能PH 的最小值：

2.2 工位工装资源产能

工位工装资源产能PE 由下列二式联立得出：

式中，Y 为年日历日，对应第i 个工位，IF 为工装定检频率（次/年），IT 为工装单次定检返修占用周期（日历日），Takt 为工位生产节拍（日历日），WT 为工位估算基准周期（日历日），E 为工位工装数量。

2.3 技能人力资源产能

技能人力资源产能PH 由下列三式联立得出：

式中，对应第i 个工位，Hcap 为工位年能力工时，Hquo 为工位定额工时，M'为加权后的工位技能人员数，Hwork 为每日有效工作小时数，Dwork 为每月工作天数，Hac 为单机定额工时，AOi为对应工位的装配大纲AO 数量，∑AOi为整机AO 数量。

由于单机定额工时是按熟练工人操作测算的，因此需将不满足熟练工人要求的技能人员数量按一定权重折算为熟练工人数量。按照技能等级定义加权比例，技师、高级工按1 个熟练工人计算，中级工按0.7 个熟练工人计算，初级工不能独立操作，按0.3 个熟练工人计算。

3 实际测算过程

某国产民用飞机部总装工位流程的关键路径如图1 所示。

根据该型号已完工飞机的生产周期数据，使用计划评审技术（PERT）的活动时间三点估算方法[2]给出产能评估模型的工位估算基准周期。结合各工位的工装数量和工装定检返修间隔及周期，测算出各工位生产节拍及工装资源产能，如表1 所示。

图1 部总装工位流程关键路径

根据各工位AO 数量，单机定额工时分解至各工位，并对技能工人数量进行加权处理，测算出各工位技能人力资源产能，如表2 所示。

综合以上两表，整机产能PAC为3.7 架/年，最主要瓶颈为部装阶段的200 工位；总装阶段的瓶颈为150 和140 工位，产能均为4.4 架/年。工装工位资源和技能人力资源均存在分布不均衡、使用不饱满的问题。

表1 工位工装资源产能测算结果

4 验证和分析

4.1 实际生产当量验证

产能评估结果可通过特定时间区间内的实际生产当量来验证。某国产民机的生产当量可使用装配工艺文件完工归档数量来测算，即装配大纲AO 和先行装配大纲AAO 的完工归档数量与单机基准数量的比值，如下两式：

式中，PEQUI为仅统计AO 的年度生产当量，P'EQUI为统计AO及AAO 的年度生产当量，AOCLOSED为年度归档AO 数，AAOCLOSED为年度归档AAO 数，AOBASE为单机AO 基准数（3200 份）。

选取2010-2016 年度作为生产当量验证的时间区间，测算各年度实际生产当量，如图2 所示。

图2 2010-2016 年度实际生产当量

将产能评估结果与实际生产当量进行对比，可得：

（1）实际生产当量总体呈逐年上升，2014 年达到区间峰值，符合生产熟练程度提升的趋势。

（2）2015-2016 年生产当量大幅陡降，主要由于该型飞机取得型号合格证后，适航管控要求和方式发生变化，生产线需重新适应。

表2 技能人力资源产能测算结果

（3）区间内实际生产当量峰值低于整机产能评估结果，说明实际产能发挥效率尚达不到产能评估模型测算的水平。

4.2 偏差原因分析

实际生产当量低于产能评估结果，偏差原因主要有两大方面：

（1）从型号发展的角度看，该型国产民机为新研机型，处于从科研成功转向商业成功的过渡阶段、从取得型号合格证（TC）转向小批量生产的摸索阶段，研制阶段的生产组织模式和构型管控方式等都不能满足批量生产的需求，需要变革和调整。

（2）从企业成长的角度看，该民机制造企业在整机制造产业链中逐步从承揽方角色向发包方角色转变，"主制造商-供应商"管理模式还不完善，产品质量还不稳定，生产线成熟度距离批量生产还有较大差距。

综上，实际生产当量可用于验证产能评估模型在应用上的有效性，却不是衡量产能评估结果准确性的最终标准。

5 结论

本文建立的产能评估模型在实际应用中是可行有效的，测算结果能够反映飞机生产线产能，能够识别制约整机产能的瓶颈环节；且测算过程相对简便，利于数据更新和过程迭代，测算工作所需的企业资源消耗和人力物力成本较低。

该模型也存在局限性，较为理想化的假设条件使测算结果存在误差；且未能将设计更改、制造质量、供应链稳定性、工艺成熟度等因素纳入模型中，未能充分体现民机制造项目的大型复杂性。