□ 林祖伟

上海飞机制造有限公司 上海 200436

1 研究背景

随着民用航空产品需求的不断增长,飞机装配系统承担了越来越繁重的生产任务,对系统的产能输出要求也日益提高。与此同时,准时化、脉动化、节拍化等精益生产模式逐渐从简单工业产品推广至飞机制造业,飞机装配系统的生产组织模式发生了大幅变化,对飞机装配系统产能的准确分析预测、优化提升、成本控制提出了更高要求[1]。

现阶段,我国航空制造企业对飞机装配系统产能分析及优化的方法相对简单,方法的有效性与时效性主要依赖于生产管理人员和技术人员的经验水平、统计分析能力。

飞机装配系统的运行过程受到现场资源、生产环境、生产组织管理方法等诸多因素的影响与制约,现场资源包括工人操作水平、工装工具资源、物料配套资源等。随着系统规模的扩大,合理选取并描述以上因素对系统产能的定量化影响通常较为困难。因此,针对结构布局已确定、完成设计定型后的飞机装配系统,准确提取和量化影响系统产能的关键控制量,建立系统产能分析和优化的模型、方法,描述系统的运行状态,合理优化控制系统的产能日益重要[1-2]。

在上述背景下,笔者以民用飞机装配生产线的工装产能评估为对象,以优化系统的工装产能为目标,重点研究装配系统工装产能建模、产能动态分析、工装资源配套测算等问题,形成一套合理、可用的分析方法,为工装资源评估和测算提供有力支撑[3],以实现匹配产能目标需求的工装资源精准测算。

2 研究对象

工装是产品制造过程中所用的各种工具的总称,用于保证所制造产品的质量,提高生产效率,是产品制造过程中不可缺少的一种重要辅助产品。随着民用航空产品对质量和产能要求的持续提高,制造商为了提高产品的竞争力,不断加强对工装质量和产能管控,使工装全寿命周期的每一个环节都处于受控状态[4],应用工装制造的产品能够达到和满足设计图纸、技术条件、产能目标、生产成本的各项要求。

在民用飞机装配生产线中,工装的品种多,寿命周期长,涉及范围广,几乎遍布生产过程的各个角落。对工装进行管控,尤其是对工装数量及产能进行管控,对于民用航空产品的生产速率和成本管控而言具有重要意义[5]。

3 研究方法

根据民用飞机装配生产线的技术特点,对所需装配工装进行分类,建立不同类型的装配工装产能测算数学模型,搜集数学模型中分析计算所需的各类数据,开展装配工装产能测算,为装配工装产能分析和测算提供重要依据[6-7]。

4 装配工装分类

根据民用飞机装配生产线的特点,考虑装配工装产能测算的实际情况,将民用飞机装配生产线工装主要分为四类[8]。

(1)大型装配型架。主要指基于生产节拍的大型装配型架,包含对接型架、架外装配型架。

(2)按使用天数的小型装配工装。主要指小型部件装配型架、保护工装等。

(3)按小时的小型装配工装。主要指定位工装、协调工装、检验工装、吊具等。

(4)设备类工装。主要指产品测试设备类工装,包含仪器精度类工装、污染试验类工装等。

5 装配工装产能评估模型

针对上述四类工装,结合生产实际情况,主要采用工作量负荷法建立装配工装产能测算模型。

(1)大型装配型架及按使用天数的小型装配工装产能测算模型。

根据现有大型装配型架与按使用天数的小型装配工装数量,以及工装单班使用天数、班制、工装可用率等参数,计算基于现有工装数量可以实现的年产架份N1,为:

N1=am1k1Tw1/Ts

(1)

式中:a为现有大型装配型架及按使用天数的小型装配工装数量;Tw1为年工装可使用天数;Ts为工装单班使用天数;m1为班制;k1为工装可用率。

按架份定检的几何尺寸类工装,工装可用率为0.85。按周期定检的几何尺寸类工装,工装可用率为0.9。载荷试验类工装,工装可用率为0.9。无需定检只需日常基本养护的工装,工装可用率为0.95。

(2)按小时的小型装配工装及设备类工装产能测算模型。

根据现有按小时的小型装配工装与设备类工装数量,以及含工装的单个装配指令工作周期、班制、工装可用率等参数,计算基于现有工装数量可以实现的年产架份N2,为:

N2=8bm2k2Tw2/∑Ti

(2)

式中:b为现有按小时的小型装配工装及设备类工装数量;Ti为含工装的单个装配指令工作周期;∑Ti为工装单架份总工作周期;m2为班制;Tw2为年工装可使用天数;k2为工装可用率。

按架份定检的几何尺寸类工装,工装可用率为0.85。仪器精度类工装,工装可用率为0.85。污染试验类工装,工装可用率为0.85。按周期定检的几何尺寸类工装,工装可用率为0.9。载荷试验类工装,工装可用率为0.9。无需定检只需日常基本养护的工装,工装可用率为0.95。

6 应用案例

按前述四类装配工装建立两类产能评估模型,以某民用飞机装配生产线为例,对生产线的装配工装产能进行评估测算[9]。

02、03工位的装配工装产能评估结果见表1。

表1 工位装配工装产能评估结果

采用木桶效应理论,某个工位中产能最低的装配工装决定该工位具备的最大产能,整个生产线中产能最低的工位决定该生产线具备的最大产能[10]。

N=Min(Ni)

(3)

式中:N为生产线可实现的年产架份;Ni为第i个工位可实现的年产架份。

装配生产线各工位工装产能评估结果见表2。

表2 装配生产线各工位工装产能评估结果

根据工装产能评估结果可知,整个生产线中02工位的年产架份最低,为69架份。因此,整条生产线的工装具备最高年产69架份的能力。根据目标产能需求情况,可有针对性地增加部分短板装配工装的数量,进一步满足目标产能需求。

另外,在新型号飞机装配生产线设计规划阶段,也可以采用上述工装产能评估模型,对工装的投入数量和投入成本进行预先规划,合理投入工装,控制生产成本[11]。

7 结束语

笔者对民用飞机装配生产线工装总体情况进行了介绍,通过建立工装产能测算数学模型,对民用飞机装配生产线的产线规划、产能提升、工装扩充进行测算和评估,实现装配工装产能的量化评估,进一步提高装配工装资源的利用效能,实现降本、增效、提质的目标。