讲武谈兵|中国军机“下饺子”的秘密:采用数字化脉动生产线

澎湃新闻特约撰稿 黄国志

2017-04-18 17:06 来源:澎湃新闻

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近日,《中国航空报》报道了陕飞公司运-9总装脉动生产线全线正式打通的消息。由此,中国又一款主力航空装备进入到总装脉动生产线时代,并且将大大提升该机以及包括空警-500在内的多型特种飞机的产量,对于提升空军和海军航空兵战斗力水平有十分重要的意义。
近年来,中国新一代各型主力战舰开始大批量服役,国人亲切地将其称为“下饺子”。事实上,不只是海军舰艇,中国各型先进航空武器装备的交付速度也令世人瞩目,可以说也是在“下饺子”。航空武器之所以能够实现“下饺子”,其很大程度上要得益于一种新技术的应用——先进数字化航空总装脉动生产线。
总装脉动生产线有何优势?
我们知道,对于包括飞机、航空发动机在内的航空装备而言,总装生产线往往是生产制造的最重要的一个环节。具体到飞机总装生产线,主要包括:翼身和尾翼对接,发动机安装,导管、线缆敷设与对接,线缆、系统检测,全机总检,全机水平测量等内容。可以说,总装生产质量的好坏直接影响到航空装备的实际性能优劣以及可靠性高低。
在以往我们经常看到的飞机总装生产线厂房内的场景,往往是多架甚至十多架飞机在地板上铺开,每架飞机都安装在各自独立的总装台架上,由负责不同工序的技术员和装配工人分别进行各自的组装环节。在总装完成之前,每架飞机的位置基本上是不动的。而各道工序所需的零部件,大到机翼、发动机,小到线缆、仪表和显示器,都要由人工或者厂房顶部设置的吊车进行穿梭运输。这就是最为传统的所谓固定站位式总装生产线。
俄罗斯苏-35战斗机仍然采用老式总装生产线。
固定站位式总装生产线曾经是世界各国航空制造的主流模式之一,但是随着时代的发展,其很多无法克服的弊端逐渐显现。首先,固定站位式总装生产线需要大量的专用工装夹具,尤其是总装台架,每架飞机就要占用一个。因此,航空企业准备了多少套专用工装夹具,在某种意义上就决定了其产量的上限。熟悉航空制造的读者应该都知道,用于飞机和航空发动机总装的专用工装夹具往往造价不菲,而且相关型号停产后基本上就等于要全部报废,算下来成本往往很高。
其次,固定站位式总装生产线需要大量的技术员和装配工人。正在总装中的每架飞机或者每台航空发动机都需要一组技术人员和装配工人来完成各个工序,是非常典型的技术和劳动双重密集型的工作。因此,合格的技术员和熟练的装配工人的数量也会制约航空装备总装速度的提高。
最后,固定站位式总装生产线这种多架飞机或者多台航空发动机同时进行总装的模式看似效率更高,但是在实际中往往并非如此。现代航空装备的性能先进程度和复杂程度远非之前的老式装备所能相比,而且对于装配的精准度和公差要求也越来越高。因此,发达国家的航空巨头已经开始大量采用工业机器人来代替人工进行一部分有精密要求的装配工作。固定站位式总装生产线则完全无法适应工业机器人的使用要。固定站位式总装生产线存在种种弊端,这促使航空企业必须找到一种更为先进的总装生产线模式。
欧美航空企业首先进行了这方面的探索,他们在充分借鉴汽车生产企业的流水总装生产线模式的基础上,创造性地发明了总装脉动生产线,从根本上解决了固定站位式总装生产线的几乎所有缺陷。以飞机总装脉动生产线为例,一般设置多个工作区,从0区开始,依次按序排列。每个工作区就是一个总装机位,0区负责总装过程的第一道工序。也就是说,每一架飞机的总装从0区开始起步,完成一道工序后就进入到下一个工作区,后面准备进行总装的下一架飞机则紧接着进入到0区。等到飞机从最后一个工作区下线后,就完成了全部总装工作,进入到出厂交付前的试飞阶段。因为这种生产线上不同工作区内的飞机都是按照统一的时间间隔完成工作后,移动到下一个工作区的,很像是人类血液的脉动,故而得名。
F-22战斗机总装脉动生产线。
相比固定站位式总装生产线,总装脉动生产线在航空装备低速生产时的产量优势并不是十分明显。但是,一旦进入到全速生产阶段,总装脉动生产线在相同时间内的产量完全可以甩固定站位式总装生产线几条街。当年,洛·马公司的F-22A“猛禽”战斗机总装脉动生产线进入到全速生产阶段后,基本上保持着每天下线1架的生产速率,直到完成美国空军下达的所有订单。如今,洛克希德·马丁公司的F-35“闪电”Ⅱ战斗机总装脉动生产线也正在处于向达到全速量产的冲刺阶段,预计也将会达到与F-22A生产线相同的每天下线1架的生产速率。
实现总装脉动生产线有何难度?
世界上第一条航空飞行器总装脉动生产线,是由波音公司在2000年建立的AH-64D“长弓阿帕奇”攻击直升机生产线。之后,包括美国洛·马公司、欧洲空客公司、意大利阿古斯塔·韦斯特兰公司、加拿大庞巴迪公司等欧美航空巨头在内的大批航空企业纷纷为本公司的主打产品建立起总装脉动生产线,其应用范围不仅涵盖了各型先进军用飞机、直升机,也包括了民用支线和干线客机。
但是,反观其他国家的航空企业,包括俄罗斯在内,其无论是生产最先进的苏-35S战斗机,还是相对研制较早的苏-34战术轰炸机、雅克-130高级教练机,采用了还是最为传统的固定站位式总装生产线。这也从一个侧面说明了从固定站位式总装生产线升级到先进数字化航空总装脉动生产线,并非是一蹴而就的事情。其中,航空企业要面对诸多先进装配技术的研发、升级和改造。
“飞豹”战斗轰炸机脉动生产线。
具体来说,要建立起先进数字化航空总装脉动生产线,最基本的技术要求包括:大部件数字化对接技术、数字化检测技术、精准移动技术、集成装配平台技术、物料精益配送技术等。
大部件数字化对接技术主要是利用数字化测量技术、计算机控制技术等实现飞机部件的自动对接,比如采用激光跟踪仪、iGPS 等数字化测量设备对飞机部件上的控制点、交点孔等位置进行检测,协助飞机部件直接对接。数字化检测技术包括飞机线缆和系统功能等方面的检测,在航电、液压、动力、火控等子系统的装配和系统试验上应用模块化线检测技术。精准移动技术是总装脉动生产线所特有的一种新技术,主要实现飞机在不同工作区之间的移动、装配所需物料的配送以及路径的选择,目前已经应用的设备包括飞机牵引车、自主引导搬运车(AGV)、气垫运输系统、嵌入式轨道移动系统等。集成装配平台技术则是以往固定站位式人工总装台架的最新替代者,其不仅具备了移动性,而且具有多功能性,对工作平台划分了相应的功能区域,保证系统运行、维护以及操作人员的工作条件。
我国在先进数字化航空总装脉动生产线研发方面的起步并不算太晚。2010年5月,中航工业就在西飞公司建立起了中国第一条先进数字化航空总装脉动生产线,用于歼轰-7A“飞豹”战斗轰炸机的总装。如今,7年过去了,中航工业又陆续建立起多条不同机型的总装脉动生产线,包括洪都公司练-10高级教练机、成飞公司歼-10战斗机以及陕飞公司运-9战术运输机等。而中国最新一代的“20”系列航空装备,毫无疑问也将应用先进数字化航空总装脉动生产线技术,比如已经小批量服役的歼-20隐身战斗机、运-20大型运输机,以及正在研制中的直-20通用直升机。因此,仅就航空装备的总装技术而言,中航工业已经完全超越了俄罗斯同行,与欧美航空巨头的差距也在逐步缩小,推动我国航空工业又好又快地发展。
责任编辑:谢瑞强澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 讲武谈兵,脉动生产线

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