模块化柔性飞机装配生产线设计研究

栾忠雷

摘要：在常规飞机装配生产过程中，由于本身自动化程度不高，再加上生产成本居高不下，导致生产经济性无法满足实际需求。随着模块化柔性飞机装配生产技术的不断发展，目前采用模块化柔性装配生产工艺进行飞机生产也成为行业发展的新选择。立足于现状，文章首先介绍了装配生产线的设计流程，其次对装配生产线的构成进行了分析，并在最后对装配生产线的设计研究途径进行了解读。

关键词：模块化；柔性装配生产；飞机机舱

引言

飞机装配生产线的效能直接影响到企业综合经济效益与生产质量水平。相比之下，高质量的装配生产线在效能以及自动化水平等方面具有显著的优势。特别是随着近些年来波音与空客两家公司带头采用了数字化的装配技术，使得模块化柔性飞机装配生产技术得到了跨越式的发展，并为形成移动生产线创造了条件。为了进一步介绍柔性飞机装配生产线，现就飞机装配生产线相关特征介绍如下。

一、飞机装配生产线概述

所谓飞机装配生产线，实际上就是根据飞机的参数设计要求进行装配与生产环节，是一个将零部件组成成组件并通过总装配最终形成产品的过程。在飞机装配生产线当中，飞机的不同装配站位会串联在一起，不同的装配站位都会经历装配与加工等环节，一般装配工作主要包括有定位、检测、调整、分解、定位等部分，加工工作则包括有制孔、涂胶以及连接等工艺。为了进一步提升飞机装配生产线的整体效能，需要采用自动化的装配技术来更好的适应工作需求，所以模块化生产线应运而生。

二、飞机装配生产线流程设计

1.组件装配

组件是指零件车间生产的各种产品，包括复材壁板、焦点零件以及梁等各种类型的组件。由于飞机本身的结构十分复杂，所以组件的类型也十分多样。一般来说，根据机型不同，飞机的组件一般都会超过300多件，其中飞机的机身以及机翼的强度要求较高，装配过程中需要给与更多的关注。

2.部件装配

在进行部件装配时，主要讲组件装配好后各个站位的舱门、天窗、梁、后缘等多个部分进行调整后进行装配，装配过程中需要调整好各个位置之间的站位距离与工序，确保能够在相对一致的条件下完成，为总装配提供良好的装配空间。

3.总装配

总装配主要涉及到多个站位的分配，一般来说，第一个站位是大部件的装配站位，这个部分主要进行机头以及机身等重要部件的安装，而第二三站位主要包括系统件的安装以及相关系统的检测工作，第四个站位则用于试验或者交付，在完成第四个站位的检测后，飞机就可以进入到试飞阶段了。

三、飞机装配生产线组成

目前飞机装配生产线主要包括有装配工装、设备的加工以及设备测量等，同时做好工作平台以及运输车辆的管理维护工作。在飞机装配生产线规划时，首先应该根据飞机的具体型号做好装配工艺的选择工作，根据厂房的尺寸与吊车的实际参数来进行宽度、地面平整度的调整，并做好大门的设计与装饰工作。在进行装配工装组件的分配时，需要明确不同类型的工装的特点，包括临时放置的结构以及所需的几何尺寸。根据装配站位的技术要求规划加工设备的形式，选择相应的制孔设备，比如说可以选择机床类型的制孔设备，也可以选择机器人式、柔性轨道式以及爬行等多种类型。根据装配站位的实际要求来进行接口位置的调整，选择舵轮式移动以及手推式移动车来配合完成装配任务。为了确保生产线的技术流畅性，还需要考虑到厂房的设计要求，做好装配、制孔以及工作平台方案的选取工作。重点对移动运输车方案进行布局，结合能源布局的实际要求来进行规划与建设。能源柱一般包括有厂房空调设备、配电设备以及弱电设施，这些设备共同构成了飞机装配生产线的框架。模块化柔型飞机装配生产线包括有厂房、装配工装、加工设备、测量设备、工作平台以及运输车和能源设施等多个方面，通过协调各方面的关系可以有效提升模块化设计水平，通过标准化作业来实现整体生产的技术稳定性。

四、模块化柔性飞机装配生产线设计研究

1.厂房模块化

所谓厂房模块化，实际上就是通过组件、部件以及总装配在同一个厂房内进行集约化管理的方式进行管控，以此来根据零件、部件以及总装等技术流程，根据总装的要求来适应跑道技术需求，根据流水线的生产装配要求来确定好最佳部件的位置与装配区间。这样一来，整个总装配可以在大部件对接完成后进入到起落架的安装部分，这个时候飞机可以向站位进行移动，整个过程中需要结合自身的起落架轮组进行移动，从而形成总装配生产线不同站位的直线排列。在部装生产规划方面为了尽可能确保不同的部件都能够在最接近的位置做好对接工作，所有的部件装配站位都要进行统一规划，这样才能够尽可能的让所有的总装大部件一次性对接。在进行组件装配生产线的规划时，需要做好机身、机翼以及其他结构部件的管理，其中要做好分类集中规划，特别是机身部分的组件在进行装配时应该做好区域管理，从而确保机翼组件能够在同一个区域内进行管控。根据上述模块化规范要求，厂房的规划流程与模块化要求可以实现。

2.模块化设计

模块化设计主要包括移动接口模块化设计以及能源信息接口模块化设计两个部分。其中移动接口的模块化主要是指飞机产品从组件的组装装配到总装配的过程中需要做好的移动部分的工装设备准备工作，这个部分需要用到的工装包括有骨架定位器、辅助装置以及结构组成设备等，其中传统的装配工装采用了专用设备，而连接时也会选择永久或者半永久模式，所以在安装后就不用进行移动与分离了。在能源信息接口的模块化方面，本身能源信息接口主要包括有吸尘接口、網络接口以及电源接口等部分组成，这些接口也属于安装后不会轻易拆卸的部分，所以在装配过程中如果将其设计成整个装配生产线通用的模式，那么久需要进行模块化标准设计，从而确保设计的实际效果。

3.生产效能分析

模块化柔型飞机装配生产线的效能主要包括有厂房效能以及设备效能等方面。在厂房方面，由于采用了模块化集约生产模式，传统的生产线的厂房进行了合并，所以整个生产线由两个车间合并为一个车间，整体占地面积有效缩减同时厂房的配套设施也降低，成本控制的较好，此时装配生产线的效能十分显著。在设备效能方面，由于加工设备的整体数量没有变化，传统的装配环节中加工设备都属于专用设备，在进行单一处理后设备就会处于闲置状态，综合利用效率不高。但是，采用了模块化柔性装配生产线之后，整个产品的标准化水平提升，设备的通用性有所提升，所以设备闲置率有效降低，方案的整体设备效能更为显著。

总结

综上所述，模块化柔性生产线不但能够有效降低厂房的面积，提升生产线的生产效率，同时也可以提升各种加工设备的综合利用率，通过自动化装配与加工相结合来实现一体化生产，实现精益化装配与高质量装配。除此之外，模块化柔性生产线还具有缩短装配周期以及更高生产效能的特征，十分适应现阶段的飞机制造需求，所以可以作为未来行业技术改革发展的主要方向。

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