面向军机部件装配现场的工具管理新模式构建

□ 蓝玉龙，路科恒，莫进红，钟 衡

(成都飞机工业(集团)有限责任公司，四川 成都 610091)

1 引言

航空企业军机部件装配生产线是军机从零件到整机产品形成的关键环节。当前军机的部件装配工作还停留在以手工操作为主的阶段，由于军机结构及系统的复杂性，造成了装配工具的品种多样、规格众多、数量庞大，通常一个部件装配车间所拥有的工具有近千项，几十万件。同时由于部件装配承前启后，任务压力大，质量要求高，各机型并行交叉作业，劳动强度大。为保证工具的正确性及多余物控制要求，每日(班)工具清点是部件装配现场工具管理的基本要求，而日常工具的清点又需耗费工人大量的装配操作时间。因此，如何既要保证工具管理要求得到落实，又不能耗费工人太多时间，以适应军机部件装配现有生产格局下多机种并行交叉作业对工具的管理需求，成为航空企业军机部件装配工具管理提升必须面临的问题。

在工具管理方面，已有较多学者进行了相关研究，黄媛[1]等针对航空制造企业工具难以管理的现状，分析、研究了工具全生命周期管理流程和工具消耗定额，应用在工具管理系统中，取得了良好的效果；朱伏平及魏平[2][3]等研究并建立了工具管理信息系统的功能模型和信息模型，提高了工具的利用率；杨斌彬[4]基于物联网与嵌入式技术，设计并实现了一套基于ARM的工具管理控制系统；刘英[5]等提出了基于RFID技术的智能化工具管理系统，实现工具的快速存取、定位和监控。

虽然很多学者对航空制造及相关行业工具管理进行了一定的研究，但主要集中在管理系统、技术设备上的研究，在针对飞机装配现场工具管理模式上的研究还不多见，因此，通过本文的研究，能够对飞机装配特别是军机部件装配现场的工具管理模式提供思考，对于提高装配现场工具管理水平有较大意义。

2 现有军机部件装配工具管理问题分析及面临形势

2.1 多余物预防压力迫使工具管理模式的变革

据统计军机装配车间人均所保管的各类工具近200件，若要按照工具管理要求做到每个工作日(班)结束后进行工具全面彻底清点，需耗时达30分钟左右。如此费时费力，使得“工具日日清”变成了一句口号。若严格执行工具日清制度，势必严重浪费人力和时间资源；若不按照规定进行清点，不但不符合工具管理及质量控制要求，而且容易使工具遗留在飞机上，产生多余物的隐患极大。对操作者来说，两者彼此无法兼顾。

2.2 新的任务形势和现有工具管理问题呼唤新的工具管理模式

随着我国军机装配产量的不断增加，对产品质量的要求不断提高，大量手工操作所带来的工具需求也随之增加，使得军机部件装配工具管理的“瓶颈”现象越来越明显。一方面军机装配面临着科研与批产并重、多机型交叉并行的生产格局，大部分操作者在同一时期内可能交叉进行多个机种的装配作业，一旦转移生产场所，操作者还必须首先进行工具清点，确保账实相符后才可更换工作场地，以免工具遗失；另一方面，操作者领用工具数量和品种进一步增多，无法完全按照管理要求进行较为频繁的清理工作，所带来的工具遗失隐患时刻威胁着产品质量，成为产品质量的“堰塞湖”。

除此之外，军机部件装配现行的工具管理模式还存在以下问题：

①随着军机生产的升级换代，装配工艺布局发生了巨大的变化，装配生产区域不断扩展。工具室位置离生产现场有一定距离，工人领用、更换、清理等耗时较长；

②管理手段落后，对现场工具的检查还是以人工检查为主，通常按实物检查工具手册和按工具手册对照现场工具的方法进行，工作效率低，且占用大量工作时间；

③现行工具账目管理主要以手工操作为主，包括工具的入库、出库、借用等；现行各类纸质管理台账十几种，人工管理、清点困难。

这些问题都呼唤新的工具管理模式来解决。要确保新的工具管理模式既适应生产线装配效率的提升又达到质量控制的要求，我们认为：为一线工人减负是解决该问题的唯一出路！要减负就必须在工具管理(特别是生产现场工具管理)的方法和手段上改进、变革。

3 军机部件装配工具管理新模式构建

3.1 情况摸底及数据分析

通过向生产工段和工具库房进行工具管理问题的摸底调研，收集问题和建议，同时，对生产现场一线工人工具配置情况及现状进行了全面梳理和分析，寻找工具管理创新的切入点和总体改进思路。以某企业部装现场一个典型工段(A部件装配工段)为例，工人自行领用保管的工具如表1所示，可以看出，该生产工段的人均领用保管的工具数量达到174件(项)，况且，进口、通用、专用等门类下还有很多细分类别，种类繁多、数量庞大。

表1 某工段工人领用保管的工具

表2 某工段工人领用保管工具中部分工具情况分析

对工人普遍使用的扳手、定位和切削工具在使用范围、频次以及交错使用方面进行分析，如表2所示。有的工具出现重叠保管，工具利用率不高；有的工具工人间经常相互借用，耽误工作时间；有的使用频率很低，等等；大概分为4种(ABCD)情况，A：较为固定的专人使用；B:部分工具工人相互借用使用；C:总量较多，使用不充分；D:部分使用频率很低。

3.2 工具管理新模式构建

综上分析，以及根据军机装配生产作业特性及工具管理的多样化、复杂性特点，对存在的诸多问题进行了多层次的综合诊断，我们得出工具管理的改进方向：将一线工人保管工具的负担降至最低，即：将工具个人保管变为在保障个人日常使用工具基本配置的前提下，变“工人全管”为“工人少管”，甚至达到“工人不管”。同时，还需提高工具的信息化、智能化管理水平，实现工具数据共享，工具状态实时监控，达到资源合理配置。

①工具集中管理模式设计。

为克服传统装配现场工具管理模式所带来的弊端，在两级管理模式(库房管理到工人管理)之间，增加一级工段集中管理，称为集中管理模式。即：例如：原则上A类工具和C类中使用间隔在一周以内的日常工具由个人管理；B类工具和C类中使用间隔在一周以上三周以内的工具集中由专人管理，待工人使用时再去取用；D类工具和其它使用间隔在三周以上的不常用工具以及C类中保管重叠使用不充分的部分工具退回工具室实行窗口借用管理。

集中管理模式对工人领用保管的工具进行了合理分流，降低了工人保管的工具数量；工具集中管理点设置在各装配工位，能及时保证装配现场的使用需求。

②工具集中管理管理人员设置。

工具集中管理中管理人员既要负责集中管理工具的借用归还和登记工作，还要负责对集中管理工具借用频率的统计分析，根据借用情况及时补充或清退工具，不断进行优化，保证集中管理工具的合理品种和数量。同时，要负责各自工段工具管理的日常监督和检查，以规范现场工具管理，最终达到提高现场工具管理水平的目的。

需要要说明的一点是，集中管理人员的设置，并不需要生产工段增加专门人员，工段进行内部调剂和兼职即可，虽然集中管理人的工作增加了，但所有工人清理、借用工具的总时间大大减少了。

③工具集中管理规范设计。

为规范工具集中管理各环节的操作，需制定相关清单和台账，如：工位工具移交集中管理清单、工位工具集中管理台账、工位工具集中管理借用台账、工位工具集中管理点工具配置补充清单等。

通过以上清单(台账)在工具集中管理中的有效运用，使得工具的各类数据及台账更加规范和清晰，避免由于集中管理造成生产现场的工具管理出现混乱，有效地保证了工具集中管理模式的实施和推广。

3.3 工具智能化管理探索

工具集中管理模式还是主要以“人工管理”为主，管理手段和方法还是相对落后，信息化、自动化水平不高，未能实现生产现场与工具库房的信息化集成与共享，智能化管理程度还是较低，无法做到工具的实时监控。要实现工具数据资源共享，实现自动识别，自动记录，系统预警，减少人工干预，提高工具利用率，最终实现工具管理的标准化、信息化、智能化，不仅需要从管理手段和方法上优化改进，同时也需要在管理的硬件设备上得到提升。为此，开展了智能工具管理系统(智能工具柜)的探索研究工作。

3.3.1 智能工具柜管理系统

智能工具柜管理系统采用PLC+PC机解决方案，用PLC控制电气部分，用PC机存储数据和操作；采用自动识别技术、自动检测技术、计算机控制技术、网络通讯技术，实现身份识别、工具借用、归还管理、数据更新、状态查询等日常管理功能，依照使用人员的使用权限及要求开启工具柜对应的电子锁，在存、取工具后能自动形成工具借出、归还记录；从而实现并覆盖现场工具无人化管理的全新管理平台。

图1 智能工具管理系统应用示意图

3.3.2 智能工具柜管理系统主要功能

①身份识别功能。

通过指纹及借用人输入密码等信息实现借用人的身份识别和借用记录，保证工具借用操作的安全性。

②工具借出、归还自动登记功能。

智能工具柜的重要功能就是利用非接触式传感器对工具借用和归还信号进行自动识别，并通过系统PLC和数据库系统将传感器信号转化为相应工具借用归还记录，实现了自动记录功能。借用人只需通过智能柜登录-查找-确认-退卡四步就可以轻松实现工具借用和归还等操作。

③形迹管理功能。

智能工具柜的仿形槽设计实现了工具的形迹化管理，使得工具管理更加规范化、系列化。

④工具状态、记录查询功能。

通过系统可以查询工具实时状态(在柜内或是借出)，包括工具名称、规格、型号、图号、工具图片等信息，除此之外，对于任意工具的借用和归还记录也可以迅速查询。

⑤自动报警功能。

工具借用超期问题一直是现场工具管理的常见问题，利用系统设置可以轻松实现借用时间跟踪，提前对即将超期的工具进行提醒，避免借用超期带来的工具占用、周转不畅及多余物风险。

⑥数据共享及功能扩展。

柜内化用器通过利用智能工具柜的联网功能，实现智能柜的灵活配置，除满足工位配置需求外，还可以通过局域网将智能柜配置于任何需要的位置，通过工具智能柜系统与生产管理系统(ERP)对接可实现数据共享和全程监控。

智能工具柜管理系统，摒弃了沿用多年的手工台账管理所带来的诸多弊端。智能工具柜相当于工具服务窗口及工具管理系统在生产现场的延伸，使服务更加贴近于生产一线；先进的信息化管理平台，及时准确的动态监控，大大提高了现场工具管理水平。智能工具柜所应用的数据采集等管理系统对航空企业的自动信息化发展以及工具集成化管理意义非凡。

4 军机部件装配工具管理新模式构建的实施效果

4.1 工人管理工具数量大幅下降

通过工具管理新模式的构建，一线装配工人管理工具数量有了大幅下降，由构建前人均近200件下降到集中管理阶段的人均70余件；局部使用智能工具柜管理，再下降到40件左右，下降幅度达到80%。

以某企业××机后机身装配工位为例，实施集中管理前工段工具总配置9578件，集中管理后工段总配置减少到4734件，实施智能工具柜管理系统后工段工具总配置数减少到2352件，大大地节约了生产成本。

图2 人均工具数量比较(件)

4.2 工具借还及清点耗时大幅缩短

在新的管理模式下，工人清点工具耗时有了大幅缩短，模式构建前清点工具耗时平均30分钟左右，缩短到集中管理阶段的10分钟左右，采用智能管理仅需2分钟，耗时平均缩短了93%，使得工具日常清点成为可能。

图3 工具清点耗时(min)

4.3 现场工具管理水平显著提高

通过工具管理新模式的实施，军机装配现场工具管理水平都有了显著提高。以某企业装配车间为例，近年来，再未发生因工具管理问题造成的工具多余物事件，在内外部审核过程中也未发现涉及工具管理的较重大不符合项。生产现场工具管理效能取得显著进步，生产线的装配效率大大提高。智能工具柜的应用，极大地提升了军机装配工具管理的信息化和自动化水平，从单纯的人工管理到完全自助形式的智能化管理阶段，无论是从管理理念还是管理手段都是一个质的飞跃。

5 结束语

科技发展日新月异，伴随着各类数据采集系统、识别系统、分析系统的应用，军机部件装配现场工具管理从传统管理到集中管理，从人工管理到智能化管理，都将大大改变现有工具管理现状，更加适应军机装配生产线的使用要求。未来航空企业的军机装配必将实现脉动式流水线生产，按装配工位配置工具工人不再保管工具是大势所趋。按照脉动式装配流水线生产进行的工具配置管理以及与之相适应的物料保障、技术保障、信息化集成管理等必将大大提升装配效率、缩短装配周期、提高装配质量，实现航空企业军机装配质的飞跃。