飞机的精益装配流程优化研究

任向阳 汪小雨 原蒙

摘要：当前我国在航空制造业中取得了相当卓越的发展成果，这得益于我国互联网信息技术的发展和高精尖技术的不断进步，与此同时，航空航天事业也面临着新的发展机遇与挑战。飞机机身装配的生产过程相对而言较为复杂，而对各个部件的质量和装配完整后的总成品质量要求也非常高，本文就飞机装配中如何进行精益化的装配流程优化进行分析，以供参考。

关键词：飞机装配 精益化生产 数字化建设评价指标体系虚拟装配技术数字化装配

飞机的机身装配需要通过许多部门共同协调完成，不仅使用到的各类零部件与操作工艺复杂多样，整个装配流程也明显区别于普通的装配制造，这就使得飞机装配的各个环节都是“牵一发而动全身”。正因如此，精益化生产的思想才更要应用到飞机装配中，以此来提高飞机装配的效率和质量，进而使飞机装配的流程得到精简与优化，为航空工业发展提供更优质的飞机装配成果。

1精益化生产

精益化生产是一種在生产中通过尽可能对生产的每一个环节进行精细化的严格控制而非不断增加生产要素投入来实现经济利益的最大化的生产管理方式。使用精益化生产能够在生产中尽可能规避原材料与人力、物力的浪费，其关键在于在最适宜的生产时间将原料投入生产，从而使生产中的每一个环节得到更加严格细致的管控。这种生产管理方式是由批量式大规模生产和单位产品小规模生产两种生产模式结合演变而来的，集合了两种不同生产模式的优势，以此来达到在大批量、大规模的生产作业中对成本和质量综合控制的目的。在飞机装配中，采用精益化生产的理念不仅符合飞机装配的生产加工特点，也适应现代化航天工业发展的改进。

2飞机装配中精益化管理遇到的阻碍

2.1工艺标准体系不完整

随着社会的发展，对航空制造企业的质量安全保障也提出了更多新的要求，但由于许多航空制造企业中设置的工艺标准体系过于单一，没有针对不同机型和不同的零部件型号进行区分，仅仅采用一套行业内的统一标准，或是国家颁布的标准进行质量检测与控制，导致零部件的生产质量与检测中存在纰漏。企业工艺标准化管理的内容实用性低，整体来看，无法实际应用在生产线中，这也不符合社会与客户对飞机装配制造业的需求[1]。

2.2数字化建设程度不足

在许多航空制造企业中，飞机装配的生产线上仅仅是片面地使用了数字化的高科技生产设备，而没有对人员进行数字化，信息化的团队建设也没有构建起一套完整的数字化发展体系，缺乏统筹规划与设计，将会导致飞机装配制造的全流程中，不能对各类零部件与不同机型的数据进行规范化管理。

3实施精益化装配流程的举措

3.1精益化生产单元

要想在飞机装配生产中实现精益化生产管理，来对飞机装配的生产流程进行优化，就要将飞机装配的生产线作业人员按照职责与管理手段进行精益单元的划分，以此来为一体化工厂建设塑造一个着力点，这也是符合科学化管理和精益化生产理念的人员管理举措。在这一过程中，要先将生产到交付的全过程中可能出现的典型问题进行深入分析，对各类问题进行归类，并提出相应的解决措施，再将问题根据不同类型下发至不同的单元，最终将解决与防范的措施纳入作业流程之中，使故障发生的可能性在生产过程中被降到最低，进而提升飞机装配的质量。其次是要将生产的计划进行优化，对不同机型不同部件的交付时间达到均衡控制，对于现有机型的生产人员相互之间没有关联的问题，也要进一步解决，使机身装配的全部生产人员相互之间能够产生联系，使生产力资源成为一个整体，从而达到资源利用最大化，将生产计划进行分解，从而打破不同机型生产之间的壁垒。在生产计划完成之后，以现有生产模式为例，对不同机型不同组件的独立装配单元进行精益化管理。根据机型的不同，进行精益化生产的布局调整、零部件配送以及装配流程可视化等操作[2]，从而达到不同的精益化生产单元，相互之间存在完善的流转关系，进而使机身生产工厂能够达到员工积极主动参与创新，不同单元得到不同的精益化装配管理的目的。

精益化生产单元的优化不仅体现在一体化工厂模式的建设上，也体现在飞机实际装配的操作中。在飞机装配的全过程中，对装配系统的生产可靠性要进行几个不同维度的评价，从不同方面共同为飞机装配的安全高效提供保障，这也是精益化生产应用在飞机装配流程优化中的一项重要举措。具体来讲，可以通过系统可靠性、工艺设计、定位系统与制孔系统4个不同的方面来对飞机的生产可靠性进行界定与评价。在飞机生产过程中，将数字化装配系统、数字化监测系统，包括集成与控制等几个不同的系统综合协调起来，通过在主系统下细分子系统的方式来达到飞机装配可靠性逐渐向上级靠拢的目的[3]，从而使飞机装配生产流程更加精益化，这也是通过系统可靠性实现精益化生产的重要举措。而工艺设计方面，则需要对传统的工艺设计模块进行更新与优化，以此来降低飞机装配全过程中的工作量，这也能进一步提高生产线上生产更加复杂的航空产品的能力。定位系统与制孔系统的优化重点在于如何提高数字化程度及数字化技术的覆盖率。定位与制孔是影响飞机完整装配后的实用性能的两大重要指标，数字化技术的使用要与各类新兴的复合型材料共同配合，进而综合提高飞机装配流程的精益化生产程度和装配效率。

3.2转变生产者理念

飞机装配的生产线上，要想组建起精益化的生产团队，就要先对生产人员进行培训，让全部生产者转变生产理念，将精益化生产的思想渗透在生产的各个环节中。许多飞机装配职工的培训与学习相对而言是比较被动的，对于他们来说，飞机装配属于比较单调枯燥的重复性工作，而在精益化生产理念下，要让全体职工主动接受培训，主动学习先进的生产思想和装配流程优化措施。在飞机装配生产中，许多生产人员已经有较长时间的生产经验，对于当前生产线上的精益化生产流程优化也有自己的独到见解，生产者应当鼓励老员工对目前的生产提出优化建议和改良意见，这也有利于技术人员与作业人员加深合作，进一步优化飞机装配的生产流程，精确装配指令。在生产现场，管理者要对装配过程中产生的各项数据信息进行采集与综合分析，以此来对生产线实行更加数字化与精益化的控制，对于飞机装配的流程优化也有重要意义。尤其是生产设备的运行数据、工作人员的信息等，对库存物料和使用零件的数量等信息也要及时留档，以此为生产与装配提供更多可参考的内容。对于飞机装配的管理阶层来讲，应当走出办公室，深入到生产线与装配现场，从而做到及时调整生产计划，及时交工，对生产与装配过程中的各类问题及时作出决策，从而综合提高飞机装配的精益化程度。

3.3团队建设数字化

当前，我国的飞机装配作业更多的依赖人工装配，虽然已经大范围推行了各类先进的数字化设备与互联网信息技术，但随着社会发展，各行各业的数字化技术程度不断提升，在飞机装配制造中要想对装配流程进行精益化的优化，就也离不开数字化团队的建设[4]。例如，自动化打孔设备激光跟踪仪等先进的数字化设备，能够对机身的各类装配部件进行更加精细的测量与生产操作，这样能够大大降低手工装配与手工制造的工作量，降低操作人员的劳动强度，使用设备代替人工后，零部件生产的质量能够显著提高，生产效率也有显著提升，人工成本进一步降低，人为失误造成的质量问题导致的经济损失也就随之减少。数字化的建设也能够提高装配检测的准确性，在精益化生产中，成品检测是提高质量的重要环节，通过数字化检测技术来快速对零部件的外形与装配位置进行及时检测，在装配过程中尽可能地将故障诊断出来，实现了定向检测与实时跟踪的目标。尤其是针对我国飞机装配中容易出现的现场混乱、生产数据管理不良等问题，在飞机装配的生产线上提出系统集成与控制系统能提高零件生产现场与飞机装配现场的管理效率，能够进一步实现管理的数字化、智能化，以提高飞机数字化装配的可靠性与稳定性，也能够进一步实现在精益化生产目标下对飞机装配流程的优化。在生产线内，可以将一部分技术型操作人员组成团队，成立起数字化的研发制造队伍，对这些工作人员进行高科技设备的培训和软件编程能力的培训，通过一定的考核来对每架飞机的数字化装配进行更加精确的操作，从而培养更多数字化技术型人才，为飞机装配的科技化发展打下坚实的人才储备基础。

3.4规范工艺化标准

航空航天企业要通过改革来制定出一套完整的工作标准体系，对员工设置完善可行的监督与激励机制，以此对员工的职责划分进行优化，也能使员工的工作积极性进一步得到提高。通过工作标准体系的优化制定，也能够在生产线上提升飞机装配的工艺标准规范，针对不同型号的装配部件，执行的研发与生产工艺标准也应当有所差异。当前，我国工业制造业的生产技术在不断发展，工业化规范标准也不断得到提高，国家对更多的产品生产提出了新的要求，飞机装配方面，对各类新兴的高科技复合材料与其他精细化生产原件的工艺标准也提出了更高的规范化标准，这就需要航空企业在质检以及品控和原件研发检测方面也要加快改革，制定并实施新的规范标准。生产与研发线上的工艺标准提升与工作人员的工作标准体系制定是直接产生关联的，企业要重视这两个规范化体系的设置，以此来有效提升飞机装配中的精益化生产操作，同时促进企业的核心竞争力提升，为飞机装配制造生产线提供更多的创新理念，进而全面提高飞机装配的精益化程度。

3.5精益化生产管控

在飞机装配生产线上，要合理使用现代化的互联网信息技术，以及各类数字化管理手段，对生产线的整个装配流程进行实时的监控与智能化的感知，通过布置不同的检测设备与检测标准，来对生产的每一个环节进行精益化的控制。一旦生产中的某一环节出现问题，也可以通过这样的管控体系，及时反馈到相应的生产部门，技术人员与生产人员都能及时掌握生产线上的生产状态，并在第一时间解决出现的故障与问题。对飞机装配过程进行数字化的管控也是精益生产的一大重点管理内容，首先要在生产线上使用更加先进的装配组件的动态可视化工作状态建模技术，并结合生产与装配的实际需求，及时对生产线进行生产计划的更新与调整，以此确保装配时有足量的适用零部件可供使用。其次是在生产车间中实行更加柔性化的管理，对工作人员的调度要更加动态化，确保人力资源在整个生产过程中能够真正地流动起来，这样的车间管控模式尤其适用于飞机生产装配的批量少但型号较多的装配生产线，这样能够保证生产线在生产过程中不断满足飞机装配中需要的一些更加关键的目标性能[5]。

3.6使用虛拟装配技术

整体来看，飞机装配的流程是由零件到组件再到部件最终组装成整机，这一过程中需要大量的飞机零件，不同零件使用不同的图纸，且由于飞机装配本身需要大量的人力操作，受到零件误差、工装制造误差等多重因素的影响，在装配过程中出现的误差往往关系重大，而虚拟装配技术能够在零件投入使用之前，通过虚拟模仿软件对零件的实际装配进行模拟，以此来及时排除潜在的风险。目前主流使用的虚拟装配技术需要几种不同的软件共同合作来呈现最终效果，如Delmia软件、 Pro/E、Solidworks、UG、Flexsim等。一些特殊部位的工作环境，如空间狭小的钻孔、铆接、螺接、涂胶等工作，可利用Delmia人机工程来进行仿真，设定具体参数，模拟真实生产现场情况，提前发现并解决问题[6]。在精益化生产的流程优化影响下，虚拟装配技术得到了越来越广泛的使用，数字化的测量技术与数据信息分析处理技术也促使飞机装配流程不断得到优化，飞机装配全过程中的失误与风险被大大降低。

4精益化生产流程优化的成果

4.1提升项目收益

在飞机装配中进行精益化的生产线管理，能够缩短机身装配的零部件生产能力，使机身装配的整体流程精简化，进而极大地缩短装配的生产周期，这也能保证飞机机身的交付变得更加准时，不同型号的机身装配交付时间也变得更加均衡。这样一来，飞机装配过程中许多环节的成本被进一步优化且精益化处理，与此同时，飞机装配的质量也得到了提升，进而使得飞机装配能够取得更多的项目收益。这也是精益化生产线管理在不同种类飞机装配与不同型号部件的生产中都能得到推广的优势所在，它能进一步提高飞机装配的技术基础，拉动机身装配工厂的经济效益。

4.2提升生产效率

在许多飞机的大型零部件生产与装配中，都存在着大量的制孔工作，传统的制孔工作依赖人工完成，孔的间距、孔的大小与孔的位置都依赖人工测量，容易造成较大的误差。而更换为机械化制孔后，这种误差被极大地缩小了，飞机装配的质量有了保障，人力、物力成本也得到了缩减。通过数字化设备的使用，极大地提高了飞机大部件装配中的技术生产力，制孔效率得到了极大的提高，零部件生产与装配的效率也得到了很大的提高。

5结语

总而言之，现代航空航天事业的发展需要从细节做起，飞机装配的精益化生产是提高飞机装配作业生产效率与飞机装配质量的重要保障，也是不断优化飞机装配流程，实现飞机装配管理水平提升的重要途径。新时代背景下，航空航天工业发展有了许多新的需求，为此更应当在飞机装配这样的基础环节中执行更加精细化的工业生产工艺化标准，为航天事业的长远发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1]舒云菲，许杨玲.面向精益制造的飞机系统装配标准化作业体系构建与实践[J].现代制造技术与装备，2020（2）：175-177.

[2]  喻培伦.飞机的精益装配流程优化研究[J].工程技术研究，2018（5）：31-33.

[3]  龙青.飞机数字化装配生产系统可靠性评价研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2020.

[4]刘展展.飞机装配工装与工装设计的关键技术[J].经济技术协作信息，2020（2）：90.

[5]李依林.民机数字化装配生产现场的管控系统研究[D].南京：南京航空航天大学，2018.

[6]张庆辉.虚拟装配技术在飞机装配中的应用[J].机电信息，2018（36）：97-98.