民用飛機裝配生產線工裝產能評估研究

□ 林祖?zhèn)?/p>

上海飛機制造有限公司 上海 200436

1 研究背景

隨著民用航空產品需求的不斷增長,飛機裝配系統(tǒng)承擔了越來越繁重的生產任務,對系統(tǒng)的產能輸出要求也日益提高。與此同時,準時化、脈動化、節(jié)拍化等精益生產模式逐漸從簡單工業(yè)產品推廣至飛機制造業(yè),飛機裝配系統(tǒng)的生產組織模式發(fā)生了大幅變化,對飛機裝配系統(tǒng)產能的準確分析預測、優(yōu)化提升、成本控制提出了更高要求[1]。

現階段,我國航空制造企業(yè)對飛機裝配系統(tǒng)產能分析及優(yōu)化的方法相對簡單,方法的有效性與時效性主要依賴于生產管理人員和技術人員的經驗水平、統(tǒng)計分析能力。

飛機裝配系統(tǒng)的運行過程受到現場資源、生產環(huán)境、生產組織管理方法等諸多因素的影響與制約,現場資源包括工人操作水平、工裝工具資源、物料配套資源等。隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴大,合理選取并描述以上因素對系統(tǒng)產能的定量化影響通常較為困難。因此,針對結構布局已確定、完成設計定型后的飛機裝配系統(tǒng),準確提取和量化影響系統(tǒng)產能的關鍵控制量,建立系統(tǒng)產能分析和優(yōu)化的模型、方法,描述系統(tǒng)的運行狀態(tài),合理優(yōu)化控制系統(tǒng)的產能日益重要[1-2]。

在上述背景下,筆者以民用飛機裝配生產線的工裝產能評估為對象,以優(yōu)化系統(tǒng)的工裝產能為目標,重點研究裝配系統(tǒng)工裝產能建模、產能動態(tài)分析、工裝資源配套測算等問題,形成一套合理、可用的分析方法,為工裝資源評估和測算提供有力支撐[3],以實現匹配產能目標需求的工裝資源精準測算。

2 研究對象

工裝是產品制造過程中所用的各種工具的總稱,用于保證所制造產品的質量,提高生產效率,是產品制造過程中不可缺少的一種重要輔助產品。隨著民用航空產品對質量和產能要求的持續(xù)提高,制造商為了提高產品的競爭力,不斷加強對工裝質量和產能管控,使工裝全壽命周期的每一個環(huán)節(jié)都處于受控狀態(tài)[4],應用工裝制造的產品能夠達到和滿足設計圖紙、技術條件、產能目標、生產成本的各項要求。

在民用飛機裝配生產線中,工裝的品種多,壽命周期長,涉及范圍廣,幾乎遍布生產過程的各個角落。對工裝進行管控,尤其是對工裝數量及產能進行管控,對于民用航空產品的生產速率和成本管控而言具有重要意義[5]。

3 研究方法

根據民用飛機裝配生產線的技術特點,對所需裝配工裝進行分類,建立不同類型的裝配工裝產能測算數學模型,搜集數學模型中分析計算所需的各類數據,開展裝配工裝產能測算,為裝配工裝產能分析和測算提供重要依據[6-7]。

4 裝配工裝分類

根據民用飛機裝配生產線的特點,考慮裝配工裝產能測算的實際情況,將民用飛機裝配生產線工裝主要分為四類[8]。

(1)大型裝配型架。主要指基于生產節(jié)拍的大型裝配型架,包含對接型架、架外裝配型架。

(2)按使用天數的小型裝配工裝。主要指小型部件裝配型架、保護工裝等。

(3)按小時的小型裝配工裝。主要指定位工裝、協調工裝、檢驗工裝、吊具等。

(4)設備類工裝。主要指產品測試設備類工裝,包含儀器精度類工裝、污染試驗類工裝等。

5 裝配工裝產能評估模型

針對上述四類工裝,結合生產實際情況,主要采用工作量負荷法建立裝配工裝產能測算模型。

(1)大型裝配型架及按使用天數的小型裝配工裝產能測算模型。

根據現有大型裝配型架與按使用天數的小型裝配工裝數量,以及工裝單班使用天數、班制、工裝可用率等參數,計算基于現有工裝數量可以實現的年產架份N1,為:

N1=am1k1Tw1/Ts

(1)

式中:a為現有大型裝配型架及按使用天數的小型裝配工裝數量;Tw1為年工裝可使用天數;Ts為工裝單班使用天數;m1為班制;k1為工裝可用率。

按架份定檢的幾何尺寸類工裝,工裝可用率為0.85。按周期定檢的幾何尺寸類工裝,工裝可用率為0.9。載荷試驗類工裝,工裝可用率為0.9。無需定檢只需日?；攫B(yǎng)護的工裝,工裝可用率為0.95。

(2)按小時的小型裝配工裝及設備類工裝產能測算模型。

根據現有按小時的小型裝配工裝與設備類工裝數量,以及含工裝的單個裝配指令工作周期、班制、工裝可用率等參數,計算基于現有工裝數量可以實現的年產架份N2,為:

N2=8bm2k2Tw2/∑Ti

(2)

式中:b為現有按小時的小型裝配工裝及設備類工裝數量;Ti為含工裝的單個裝配指令工作周期;∑Ti為工裝單架份總工作周期;m2為班制;Tw2為年工裝可使用天數;k2為工裝可用率。

按架份定檢的幾何尺寸類工裝,工裝可用率為0.85。儀器精度類工裝,工裝可用率為0.85。污染試驗類工裝,工裝可用率為0.85。按周期定檢的幾何尺寸類工裝,工裝可用率為0.9。載荷試驗類工裝,工裝可用率為0.9。無需定檢只需日?；攫B(yǎng)護的工裝,工裝可用率為0.95。

6 應用案例

按前述四類裝配工裝建立兩類產能評估模型,以某民用飛機裝配生產線為例,對生產線的裝配工裝產能進行評估測算[9]。

02、03工位的裝配工裝產能評估結果見表1。

表1 工位裝配工裝產能評估結果

采用木桶效應理論,某個工位中產能最低的裝配工裝決定該工位具備的最大產能,整個生產線中產能最低的工位決定該生產線具備的最大產能[10]。

N=Min(Ni)

(3)

式中:N為生產線可實現的年產架份;Ni為第i個工位可實現的年產架份。

裝配生產線各工位工裝產能評估結果見表2。

表2 裝配生產線各工位工裝產能評估結果

根據工裝產能評估結果可知,整個生產線中02工位的年產架份最低,為69架份。因此,整條生產線的工裝具備最高年產69架份的能力。根據目標產能需求情況,可有針對性地增加部分短板裝配工裝的數量,進一步滿足目標產能需求。

另外,在新型號飛機裝配生產線設計規(guī)劃階段,也可以采用上述工裝產能評估模型,對工裝的投入數量和投入成本進行預先規(guī)劃,合理投入工裝,控制生產成本[11]。

7 結束語

筆者對民用飛機裝配生產線工裝總體情況進行了介紹,通過建立工裝產能測算數學模型,對民用飛機裝配生產線的產線規(guī)劃、產能提升、工裝擴充進行測算和評估,實現裝配工裝產能的量化評估,進一步提高裝配工裝資源的利用效能,實現降本、增效、提質的目標。