脉动装配生产线的应用与发展

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1、脉动装配生产线的应用与发展姓名：王思凡 班级：机 13-3 学号：绪论随着商用飞机的需求量急剧增长，军用飞机的研制任务增多，传 统的机库式（停车场式）飞机装配模式已无法适 应现代飞机制造的 要求，很多世界级飞机制造商都对飞机装配生产线作了重大研究。在 这种背景下，一种先进的飞机脉动装配生产线应运而生。关键词：脉动式生产线、精确生产正文脉动装配生产线改变了传统飞机的装配模式，作为先进飞机制造 技术的典型代表，有其独特的优势：首先，由于整条生产线分工明确 细致，工作量单一重复，生产效率比较高；其次，生产线上配备了专 业的自动化设备和先进的供给线，自动化程度高；最后，装配线过程 流畅，不会产生挤压或

2、脱节。但是单一、重复及固定的生产模式无法 有效适应需求多 变、机型多、产量少的飞机生产现状。国内外应用情况 波音公司在 2000 年建立了首条 脉动总装线， 并应用到阿帕奇直升机 的制造，随着飞机脉动总装线的优势日益明 显，波音公司扩大了对它的应用，在波音737、波音 757、波音 777 等机型移动式装配生产线的基础上，为波音 787 建立了最先进的脉动式总装线。在科技高速发展的今天，现代飞机制造的环境发生了变化。随着 商 用飞机的需求量急剧增长，军用飞机 的研制任务增多，传统的机 库式（停车场式）飞机装配模式已无法适应 现代飞机制造的要求， 很多世界级飞机制造商都对飞机装配生产线作了重大研

3、究。在这种背 景下，一种先进的飞机脉动装配生产线应运而生。概念及特点脉动装配生产线最初从 Ford 公司的 移动式汽车生产线衍生而 来，是连续 移动装配生产线的过渡阶段，不同的是脉动装配生产线 可以设定缓冲时 间，对生产节拍要求不高，当生产某个环节出现问 题时，整个生产线可以 不移动，或留给下个站位去解决，当飞机的 装配工作全部完成时，生产线就脉动一次。整条生产线由 4 部分 组 成：脉动主体、物流供给系统、可视化管理系统、技术支持。（1）脉 动主体：站位设施、对接 定位设备、可移动的装配设备等。（2）物 流供给系统：AGV车、完 备的配套和配送系统。（3）可视化管理 系统：现场可视化系统、

4、ERP 与 MES 无缝融合的信息管理系统、工 作现场的固定和移动终端。 （ 4）技术支持：质量保障、生产现场问 题应急处理。波音在脉动式总装线上的成功 带动了其他飞机制造商。洛克希 德马丁公司在20032004年建成了 F-35的脉动式总装线，目前又 在建 立F-35各个大部件的集成装配线，到2016年F-35的总装线将 达到每 天交付一架的水平；意大利的阿古斯特维斯特兰公司在英国 的约维尔工厂于 2011 年为它 的 W159 型武装直升机建立了脉动 式装配线；加拿大庞巴迪公司为它 的 C100 系列新机建立脉动式装 配线，将于 2016 年运行。我国飞机装配生产的技术水平也在不断提高，自

5、主创新的基础上 紧紧把握世界先进飞机制造技术的 发展方向。中航工业西飞建成了 国内首条飞机总装脉动式生产线，从立项到最终建成，经历了 5年的 调研论证与动工建设，2010 年 5 月基本建成并正式投入使用，实现 国内飞机制造水平的显著提升；洪都公司 目前正开展 L15 飞机总装 脉动生产线的工程项目。脉动装配生产线是国外先进飞机制造企业广 泛采用的生产组织模式，是波音、 空客等飞机制造商多年的生产经 验积累而形成的有效飞机生产方式。脉动生产线充分展现了技术创新 和管理创新的高度结合，为飞机装配建立了一种全新的生产模式，带 动了飞机生产过程的管理创新。脉动装配线的发展趋势脉动装配生产线很好地继承

6、了汽车移动式生产线的思路，在飞机 制 造企业实现成功应用并取得了一系 列成果经验；因此，其他领域 的军工 生产企业对脉动装配生产线开始深 入研究，在航空工业的多 个领域扩展 了脉动式装配生产线的应用。主要 有以下 4 个方面的 发展：（1）从飞机向其他产品发展。波音公司最先尝试把脉动装配 线 引入到军工产品制造的其他领域。 2008 年波音为美国军方新一代 GPS 制造卫星建成了脉动装配线，尽管总 共只承担了 12颗卫星的制 造任务，而仅仅在第 4 颗星的制造才能用上 脉动装配线，但是波音 还是在极小 批量、极复杂的产品生产中，成功地 运用了脉动装配线。 法国的斯奈克玛公司改变了传统的继 承

7、GE 在立式固定机架上“穿 糖葫芦”式的总装过程，在 2011 年实现 了 CFM56 发动机的脉动装 配，减少装配周期 35%，这条脉动装配线也将 用于 LEAP 发动机的 装配。巴布科克国际(Babcock International)是英国仅次于BAE和 RR 的第三大军工 企业，它在生产豺式巡逻车中采用了由 12 个站位 组成的脉动生产线并配有脉动生产管理系统，达到日产 1辆 的水平。 脉动装配线在军工制造领 域的广泛应用，彻底打破了航空和复杂军 工生产不能采用流水线生产的 制约，为发展航空工业的生产力提供 了无限的可能。( 2)从总装向部件延伸。近两年关于飞机部件装配采 用脉动生 产

8、线的报道逐渐增多，并且 有部件脉动装配线优先于总装配线 建设 的趋势。如在生产C-17运输机的发动机悬架时，采用脉动装配线减 少装配周期 20%，降低成本 10%。波 音 787 复合材料结构的水平尾 翼和垂直尾翼的脉动生产线、空客A350的复合材料机身蒙皮壁板的 脉动生产线 也陆续投入使用。因为部件采用脉 动装配时受企业外部 供应链影响较 小、易于成功、见效快，也成为近来部 件脉动装配生 产线发展较快的原因。(3)从制造向维修延伸。 2003 年英国空军和英国宇航 BAE 引 入脉动线使“鹞”式飞机的修 理和维护周转时间减少到 75%，节省 成本的 25%，显著地提高了飞机的出 勤率。 20

9、05 年美国波音公司 在进行 KC-135 运输机的返厂维修中，使用 脉动生产线将维修周期 减少了 18%，从而获得了美国的精益优秀奖。德 国汉莎航空于 2010 年建成 CFM/ V2500 发动机的精益脉动线进行发 动机的分解 / 检 修和重装，大修周期 从 60 多天减少到 45 天 。另外英国 在维修 “阿帕奇”直升机中，也采用了脉动线。航空产品的修理和维护 是 手工作业最多、不确定性最严重的 领域。在飞机和飞机发动机的修 理 和维护中采用脉动式装配线是航空 工业特有的创新。(4) 向自动化、集成化发展。 最近10 年航空制造技术，特别 是基于MBD模型的数字制造技术有了突破性发展。M

10、BD模型在产 品全 生命周期的贯彻，简化了制造、测量和检验、数据采集的过程， 更有利于 智能化和自动化设备的利用。现行 的脉动装配线的装配过 程仍然以手工为主。从汽车生产自动化移植到 飞机制造的“集成装 配线(Integrated Assembly Line , IAL)”是目前最先进 的飞机制造技 术。集成装配线 IAL 实际上就是一种自动化、智能化的脉动装配线。 它最大化地使用机器人 和自动化设备，为飞机生产提供更加 强大的 制造和装配能力，实现用手工 方法很难达到的严格质量要求，并提 供了一个更有效率的装配环境。集 成装配线包括自动化的装配工装 系 统、运输系统和制造系统，对全部设备通过

11、工厂的通讯系统进行 集中的 和无线的控制。 IAL 的核心是一组 精确制导的自动引导车 AGV,它将 装配的构件、工具和其他一切必要的准备从一个工作站 移动到下一个。 2012 年 410 月， F-35 的大部件分 包商诺斯罗 普格鲁门和BAE分别 宣布了它们的“集成装配线”开始运 行， 并开始交付在IAL生产的中机 身和后机身部件。2013年F-35的水平 尾翼和垂直尾翼的组装也将在 IAL 上进行。 IAL 成为美国达到每天 生产一架 F-35 的不可缺少的措施。对脉动装配线发展的思考在飞机生产中采用脉动装配线是世界 主流的发展趋势，也是我国飞机制造技术发展必须经历的阶段。 脉 动式装配

12、线最初的意图是让飞机运动起来，如同汽车装配线一样高效 率、低成本地制造飞机，满足某一阶段市场或战争对某种飞机的集中 需 求。但是从理论上说，传统的大规模生产过细分工的装配线是不 适合构型变化多端的飞机生产的，解决这一矛盾的主要方法是：采用 精益制造原则和方法；将装配作业均衡地分解到适当规模的不多的几 个站位上完成；采用柔性化和大规模定制生产方式和生产设备。所以，对脉动装配线的认识一定要和大规模汽车移动生产线区分 开来。采用脉动装配线会产生一种新的生产模式，如建立由总装按一 定节拍拉动整个企业活动的新的生产秩序。整个企业在总装配生产的 拉动下，精准、高质量的协同工作；形成 尽可能减少浪费、高效率

13、、 高增值比的工作过程，使飞机装配周期大幅度 缩短，成本得到有效 控制；简化整个企业的计划管理和生产现场排序，使管理人员有更多 的精力保证部门之间的协同和去处理例外问题；装配 作业采用标准 化工作、自主的质量保 证制度，比传统总装方式工人分工较 细等， 提高了整个企业各个环节的工 作质量；激发所有的人员建立新的 工 作责任感和协同确保总装配节拍 的激情，形成紧张有序的新的企业 文 化。同时，脉动装配线也是建立在现 代先进制造理论和管理思想 基础上 的，如精益思想和方法、柔性制造理 论、大规模定制生产理 论、数字制造、自动化和智能制造等。 国内飞机制造企业建立和应 用 脉动装配线任重道远，其应用

14、环境和 建线时必须注意的几个问题 首先，生产大纲明确。对前途不 明朗和生产任务不确定的型号，不 宜 建立移动式装配线。波音 717 就出现对需求量预测不正确而飞机 下马， 总装配线只运行了不到一年的时间。 第二，飞机的总产量与 建立脉动 装配线的周期和成本要平衡。建线 需要周期，花费成本， 线刚建成飞机 就停产了，显然建线就没有意义。波 音的卫星脉动生 产线仅仅用来建造 12 颗星，但是每颗星的建造周期长； P-8A 海上 预警机总产量也就 100 架 左右，波音都为它们建立了移动装配 线。 实际上，在确定建线之前都经过 很长时间的论证和权衡，洛克希 德马丁公司在2002年为能否采用脉动装配进

15、行了长达8个月 的争论。 第三，有精益制造的思想和技术。建立脉动飞机装配线最 大的问 题是企业需要有较好的精益制造的 基础，企业领导班子有对 精益思想理解和信仰。必须有应用各种精益方法的积累，如拉式计划 管理、均衡生产、单件流、价值流分析、标准化工作、JIT配送、精 益的自主质量管理 方式等。 第四，解决好脉动装配线设计的技术问 题。脉动装配线的建设是一个复杂的制造系统设计的项目。从价值流 分析、新系统设计、到部装分支的建设以及配套的可视化和信息 化 等，是一个涉及整个企业的系统工程。需要预先规划好，不要陆续的 “补 课”。 第五，注重飞机装配线的全局性。脉动装配线不是总装 车间或分部自己的事

16、，而是整个企业的生产管理和运作方式的变革。 不能靠一个部门冷冷清清的建设，而是由整个企业的意志和协同精神 所支撑。最后，做好脉动总装与脉动部装的权衡。目前来看世界各国 多数采用的是脉动总装线，他们都具备完善的全球供应链，可以很好 地运行脉动总装线；而国内的成品件、原材料等供应环节不够完善。中国航空企业在介入脉动装配时，不妨从相对容易实现的脉动部件装 配线入手。建立脉动装配线是飞机制造技术发展的必然趋势，是适应现代飞 机 制造技术发展的必要需求，同时也是 提高整个国家的飞机制造水 平和加速飞机研制过程的主要举措。参考文献1 陈绍文 . 精益制造和飞机移动式装 配线 . 航空制造技术， 2011(16):34-37.2 王琰.飞机总装移动装配线作业调度优化研究D 上海：上 海交通大学，2012.3 范玉青 . 波音 787 飞机总装配线及 其特点 . 航空制造技 术，2011(23/24):38-42. (责编 深蓝)