面向產(chǎn)品，打造航天產(chǎn)品柔性數(shù)字化生產(chǎn)線(xiàn)

◎首都航天機(jī)械公司 霍家琦 王賀 丁志強(qiáng) 仵永亮 王佳

面向產(chǎn)品，打造航天產(chǎn)品柔性數(shù)字化生產(chǎn)線(xiàn)

◎首都航天機(jī)械公司 霍家琦 王賀 丁志強(qiáng) 仵永亮 王佳

圍繞“一千種一件”航天特色的制造模式，為解決型號(hào)生產(chǎn)能力瓶頸和短線(xiàn)環(huán)節(jié)，闡述了如何借助“兩化”融合理念建設(shè)航天產(chǎn)品柔性數(shù)字化生產(chǎn)線(xiàn)，以及在示范線(xiàn)建設(shè)過(guò)程中推行的一系列措施。

當(dāng)前，制造業(yè)正面臨新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，工業(yè)4.0、“兩化”融合、中國(guó)制造2025等一系列新的戰(zhàn)略方針相繼出臺(tái)。另一方面，航天型號(hào)產(chǎn)品任務(wù)激增，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前任務(wù)的需求。

首都航天機(jī)械公司作為我國(guó)規(guī)模最大的航天產(chǎn)品總裝集成制造企業(yè)，在當(dāng)前嚴(yán)峻形勢(shì)下，深入分析航天產(chǎn)品及制造模式特點(diǎn)，思考企業(yè)自身的發(fā)展問(wèn)題，通過(guò)建設(shè)數(shù)字化柔性生產(chǎn)線(xiàn)提升制造能力，加速企業(yè)轉(zhuǎn)型。

一、數(shù)字化柔性生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)

為促進(jìn)“兩化”融合和產(chǎn)品化工作開(kāi)展，系統(tǒng)推進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)，確保工作規(guī)范、有序地開(kāi)展，公司召開(kāi)了數(shù)字化生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)啟動(dòng)會(huì)，并成立了生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組及工作組(見(jiàn)圖1)。

針對(duì) “多品種、小批量”的航天產(chǎn)品特點(diǎn)及“研制與批生產(chǎn)并存”的制造模式，需要建設(shè)航天產(chǎn)品柔性生產(chǎn)線(xiàn)。

1.艙體殼段柔性數(shù)字化生產(chǎn)線(xiàn)

面向35個(gè)型號(hào)85種殼體，建立典型數(shù)字化示范生產(chǎn)線(xiàn)，形成研制批生產(chǎn)柔性制造模式，系統(tǒng)解決生產(chǎn)瓶頸問(wèn)題，有效縮短加工時(shí)間30%左右，提升加工效率50%左右，預(yù)計(jì)年產(chǎn)能提高33.3%以上。

深化制造過(guò)程管理系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工藝文件、質(zhì)量信息、任務(wù)信息以及制造資源等信息的綜合集成和應(yīng)用。充分發(fā)揮了柔性單元化生產(chǎn)的效率優(yōu)勢(shì)，研究混合生產(chǎn)模式下的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度及制造資源優(yōu)化配置、生產(chǎn)突發(fā)事件驅(qū)動(dòng)的車(chē)間作業(yè)動(dòng)態(tài)調(diào)度技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)任務(wù)、工藝調(diào)整、執(zhí)行偏差、生產(chǎn)準(zhǔn)備等層次突發(fā)事件的快速、柔性響應(yīng)。構(gòu)建了可視化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)據(jù)信息動(dòng)態(tài)顯示和實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.再入飛行器集成制造數(shù)字化生產(chǎn)線(xiàn)

面向產(chǎn)品，基于流程，通過(guò)產(chǎn)品歸類(lèi)成組，劃分了錐殼機(jī)加單元、錐殼裝配單元、兩艙裝配單元、小組件類(lèi)裝配單元、總裝測(cè)試單元，制定了貫穿“機(jī)加、部裝、總裝、測(cè)試”全過(guò)程的再入飛行器柔性生產(chǎn)線(xiàn)總體方案，規(guī)劃形成了智能化加工、自動(dòng)化存儲(chǔ)、數(shù)字化裝配、柔性化對(duì)接及全方位管控的總體建設(shè)思路。后續(xù)，將實(shí)現(xiàn)再入飛行器產(chǎn)品機(jī)加—部裝—總裝全過(guò)程集成制造，全面提升再入飛行器制造水平。

3.鈑金加工數(shù)字化生產(chǎn)線(xiàn)

構(gòu)建以產(chǎn)品為導(dǎo)向、以單元為基礎(chǔ)的管理模式，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分類(lèi)梳理，組建了瓜瓣和頂蓋成形、旋壓成形等9個(gè)加工單元。通過(guò)廠(chǎng)房改造及現(xiàn)場(chǎng)管理，解決鈑金加工現(xiàn)場(chǎng)臟亂差的現(xiàn)象。從產(chǎn)品化、工藝改進(jìn)和優(yōu)化、手工工藝替代3個(gè)方面深入開(kāi)展工藝優(yōu)化:優(yōu)化工序，將瓜瓣產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間縮短了約5個(gè)小時(shí);研究制定了運(yùn)載火箭產(chǎn)品組批生產(chǎn)管理辦法，并在現(xiàn)役運(yùn)載火箭瓜瓣和壁板零件上進(jìn)行了應(yīng)用試點(diǎn)，將375個(gè)零件圖號(hào)整合形成47項(xiàng)預(yù)制件，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了首批預(yù)制件的組批投產(chǎn)。通過(guò)推進(jìn)工裝“模塊化、序列化、標(biāo)準(zhǔn)化”設(shè)計(jì)，約束和規(guī)范工裝設(shè)計(jì)行為，針對(duì)瓶頸產(chǎn)品板材框成形過(guò)程開(kāi)展了通用化、柔性滾閘成形工藝裝備的研發(fā)，有力地支撐了鈑金柔性化生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)。

4.泵閥數(shù)字化柔性制造生產(chǎn)線(xiàn)

面向產(chǎn)品制造，基于單元化布局思路，形成了活門(mén)小殼體、活門(mén)大殼體、活門(mén)軸、渦輪泵軸、渦輪泵殼體5個(gè)加工單元。通過(guò)誘導(dǎo)輪等典型產(chǎn)品加工工藝優(yōu)化，生產(chǎn)效率由6天/件提高到1.5天/件，產(chǎn)品質(zhì)量一致性得到有效保障。借助信息化管理手段，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)進(jìn)度信息的透明化管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控，大幅提升了泵閥產(chǎn)品機(jī)械加工水平，產(chǎn)能由11.2萬(wàn)件/年提高至15萬(wàn)件/年。建立了“一人多工位”等柔性管理模式，通過(guò)操作者多工位操作，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備和人員的柔性化管理，充分挖掘了設(shè)備和人員的最大潛能，提高了加工效率。通過(guò)構(gòu)建機(jī)器人柔性、自動(dòng)化上下料系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了不同類(lèi)型、規(guī)格產(chǎn)品的自動(dòng)化裝夾，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)能力、加工質(zhì)量和效率的有效提升。

二、取得的成果

1.面向產(chǎn)品、基于流程的單元制造模式的推廣

在生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)過(guò)程中，始終以面向產(chǎn)品、基于流程為原則。以鈑金加工生產(chǎn)線(xiàn)為例，對(duì)成形工藝相似和設(shè)備相同的產(chǎn)品進(jìn)行分析，組建了瓜瓣和頂蓋成形、壁板成形、型材框成形、板材框成形、噴管管子、膜片加工等9個(gè)加工單元，為后續(xù)產(chǎn)品工藝的固化和生產(chǎn)管理的提升奠定基礎(chǔ)。

2.自動(dòng)化、智能化裝備的升級(jí)改造

在典型瓶頸環(huán)節(jié)，建設(shè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，提高生產(chǎn)效率。中小型標(biāo)準(zhǔn)件的自動(dòng)滾鍍生產(chǎn)線(xiàn)，集除油、沖洗、弱腐蝕、中和、電鍍等工序?yàn)橐惑w，實(shí)現(xiàn)了槽液自動(dòng)加溫、保溫和電流、溶液等信息的自動(dòng)化采集，完全實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)件電鍍的全自動(dòng)化加工，大幅度提升了生產(chǎn)效率，可以實(shí)現(xiàn)每30分鐘加工1萬(wàn)件產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)奏。

3.工藝優(yōu)化、固化保證了產(chǎn)品可靠性和一致性

以航天殼段產(chǎn)品一鍵式智能加工為例，通過(guò)工藝流程、方法的優(yōu)化，避免了人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)了一鍵式操作，加工效率由1件/24小時(shí)提高至1件/8小時(shí)，合格率100%。渦輪泵誘導(dǎo)輪以前完全依靠手工修挫的方式，經(jīng)常導(dǎo)致整批產(chǎn)品試驗(yàn)不合格報(bào)廢，改為一鍵式數(shù)控加工后大幅度提高了該產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和合格率。

4.改進(jìn)管理模式，適應(yīng)生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)

探索“一人多機(jī)”、面向單元的任務(wù)評(píng)價(jià)體制等管理模式。建立適用于單元建設(shè)的績(jī)效度量方法、薪酬分配制度、獎(jiǎng)懲激勵(lì)措施、激勵(lì)考核模式等，激發(fā)員工積極性，讓員工盡快適應(yīng)生產(chǎn)線(xiàn)，將生產(chǎn)線(xiàn)的作用充分發(fā)揮出來(lái)。

5.實(shí)施信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)透明管控

結(jié)合典型產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的建設(shè)，開(kāi)發(fā)實(shí)施產(chǎn)品編碼系統(tǒng)及車(chē)間生產(chǎn)管理系統(tǒng)，使生產(chǎn)情況更加透明、清晰，以方便管理人員指揮生產(chǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行及任務(wù)的分配更加科學(xué)、合理，提升產(chǎn)品制造能力，促進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)的高效運(yùn)行。

通過(guò)典型產(chǎn)品數(shù)字化柔性生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)，探索適合“一千種一件”航天特色的制造模式，系統(tǒng)解決生產(chǎn)能力瓶頸問(wèn)題，深入挖潛現(xiàn)有能力，以增量投入帶動(dòng)存量?jī)?yōu)化，促進(jìn)車(chē)間生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，為未來(lái)全面建設(shè)完成航天數(shù)字化工廠(chǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。