退休后,闲来无事,不喜欢麻将桌上推牌九,不喜欢垂钓碧溪上消磨时光,也不喜欢东逛西游扯闲篇,更不喜欢公园广场聚堆凑热闹。
一个人的独善其身就觉得十分满足啦,一杯茶或者一杯挂耳咖啡袅袅香味淡淡成室云;一些早就买来,在书架上休息了多年的闲书成了我的手中的常客;一支快要磨秃了的毛笔随着龙飞凤舞在旧报纸上挥洒;一个珍爱的笔记本电脑屏幕上一篇篇永远写不完的小文在文件夹里堆砌;偶尔,也会受邀来到中国的大江南北,走访中国的航空制造企业,新朋老友见面话题多多,因为我这个年龄与在职人员毫无竞争利用冲突,所以,他们知道我在飞机制造方面有深刻体会,就会滔滔不绝地向我“推送”飞机制造存在的疑难杂症,向我“吹牛”他们是如何克服重重困难取得伟大成果的,甚至向我“畅谈”他们在飞机研制阶段的问题和过渡到批生产阶段的不足等等。
我对中国的航空工业发展历史也是十分清楚的,上世纪五十年代中国有了自己的航空工业后,因为国际形势的缓和发展,加上国内风风雨雨的变化,中国的航空工业一直处于走走停停的状态,飞机一直在研制研制再研制,很少有进行大规模生产的型号飞机,因此,在飞机制造批生产方面的基础建立得不是很扎实,到了二十一世纪,中国航空工业大踏步发展,很多型号取得了型号合格证,进而上规模迫在眉睫,这个时候,人们期待的像生产汽车那样的频率一架架飞机被快速制造出来,就给国内飞机制造公司带来了巨大的压力。
我时常在思考和分析中国航空工业的上规模问题,逐渐就形成了一些想法,为了给中国的航空工业发挥些余热,就写了不少的东西发表出来,甚至斗胆地出版了那本以案例的形式汇集自己一生经历过的经验和教训的《造飞机的那些事》书,该书出版后受到了很多企业和高等院校的热烈欢迎,当然也得到了一些人的哈哈,我的好朋友说你的这本书得罪了不少人,我说这是双刃剑,要一分为二看待这种得罪人的事情,呵呵。当然,中国航空工业的很多有远见高格局的有志之士和一些大领导对此书却是给出了非常正面的评价,说是这本书为中国航空工业的发展做出了巨大贡献,巨大不敢想,只要给读者一些启发,少走一些弯路,使中国航空工业能够顺利发展,就达到了我的目的了。
对于飞机由研制批向批量生产过渡为什么困难重重,我考虑了很久,追究根源推到了最初的第一性原理,想到了很多的底层逻辑。
飞机制造从研制批向批生产过渡的迟缓,表面看是技术验证或供应链协同问题,实则暴露了航空工业基础能力的系统性短板。这一困境的形成,源于材料科学、工艺体系、工程管理、人才储备等底层逻辑的深层制约,而非单一环节的局部缺陷。
一、材料与工艺的协同进化困境
现代飞机制造对材料性能的极致追求,暴露了基础材料科学的滞后性。以某型机为例,其15%的复合材料应用虽带来减重优势,但碳纤维预浸料供应不足、结构件内部缺陷的问题,直接制约了产能释放。更深层矛盾在于:材料创新与工艺验证的脱节,生产环境与生产过程特殊工艺参数要求严格的矛盾,企业背景与专业基础之间的复杂关系等。
还有第三代铝锂合金的晶格结构特性要求全新的热处理工艺和热成型工艺,但国内缺乏自主的相变动力学数据库,导致工艺参数优化周期长达3-5年,且工艺规范显示其不确定性和不成熟性。这种材料-工艺的协同技术进化滞后,使得新型号量产时不得不沿用传统工艺框架,形成"代际鸿沟",在生产中时不时地出现不理想的结果,比如热压下陷的提前断裂等。
在精密制造领域,微米级加工能力成为基础能力的分水岭。飞机蒙皮铆钉的装配精度需达到0.02mm级,这要求从材料切削参数到装配环境温湿度的全要素控制。波音787因复合材料铺丝工艺精度不足,曾导致机翼结构刚度偏差超设计值15%,暴露了基础工艺控制体系的脆弱性。而国内钣金生产的粗放式工艺从深层次方面制约着飞机装配的互换协调准确度。
二、生产体系的范式转换难题
批生产对制造体系的考验远超研制阶段。空客A320neo采用模块化装配技术使工时缩短40%,而某型机单机装配工时仍高达8000小时,这种差距源于工程方法论的本质差异。研制批的"工匠式"生产依赖技师经验,而批生产需要建立"数字孪生驱动"的标准化流程。飞机装配车间的自动化率和标准化率不高,互换协调问题没有从根本上解决,暴露了从离散操作到系统集成的范式转换障碍。
其中更深层的矛盾在于互换协调体系的缺失。飞机上万个连接点的公差累积,要求建立从零件加工到总装的全局协调补偿机制。波音通过数十年积累的"数字链"系统,实现设计公差与工艺补偿的闭环控制,而国内企业仍采用"试错-留余量-修正-再试错-再修正"的被动模式。某机型因舱门不能实现设计要求的“完全互换”而产生的修配工作量巨大导致交付延误,正是这种体系性缺陷的集中体现。
三、供应链的生态位塌陷
航空供应链的本质是技术生态位的层级嵌套。某型机看似60%的国产化率背后,2000余家二级供应商中,能提供符合适航标准关键件的不足30%。发动机18个月的交付周期,折射出动力系统生态位的完全缺失——从单晶叶片铸造到燃烧室涂层技术,国内仍停留在逆向工程阶段。这种生态位塌陷导致供应链呈现"沙漏型"结构:两端依赖国际巨头,中间本土企业难以形成有效支撑。
物流体系的脆弱性更凸显基础能力不足。飞机制造涉及3000余种特种材料,其运输需满足湿度、震动、电磁屏蔽等200余项参数控制。某航材因冷链中断导致性能衰减,直接造成生产线停摆72小时,暴露了基础保障体系的非标准化缺陷。
四、人才梯队的断层危机
批生产需要的是工业化人才矩阵,而非单点技术精英。飞机装配技师需掌握200余种特种工艺的交叉应用,培养周期长达8年,而国内年培养量仅能满足需求的20%。更严峻的是知识传承的断层:研制阶段的"师傅带徒弟"模式,难以适应批生产对标准化作业流程(SOP)的严苛要求。某总装线因工艺文件与实操偏差超15%,导致三个月返工损失超2亿元。
工程师队伍的结构性矛盾同样突出。适航认证要求5000余项验证,但国内既懂系统工程又通适航法规的复合型人才缺口达40%。波音通过"适航工程师-工艺工程师"双轨制培养体系,实现技术验证与生产改进的实时联动,这种能力构建需要完整的知识管理体系支撑。
五、突破路径:重建工业基础范式
破解批产困局需从基础能力重构入手:
1. 建立材料-工艺联合实验室,打通从微观结构分析到宏观性能预测的数据链,缩短新材料新工艺新技术的应用周期。空客通过建立全球材料性能数据库,使新型复合材料验证周期压缩30%。
2. 构建数字孪生驱动的生产系统,将研制阶段的离散数据转化为批产的连续知识流。洛克希德·马丁的"智能工厂"项目,通过实时工艺仿真使装配缺陷率下降60%。
3. 培育航空生态位集群,围绕核心企业建立三级供应商培育体系。日本三菱重工通过"供应链技术支援计划",使二级供应商产品合格率从72%提升至98%。
4. 创新人才培养机制,推行"双导师制"(企业工程师+适航专家)和模块化认证体系。加拿大庞巴迪通过"航空制造能力认证中心",实现技术工人技能标准化管理。
飞机制造的批产能力,本质是国家工业基础能力的具象化呈现。从材料晶格到装配互换协调,从供应链韧性到人才矩阵,每个维度都是对工业文明积累的严苛检验。唯有回归基础能力建设,理顺用人关系,敏感行业万事万物,万物载道,道法自然,才能突破"研制强、批产弱"的魔咒,在全球航空产业链中确立真正的竞争优势。
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