一个飞机型号从研制批向批生产过渡,各种不顺会带来批生产爬坡非常缓慢,根据世界飞机制造的普遍经验,结合空客和波音飞机生产的经历,得出影响快速实现规模化生产的核心内部原因,可归结为以下多个维度:
1. 技术迭代与验证维度
飞机研发技术难度大:飞机研发涉及空气动力学、材料科学、航空电子、飞行控制等多个复杂学科领域,需要高度专业化的知识和技术积累。例如,新型飞机的设计需要进行大量的风洞试验、计算机模拟等,以确保其气动性能、结构强度等符合要求,这不仅耗时长,还需要投入大量资金用于技术研发和试验设备。
- 飞机平台需持续优化气动设计(如翼型改进)、航电系统升级(如综合航电架构)和动力匹配(如LEAP发动机适配),每项改进均需重新开展风洞试验、结构强度测试及适航验证。
- 新材料应用比例超20%(如第三代铝锂合金、碳纤维复合材料)带来工艺适配难题,需建立全新的制造标准体系,这些标准一是需要进行试验验证,二是需要适航批准。
- 研制批期间的关键制造技术问题没有彻底解决,给批生产带来周期上的羁绊。
2. 生产体系维度
- 飞机批生产与研制批的生产作业方式和生产管理体系截然不同,对此认识不足就会出现手榴弹炸跳蚤的后果。
- 复合材料结构件制造能力不足,碳纤维预浸料供源不足
- 数字化装配技术尚未完全成熟,关键部件的装配准确度不高,单架次装配工时比波音空客高出约400%
- 互换协调部件的装配问题在研制批没有得到完全解决,比如机身上的各种舱门以及机翼上的活动部件还需要修配安装,严重制约飞机部总装的顺利进行。
-制造工艺要求高:飞机零部件的精度要求极高,许多关键零部件的加工精度需达到微米级别。例如,制造需要采用先进的精密铸造、数控加工等技术,且生产过程中对环境、设备精度等都有严格要求。同时,飞机的装配工艺也极为复杂,需要精确的定位和连接技术,以确保各部件的协调性和整体性能。
3.适航标准与认证维度
各国政府对飞机的适航标准和认证要求极为严格,这是飞机进入市场的基本门槛。适航标准的更新和变化也会对飞机生产产生影响,企业需要不断调整生产工艺和产品设计
适航验证周期制约
- FAA/EASA适航取证需完成5000+项特殊条件认证,取证前遗留的问题有待批生产期间收尾解决,这些问题在适航的控制下会带来进度上的影响。
- 系统安全性验证要求冗余设计,如航电系统需满足DO-178C最高安全等级,导致软件验证成本占总研发费用15%.
4. 供应链管理体系短板
• 供应商数量与能力限制:飞机生产需要大量的零部件和原材料,供应商的规模和能力直接影响飞机生产的规模。目前,全球能够生产高质量航空零部件和材料的供应商相对有限,且这些供应商的产能也存在瓶颈。例如,一些关键的航空发动机零部件供应商,其生产设备和技术水平虽然先进,但短期内难以大幅扩充产能,从而限制了飞机生产的规模。
• 供应链的稳定性:飞机生产对供应链的稳定性要求极高,任何一个零部件的供应中断都可能导致整个生产计划的延误。全球政治经济形势、自然灾害、贸易摩擦等因素都可能影响供应链的稳定性。例如,近年来的中美贸易摩擦,使得部分航空零部件的供应受到限制,增加了飞机生产的不确定性和成本。
• 物流与配送效率:飞机零部件的物流配送需要高效、及时,以确保生产过程的连续性。由于飞机零部件种类繁多、体积和重量差异大,物流配送的难度较大。同时,飞机生产企业的生产基地往往分布较广,需要高效的物流网络来支持零部件的运输和配送,这增加了物流成本和管理难度。
- 关键工艺设备国产化率不足(如五轴联动数控机床仅72%)。
- 二级供应商管控体系缺失,2000+家中小供应商质量波动直接影响交付节点。
5. 人才梯队建设维度
-如果具备机型总装经验的工程师和技师不足,也是一个需要提高的维度。
- 复合材料制造技师缺口,培养周期需要长达3-5年。
• 专业人才需求量大:飞机生产涉及多个专业领域,需要大量的专业人才,包括飞机设计工程师、制造工程师、测试工程师、适航工程师等。随着飞机生产规模的扩大,对各类专业人才的需求也不断增加,但目前全球航空专业人才的供给相对不足,这成为制约飞机生产规模扩大的一个重要因素。
• 人才培养难度大:航空专业人才的培养需要较长的时间和较高的成本,需要经过系统的理论学习和实践锻炼。例如,一名合格的飞机设计工程师通常需要经过多年的大学学习和多年的实践经验积累才能胜任工作。同时,航空行业对人才的素质要求较高,需要具备创新思维、团队协作能力、国际视野等综合素质。
• 人才流失风险:航空行业竞争激烈,人才流失现象较为严重。一些发达国家的航空企业通过高薪、良好的工作环境等吸引人才,导致一些发展中国家的航空企业人才流失严重。人才的流失不仅影响企业的技术创新能力,也影响飞机生产的规模和质量。
6. 市场运营模式创新维度
- 全生命周期服务(LCOE管理)尚未建立,客户粘性低于波音ACARS系统
- 缺乏全球适航取证后的快速响应机制(如空客A320neo通过模块化升级实现15%燃油效率提升)
7.资金维度
• 研发投入资金需求大:飞机的研发需要巨额资金投入,从概念设计到原型机制造,再到适航认证,每个阶段都需要大量的资金支持。例如,波音787的研发投入超过150亿美元,空客A350的研发投入也高达140亿美元左右。这些资金主要用于技术研发、试验设备购置、人员培训等方面。
•资金平衡使用计划性强:飞机研制与批生产的资金使用要按比例进行平衡分配,避免在研制批把整个项目的经费使用完,到批生产无米下锅。
• 生产设施建设成本高:飞机生产需要建设大规模、高标准的生产设施,包括厂房、生产线、检测设备等。建设这些设施需要大量的资金投入,且建设周期较长。例如,建设一条先进的飞机总装生产线,需要投入数亿美元的资金用于设备购置和厂房建设。
• 资金回收周期长:飞机生产周期长,从订单签订到产品交付,再到资金回收,通常需要数年时间。这使得飞机制造企业需要承担较大的资金压力,需要有足够的资金储备或融资能力来维持企业的正常运营。
这些因素形成技术-制造-认证-市场的闭环制约,导致型号年产能维持在很低的水平,与波音/空客单型号数百级年产量存在数量级差异。突破瓶颈需系统性推进数字化孪生的以虚控实研究、智能工厂建设和适航验证流程再造。
沈阳市特种加工学会
诚邀您的加入
沈阳市特种加工学会是沈阳市特种加工学科的群众性学术团体。本会接受沈阳市机械工程学会的领导。接受全国特种加工学会的指导。本会的宗旨是:维护道德风尚,崇尚实事求是;促进技术进步,坚持民主办会;强调以人为本、谋求社会福祉。以学术交流为中心,大力促进沈阳市特种加工领域新技术、新工艺、新装备的开发和应用,加快科技成果转化为生产力的进程,提高学术水平,发展产业市场,为沈阳市的经济建设做出贡献。现有遍布全国各地会员2600人,企业会员1300余家。学会为服务会员、助力行业腾飞,推出五大特色服务:特技服务、科技服务、资源服务、智力服务、智数服务。

