
进入二十一世纪,中国的航空工业行进在发展的快车道上,一个个型号的新一代飞机和直升机井喷式研制出来,并转入批量生产阶段。在由研制批转入批生产阶段,有些型号进行得很顺利,这得益于在研制批时的提前运筹帷幄;有些型号则进展缓慢,这归咎于在研制批时的计无所出。
其实,飞机由研制批进入批生产,只要做法得当,并不是十分困难,我一生经历了多个型号飞机的研制和批生产,也研究了波音和空客飞机的批生产组织管理,有很成熟的一套做法,按照这些步骤行事,则没有不成功的道理。
图:装配中的A320
记得三十多年前,在空客公司工作时,就飞机批生产问题与空客公司的管理人员和工程师进行过多方面的讨论,那时候,中国航空工业的飞机型号中,多年都维持在研制批或在少批量生产中徘徊,很少有进行真正批量生产的飞机,趁在空客公司工作期间,向空客专家们提出了空客飞机是如何由研制阶段快速进入批量生产的,空中客车的专家们对此很有体会,就当时的1969年开始研制的A300和1982年开始研制的A320飞机的生产经历给我介绍了他们的经验,使我获益匪浅,在那以后的工作中屡试不鲜,相得益彰。
图:A300飞机
图:A320飞机
就全世界来说,飞机项目立项无非有以下几种形式:
1、公司级行为:例如:波音公司;
2、联合体行为:例如:空客公司;
3、国家级行为:例如:中国。
飞机立项后,到飞机交付运营,这期间,从大的过程方面又分研制阶段或者叫研制批和批量生产阶段。
在研制批阶段有以下工作要做:
1、飞机项目方案论证阶段:
在飞机方案论证阶段研制方依据使用方主管部门的立项批复或合同对飞机的要求,完成飞机方案论证,形成并报审飞机总体研制方案报告。编制飞机研制总要求论证报告。
2、飞机项目技术设计阶段:
依据批准的总体研制方案,通过初步设计、详细初步设计工作,解决设计中重大问题,攻克技术关键,明确各系统定义,完成总体方案调整和打样,完成数字样机设计与协调(或全尺寸样彬样段设计、制造与协调),通过样机评审,冻结飞机技术状态,编写和上报飞机研制总要求。
技术设计阶段包括初步设计和详细初步设计(打样)两个时段。
3、飞机项目工程设计阶段:
依据批准的飞机研制总要求,完成飞机的详细设计。
现代飞机设计又分M01到M06七个成熟度阶段,以便使得除设计外的其他业务和专业部门提前介入进行各项准备工作,又叫并行工程工作。
4、飞机试制和试验阶段:
试制和试验阶段开展的主要工作有:
①制造单位经过工装设计、制造,零件制造、部装、总装、调试和地面试验,完成研制批飞机试制;②制造单位完成地面设备和随机工具试制(非主机产品制造单位);③制造单位完成飞机试验件制造;④制造单位完成零部件强度刚度试验,以及首飞前全机静、动力试验。⑤完成试验模拟台和试验设备的安装、调试和验收;⑥完成各系统首飞前地面综合试验和机上地面试验,对系统和成品研制质量给出试验结论。
5、飞机首架试飞阶段:
①组织试飞队伍,进行空、地勤人员培训;②参加编制试飞计划,完成试飞准备;
③协助试飞部门编制鉴定试飞大纲。④完成首飞前质量复查,编制首飞评审文件;⑤通过首飞评审,总指挥和总设计师批准新机首飞;⑥新机首架试飞。
6、飞机型号取合格证阶段(TC证):
完成新机型号合格证鉴定,颁发TC证。
7、飞机取生产许可证阶段(PC证):
依据适航当局对设计TC的颁发,通过小批生产,完成飞机生产定型。该阶段的主要责任单位是飞机试制生产单位。
承制单位应做好以下各项生产定型准备工作:
①按设计定型状态组织飞机小批生产,进行工装、零件鉴定,满足互换协调要求,稳定产品质量,按批生产要求调整完善生产线;
②配合使用方使用,做好外场服务工作,解决使用中提出的技术问题和设计定型遗留问题;
③进行部件和全机疲劳(或耐久性、损伤容限)试验,给出飞机寿命;
④进行新成品生产定型,定点配套,稳定供应渠道;
⑤编制生产定型文件资料;
⑥进行生产定型审查、鉴定、报批和PC取证;
⑦进行整个型号研制费决算,配合确定生产成本和飞机价格。
在飞机研制批,虽然主要精力在于把飞机顺利研制出来,但是,在这个阶段,必须有一部分精力考虑未来批生产的准备工作!!!(重点要关注!)
图:B747生产现场
1、在首件开工时:
首件开工,意味着,飞机型号已经确定,技术参数不会有大的变化,气动外形也已经定义清楚,首件开工会在主制造商和供应商各地同时进行。在质量管理、工程数据、适航、工艺准备、构型管理、工装、设施、制造计划和人员等9个方面顺利通过了项目评审,标志着型号飞机正式转入试制阶段。
着重点:该时间点为批生产产线的策划开始点:
此时,研制批生产线正在根据型号的工艺技术条件进行设计和制造,用于批生产的第二条生产线开始非资金投入的战略策划。
研制阶段生产线的选择原则:
1、一个型号的研制阶段,对于设计的成功性和完整性是个验证,在这个阶段里,设计对飞机结构的更改是经常性的和大量的;
2、鉴于飞机型号的设计更改是经常发生的,所以,此时的生产线应该以人工操作为主,尽量少采用全自动生产要素,无论从生产线更改的效率方面,还是从研制成本上来讲都是合理的。
(全世界的飞机在研制阶段,基本上都慎重采用全自动生产线。)
2、首架试飞后之批产线投产:
型号飞机经过千万个奋斗者的数年奋战,设计构型得到了制造验证的同时,制造型号飞机的生产线也在不断考验中得以打通。
着重点:该节点为批生产产线的实物投入点:
此时,在首件开工时开始的批生产用的生产线战略策划方案得以实物投产,为几年后的批生产做好准备。
3、型号取证时批生产线的建造完成:
型号飞机经过数年的试验试飞,设计构型得到了局方的审查和批准,该型号飞机即刻得到了新机交付客户运营的权利。
下面的工作就交给一旦获得PC证后,负责规模化生产的飞机制造单位来进入批生产了。
着重点:该节点为批生产产线的实物建成点:
此时,在首架飞机首飞时开始的批生产线建造得以完工交付使用,为型号飞机批生产具备了完美的条件。
4、PC证获得后生产上规模的开始:
经过适航当局对型号飞机进行的全流程的严格审查,证明该生产线可以生产出被批准设计的型号飞机,即颁发PC证。
着重点:此时型号飞机就可以根据合同订单开始分批生产。
批生产阶段的生产线采用原则:
1、飞机进入批量生产阶段,基本构型已经冻结,结构不可能进行大的更改;
2、在这种情况下,飞机生产采用自动化、信息化和数字化都已经成为可能,无论是零部件制造,还是装配总装,尽可能采用含有自动化元素的生产线。
3、在采用自动化元素的生产线时,特别要考虑自动化元素的有效使用周期,否则,在生产快速上规模的时候会出现生产线力不从心的亚健康现象。
(为提高生产效率,A320和B737等生产线在批生产时大量采用了自动化元素。)
批生产阶段的生产线一致性原则:
1、批量生产阶段的生产线,根据订单的数量进行规划,可以是重复性的一条,也可以有多条,比如A320系列生产线就有12条之多;
2、多条生产线,面对着的主要难题就是各条生产线之间的协调一致性问题,N个供应商面对M个主制造商,就有N×M个一致性问题,这就需要有强大的制造工程团队和科学合理的协调工具来协调这些问题。
(批量生产就是考验制造方面的能力和势力,前车走过的艰难之路,后车应该借鉴。)
不应该被忽视的题外话:
在热衷于使用自动化生产线的同时,建议对在产型号保留一条传统的飞机生产线,其理由是:
1、一个型号的飞机往往是由大/中/小系列飞机组成的,系列型号的研制不可能在紧张的批生产线上实施,需要备份生产线;
2、飞机型号的改型设计是经常发生的,飞机重大构型的改变不可能去影响正在批生产状态下的生产线,也需要在研制生产线上验证。
(空客在汉堡的A320生产线保留了两条传统站位式工作坞)
重要的结语:
1、研制批和批生产所用的生产线策划、设计与制造都应该由制造单位来实施;
2、制造单位的技术总负责人是该单位的具备多型号飞机的制造经验的总工程师;
3、在型号研制初期,就必须考虑留足建设批生产线的足够资金。
当研制批期间失去了批生产的几个行动节点,到了飞机取证后,才开始着手批生产的准备工作就很被动了。
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