國外脈動裝配生產線的應用與發展

2020-12-22 看航空

F-35脈動生產線

波音777生產線。

脈動裝配生產線是一種先進的裝配生產線,目前主要用於航空領域。脈動裝配生產線可以設定緩衝時間,對生產節拍要求不高,當生產某個環節出現問題時,整個生產線可以不移動,或留給下個站位去解決,當飛機的裝配工作全部完成時,生產線就脈動一次。

始于波音

脈動裝配生產線的概念最早出現航空領域。美國波音公司應用精益製造原則創造的飛機裝配方式。最初於2000年在「阿帕奇」直升機的製造中應用了脈動式總裝線,2006年建成波音717的連續移動式總裝配線。後來又在波音737的總裝中應用,並且有了大量的經驗總結和報導。飛機移動式總裝配的優勢開始顯露出來以後,波音公司擴大了對它的應用,如在波音757、777和P-8海軍反潛巡邏機、F-18戰鬥機和C-17重型運輸機等的裝配中都有應用。

飛機裝配全面普及

波音公司在飛機裝配線中成功地使用了脈動式的總裝線,這一創造性的應用成功帶動了其他的飛機製造商。繼波音之後,美國的洛馬公司在2003~2004年建成了其F-35的脈動式總裝線,後來又建立了F-35各個大部件的集成裝配線,2017年,洛馬共生產了66架F-35戰機,2018年預計將達到90架,洛馬的最終目標是在2023年實現年產160架F-35。

阿古斯特維斯特蘭公司在英國的約維爾工廠於2011年為它的W159武裝直升機建立了脈動式裝配線;龐巴迪公司為它的C系列新機建立脈動式裝配線,於2016年投入使用。

從飛機總裝配向部件組裝延伸

飛機總裝領域脈動生產線的應用拓寬了航空工業生產線的思路,如今在飛機的部件如機翼以及航空發動機的裝配中也開始出現了脈動生產線的使用。

近兩年飛機部件裝配採用脈動生產線的情況逐漸增多,並且有部件脈動裝配線優先於總裝配線建設的趨勢。如在生產C-17運輸機的發動機懸架時,採用脈動裝配線減少裝配周期20%,降低成本10%。波音787複合材料結構的水平尾翼和垂直尾翼的脈動生產線、空客A350的複合材料機身蒙皮壁板的脈動生產線也陸續投入使用,此外英國宇航也建立了空客機翼的移動式裝配線。

因為部件採用脈動裝配時受企業外部供應鏈影響較小、易於成功、見效快,也成為近來部件脈動裝配生產線發展較快的原因。

從飛機向其他產品發展

脈動生產線在工業領域的使用也開始不再限於飛機裝配,開始向其他的產品發展起來。

波音公司最早嘗試將脈動裝配線引入其軍工產品製造領域。2008年波音為美國軍方新一代 GPS製造衛星建成了脈動裝配線,儘管總共只承擔了12顆衛星的製造任務,而僅僅在第4顆星的製造才能用上脈動裝配線,但是波音還是在極小批量、極複雜的產品生產中,成功地運用了脈動裝配線。

法國賽峰集團改變了傳統的繼承GE在立式固定機架上「穿糖葫蘆」式的總裝過程,在2011年實現了CFM56發動機的脈動裝配,減少裝配周期35%。2015年3月,賽峰與eXcent籤訂了為LEAP發動機的三個版本設計和生產雙鏈組件的合同,即LEAP-1A,LEAP-1B和LEAP-1C。eXcent在2014年為LEAP發動機生產了預串聯組裝夾具,並且根據SNECMA的反饋結果,設計了脈動裝配線。

巴布科克國際是英國僅次於BAE和羅羅的第三大軍工企業,它在生產「豺」式巡邏車中採用了由12個站位組成的脈動生產線並配有脈動生產管理系統,達到日產1輛的水平。脈動裝配線在軍工製造領域的廣泛應用,徹底打破了航空和複雜軍工生產不能採用流水線生產的制約,為發展航空工業的生產力提供了無限的可能。

自動化、集成化程度不斷提高

現行的脈動裝配線的裝配過程仍然以手工為主。從汽車生產自動化移植到飛機製造的「集成裝配線」(IAL)是目前最先進的飛機製造技術。集成裝配線IAL實際上就是一種自動化、智能化的脈動裝配線。它最大化地使用機器人和自動化設備,為飛機生產提供更加強大的製造和裝配能力,實現用手工方法很難達到的嚴格質量要求,並提供了一個更有效率的裝配環境。

IAL 的核心是一組精確制導的自動引導車AGV,它將裝配的構件、工具和其他一切必要準備從一個工作站移動到下一個。2012年4~10月,F-35的大部件分包商諾斯羅普·格魯門和BAE分別宣布了它們的「集成裝配線」開始運行,並開始交付在IAL生產的中機身和後機身部件。如今IAL成為美國達到每天生產一架F-35的不可缺少的措施。

解放高端裝備生產力

可以看到,建立脈動裝配線是飛機製造技術發展的必然趨勢,是適應現代飛機製造技術發展的必要需求,同時也是提高整個國家的飛機製造水平和加速飛機研製過程的主要舉措。此外脈動裝配線還提高了航空航天以及軍工領域的生產力,對流水線作業在高端裝備領域的應用起到了極大的推動作用。(高端裝備發展研究中心)

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