参观飞机脉动总装线

一、我们也有脉动总装线了

最近参观了一条我国自己设计和建造的飞机总装脉动生产线。

按照他们宣传部门的八股文介绍，这条脉动生产线通过数控定位器多自由度调姿定位技术、机翼整体壁板数控喷丸成形技术、机翼壁板自动钻铆技术、大部件自动化对接技术、数字化测量技术和轨道移动技术等先进装配技术的集成应用，全面提高了飞机的总装配技术水平和装配质量。该脉动生产线突破了传统的飞机总装生产模式，成为国内飞机总装先进技术应用的典范。

脉动线实施了可视化管理，将计划、问题、形象等站位管理的要素进行分类，列出可视化的图表，制定了标准作业图，站位自主管理板、飞机总装生产绩效板、AOS管理板、MES生产看板，提出了标识管理试点要求等。在坚持每日、每周更新，做好监督检查的前提下，总装脉动线现已基本实现了站位管理信息可视化的要求，解决了以往现场作业人员作业位置不固定、作业效率不高、操作过程中存在质量安全风险、受缺件、技术、物料及工装等因素，制约生产作业质量、安全、进度等问题。

总装脉动生产线彻底改变了“人力密集型”的传统飞机装配模式，通过借鉴汽车工业的高效流水线作业方式，使飞机以固有的节拍移动，操作人员则在固定区域进行装配作业。

目前我国有三条飞机脉动总装线，分别是西飞的飞豹歼击轰炸机，洪都的L15高级教练机和成都132的歼10（至于歼20信息，现在尚未解密）。

此外我国飞机部件生产也开始采用脉动生产线，如生产运20发动机WS20和起落架系统的生产线，也是脉动生产线。再例如成飞的复合材料机翼生产也是脉动生产。

目前我们脉动生产已经从制造向维修延伸。我们某型号的战斗机的修理和维护周转时间已经大幅减少XX%，节省成本Xx%，显著地提高了飞机的出勤率。（飞机的修理和维护是手工作业最多、不确定性最严重的领域）

目前数据表明，采用脉动装配线减少装配周期20%，降低成本10%。

世界上首条脉动总装线是波音公司在2000年建立的，为阿帕奇直升机生产服务。

由于飞机脉动总装线效率显著高于传统传统生产模式，波音公司的波音787就是世界最先进的脉动总装线。

洛克希德马丁公司在2003--2004年建成了F-35的脉动总装线，目前又在建立F-35各个大部件的集成装配线，目前年F-35的总装线达到每天交付一架的水平。

另外意大利的阿古斯特维斯特兰公司（AgustaWestland）在英国的约维尔工厂于2011年为W159型武装直升机建立了脉动装配线；加拿大庞巴迪公司的C100系列新机脉动总装线将于2016年运行。

脉动总装线在军工制造领域的广泛应用，彻底打破了航空和复杂军工生产不能采用流水线生产的制约。例如法国的斯奈克玛（Snecma）公司改变了传统的继承GE在立式固定机架上“穿糖葫芦”式的总装过程，在2011年实现了CFM56发动机的脉动装配，减少装配周期35%，这条脉动总装线也将用于LEAP发动机的装配。

二、脉动总装生产线简介

脉动总装线简单说就是移动总装，而传统总装线是占位总装。

传统总装飞机，就是在一个位置，把所有零配件和部件都装完，然后测试，合格后，拉倒机场试飞。

脉动总装线是把总装分为几个工位，在不同工位组装不同部件和零配件，然后逐步移动，最后完成。也即在工位是高度专业化的工作。

脉动总装线（Pulse Assembly Lines）是福特公司的移动式汽车生产线升级来的，是连续移动装配生产线的过渡阶段。脉动总装线不像汽车总装线那种连续移动式装配线，是模块式移动总装。

脉动生产线一般由4部分组成：脉动主体、物流系统、可视化管理系统、技术支持。

1、脉动主体：站位设施、对接定位设备、可移动的装配设备等。

2、物流系统：AGV车、完备的配套和配送系统（核心是一组精确制导的自动引导车AGV，它将装配的构件、工具和其他一切必要的准备从一个工作站移动到下一个）。

3、可视化管理系统：现场可视化系统、ERP与MES无缝融合的信息管理系统、工作现场的固定和移动终端。

4、技术支持：质量保障、生产现场问题应急处理。

生产线由专业的自动化设备和先进的供给线组成，自动化程度高，且生产线分工明确细致，工作量单一重复，生产效率比传统组装模式大幅提高。

脉动装配生产线可以设定缓冲时间，对生产节拍要求不高，当生产某个环节出现问题时，整个生产线可以不移动，或留给下个站位去解决，当飞机的装配工作全部完成时，生产线就脉动一次。

部件采用脉动装配时受企业外部供应链影响较小、易于成功、见效快，也成为近来部件脉动装配生产线发展较快的原因。

三、我们参观的脉动总装线特点

我们参观的整条脉动总装线分为5个工作区：

零号工作区

是预装配区。停放主要的大部件，例如机翼，发动机等等；

在这里把所有机翼的运动部件，如襟、副翼和移动式前缘等安装到机翼上，使机翼成为一个完整的部件进入下一阶段装配。并且对机翼的运动部件做一些测试工作。尾椎与水平尾翼也预装配在一起。

其他主要部件都停放在零号工作区，部件上已安装好各类系统，如金属管路、电缆和各种电器设备等。

一号工作区

飞机的六大部件包括：前机身，中机身，后机身，左、右机翼和尾段。在这里对接总装配。先定位中机身，然后前机身、后机身和左、右机翼可同时向中机身进行安装。垂尾和水平安定面也在这里安装。

由于电缆、空气管路和液压管道都在各大部件上安装好了，这样就消除了为安装这些系统所需的大量工装。

在一号工作区，机身筒体被对接装配在一起，工位的数字化激光定位系统负责机身段的彼此对准，然后利用轨道式自动钻孔机打孔，用手工安装连接件，利用类似于埋头铆钉连接，复材件与钛合金件的连接要用特殊工艺和材料。

二号工作区

当所有大部件对接装配后，所有工装和飞机一样在轨道上移动到二号工作区。二号工作区飞机的位置将升高，以便安装后起落架（前起落架在前机身上是预先安装好的），安装发动机等，一级一些次结构件的安装以及系统安装的收尾工作。因交付来的部件中，所有管路、电缆、液压系统和环控系统等都是安装好的，所以这里仅是连接它们的一些收尾工作。安装结束，飞机就能以起落架站起来。同时要做很多清理工作，例如清理机翼油箱的杂质和灰尘。

在这一工作区，厂房地板下装有排水系统和巨大的带有泵和管道的水箱。地面下有N个大水池或槽罐，盛有飞机所要求的液压系统所用的油料，还埋设了飞机上用的电力的电缆。所以在这个装配阶段就可以对机翼的运动翼面进行试验。

三号工作区

当飞机在二号工作区的测试结束后，飞机就脉动移动到三号工作区，这里的主要工作是安装电子系统（例如雷达，飞控系统，火控系统，通信系统和弹射等安全设备等等），并进行初步测试，辅助动力装置以及发动机控制系统，这些电子系统的初步试验和联机调试也在这里。

四号工作区

在这一工作区要进行各种各样的测试工作，如测试液压系统，检查它们是否漏油，还有空气检查、水管检查和水试验等，以确保各系统按照所设计的要求工作。然后进入航空电子试验、飞行控制试验及起落架收放测试。

飞机在第四工作区检查完毕后，初步测试合格，飞机就被送往喷漆车间进行喷漆。喷漆是依据设计的精确数据，由计算机程序控制把激光束投射到飞机表面上，当激光投射到飞机表面上时，就可以描绘出需要喷漆的区域。使工作人员操作数控喷漆机械手进行喷漆，可以很精确定位喷漆的区域范围。

总装生产线的右侧，是装配支持人员的办公室区域，左侧安放着待安装的各种零配件，如雷达、计算机、电台、座椅等。

脉动总装线的核心是生产集成中心（PIC，Production Integration Center），它负责监控整个产品的所有零配件的物流状况（库存，在途，订单申请，订单交付给协作厂商，协作厂商的订单生产进度等等）、各种各样的零部件的交付状态和物流配送状况，以确保零部件能顺利地运到总装线，当然同时监控着各供应商的进度、制造工艺和质量。

生产集成中心PIC下面的现场管理模块统包括：工艺管理、现场管理、可视化管理等子系统，可实现可视化管理、配送管理、拉动式管理，提高装配效率，减少浪费，降低装配成本。工作现场各站位配置了可视化滚动电子平台，可实时显示各站位的工序进展，直观反映实际生产情况，以实现飞机装配的高效和精益。飞机总装周期可由原来的xx天缩短为yy天（工作日），生产周期缩短30％左右，可实现飞机总装均衡连续生产。

生产集成中心PIC可以用视频系统监控整个总装线。

我们参观的生产线的飞机有XX%是复合材料制造，其中XX%是碳纤维复合材料，X%是玻璃纤维复合材料,由复材组成的结构，如长桁、加强肋、机翼、护翼、襟翼和框等比用铝合金结构轻20%--30%，XXXkg，它们比金属结构耐腐蚀和耐疲劳。

而复合材料质量稳定性一直是世界难题，因为一是对我们来讲是全新的技术，需要大量的工艺积累（军品级的复合材料对我国是禁运的）；二是需要特种工艺设备，而这些设备对我国是禁运的，国产设备尚需要时间来积累经验，逐步成熟。所以要求生产集成中心PIC有相当多的弹性，应对材料质量不确定和供应链不稳定。

另外大量使用复合材料，传统的工装基本上都不能用了（传统工装一般都是固定式结构，它们都有很笨重的水泥基座，各种装备用螺栓连接），取而代之的是数字化工装+机器人+AVG导向车（自动把装配件移动到工位）。

脉动总装配线的特点：

1、模块化装配

在总装飞机时，它接收到的是完整的机翼、机身等部件，相当于成品，即在其部件内不仅结构完整，而且相关的管路、电缆、黑匣子、绝缘毯、地板和座椅等都已安装好，是典型的模块化装配。

2、脉动总装线

由于是大部件模块式装配，生产线就不需要连续移动。生产线每脉动一次，则完成一定装配工作。这一脉动生产线由4个离散的工作区组成，并以特定的顺序完成装配工作。当装配好的飞机由四号工作区移动到喷漆车间时，总装生产线就脉动一次。

3、数字化装配

在整个飞机装配工作过程中，不仅进行了全机装配过程的数字化模拟仿真。而且，质量检验人员一直监控着全部工作，每一个作业（或工作指令）都要进行验证和签字。传统总装是机械师和检验人员用图章和纸质文件来保存检验信息，现在用无线手持设备来完成，因为所有工作指令、规定、图章和纸质文件都已数字化了。各车间人员的手持设备上都运行一个工厂现场管理监控系统，它跟踪着所有工作进程，一旦飞机下线，大量的工程和生产数据就自动地流动到下游所需要的地方。

脉动生产线还有一个虚拟实验室，设计人员可以在实验室戴上三维眼镜，来操作和控制实际飞机的装配过程，进行估价是否在装配中有影响可达性的情况，以及将来飞机进入服役后的可维护性问题。如在机翼上卸下壁板是否方便并保证安全。安装雷达发动机等笨重设备时，依据历史数据专门开发一个人机工程检查表，通过人机工程的数字仿真，找出不安全和不方便的地方。

4、精益装配

零部件、工艺装备、材料和人员都精确到达生产线所需要的使用地点，供应链的控制简单高效。

此外管理系统实现了可视化，在沿着总装配线的每一个工作区域中，有很多显示器，显示飞机的装配状态，显示着生产线各功能组进展情况。

另外，在生产车间，每一个工作人员除配有手持设备外，还有口袋，把所有不属于飞机的零碎放进口袋，并有专门人员检查，这是安全和质量的重要保障。还有工具责任系统以避免小工具遗留在飞机上。

这是一条由国产数控设备（包括定位，测试，测量，安装，移动，焊接，喷涂，机加工等等）+数据总线联网+生产线数据采集传感器阵列（射频+图像识别+各种重量传感器+各种数量传感器）组成的数字化生产线。


并且有完善的支持系统，例如国产高档数控系统测试平台，国产高档数控机床应用技术支持平台，工业互联网各种支持平台等等。

生产线采用的数控机床、数控系统、功能部件及刀具都是国产的。

总装线上的工作人员根据激光测距仪和数控定位器精确规范装配的精度，通过计算机来规范生产质量。

目前在整个工厂基本实现了自动化的装配工装系统、智能运输系统和智能造系统，对全部设备通过工厂的通讯系统进行集中的和无线的控制。

四、脉动总装线的价值

从理论上说，传统的大规模生产和高度专业化分工的装配线是不适合手工操作过多的飞机生产的。波音创造性的解决了这个问题：将飞机装配作业均衡地分解到适当规模的不多的几个站位上完成，并大规模外协采购模块化部件，同时采用柔性化和大规模定制生产方式和柔性生产设备。

脉动总装线与大规模生产为标志的汽车移动生产线是根本不同的，技术含量要高得多：供应链协同难度，柔性生产组织难度和柔性生产设备技术难度都是不可同日而语的。

所以脉动总装线是一种新的生产模式，是由总装按一定节拍拉动整个企业生产的模式。整个企业在总装配生产的拉动下，精准、高质量的协同工作，形成尽可能减少浪费、高效率、高增值比的工作，使飞机装配周期大幅度缩短，成本得到有效控制。并可以大幅简化整个企业的计划管理和生产现场排序，使管理人员主要作用是协同供应商和上下游工序，并对异常情况有及时处理能力。

脉动装配作业采用标准化工作，自主的质量保证制度，比传统总装方式分工更专业，提高了整个企业各个环节的工作质量，而且更便于追踪责任，也便于激发员工的工作责任感和协同意识，确保总装配节拍正常有序。

当然脉动总装线的基础是柔性制造理论、大规模定制生产理论、数字制造、自动化和智能制造。脉动总装线的建设技术难度是系统设计，涉及系统分析和价值流分析，也需要企业优先实现数字化管理。同时要求企业管理基础非常扎实，例如要有成熟规范的研发流程、技术标准规范体系；要实现数字化设计，并通过工业互联网与生产系统共享数据，实现虚拟制造；要在飞机装配、钣金成形、机加及数控加工、复合材料成型、工装设计制造、特种工艺、计量与测试、特设试验等领域应用数字化制造技术。

最后，脉动总装线能否成功，取决于供应链管理能否成功。