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国外脉动装配生产线的应用与发展

2019-01-11 来源:北京太阳谷咨询有限公司 发布:高端装备产业研究中心

  脉动装配生产线(Pulse Assembly Lines)是一种先进的装配生产线,目前主要用于航空领域,其概念衍生自汽车行业的移动式汽车生产线,是连续移动装配生产线的过渡阶段。与汽车行业的流水线不同的是,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。

  

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  始于波音

  脉动装配生产线的概念最早出现航空领域。美国波音公司应用精益制造原则创造的飞机装配方式。最初于2000年在阿帕奇直升机的制造中应用了脉动式(pulse moving line)总装线,2006年建成波音717的连续移动式(continuously moving line)总装配线。后来又在波音737的总装中应用,并且有了大量的经验总结和报道。飞机移动式总装配的优势开始显露出来以后,波音公司扩大了对它的应用,如在波音757、777和P-8P海军反潜巡逻机、F-18和C-17重型运输等机种的装配中都有应用。

  

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  波音777的脉动生产线,每一个装配工位均为可移动式

  飞机装配全面普及

  波音公司在飞机装配线中成功地使用了脉动式的总装线,这一创造性的应用成功带动了其他的飞机制造商。继波音之后,美国的洛克希德·马丁公司在2003~2004年建成了其F-35的脉动式总装线,后来又建立了F-35各个大部件的集成装配线,2017年,洛克希德马丁共生产了66架F-35战机,2018年预计将达到90架,洛马的最终目标是在2023年实现年产160架F-35。

  

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  火力全开的F-35脉动生产线

  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 年为它的 W159 型武装直升机建立了脉动式装配线;加拿大庞巴迪公司为它的 C100 系列新机建立脉动式装配线,于 2016 年投入使用。

  

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  W159与庞巴迪C100系列的脉动装配线

  而我国在飞机装配线中也有很多脉动装配线的案例。中航工业西飞建成了国内首条飞机总装脉动式生产线,从立项到最终建成,经历了 5 年时间,于2010年5月基本建成并正式投入使用,实现国内飞机制造水平的显著提升,2017年4月,陕飞成功打通运-9飞机的脉动生产线,预计一年可以生产72架飞机。而歼20目前已经拥有3条脉动生产线,第四条脉动生产线正在建设中,具备每月生产3架歼20的能力。最近,西飞的一段宣传视频也曝光了我国运20的脉动生产线,画面中4架运20并排出现,而曝光内容还只是生产线的一部分,实际生产力可能更强。

  

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  西飞官方公布的运20生产线

  从飞机总装配向部件组装延伸

  飞机总装领域脉动生产线的应用拓宽了航空工业生产线的思路,如今在飞机的部件如机翼以及航空发动机的装配中也开始出现了脉动生产线的使用。

  最近两年关于飞机部件装配采用脉动生产线的报道逐渐增多,并且有部件脉动装配线优先于总装配线建设的趋势。如在生产 C-17 运输机的发动机悬架时,采用脉动装配线减少装配周期 20%,降低成本 10%。波音 787 复合材料结构的水平尾翼和垂直尾翼的脉动生产线、空客 A350 的复合材料机身蒙皮壁板的脉动生产线也陆续投入使用,此外英国宇航也建立了空客机翼的移动式装配线。

  

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  英国宇航400M军用运输机的机翼制造

  

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  Aft Body装配线工厂进行波音Dreamliner机身装配

  因为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。

  从飞机向其他产品发展

  脉动生产线在工业领域的使用也开始不再限于飞机装配,开始向其他的产品发展起来。

  波音公司最早尝试将脉动装配线引入其军工产品制造领域。2008 年波音为美国军方新一代 GPS制造卫星建成了脉动装配线,尽管总共只承担了 12 颗卫星的制造任务,而仅仅在第 4 颗星的制造才能用上脉动装配线,但是波音还是在极小批量、极复杂的产品生产中,成功地运用了脉动装配线。

  法国赛峰航空发动机(SAFRAN Aircraft Engine,原斯奈克玛)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%。2015年3月,赛峰与eXcent签订了为LEAP发动机的三个版本设计和生产双链组件的合同,即LEAP-1A(用于空客A320neo),LEAP-1B(波音737 MAX)和LEAP- 1C(中国飞机C919)。eXcent在2014年为LEAP发动机生产了预串联组装夹具,并且根据SNECMA的反馈结果,设计了脉动装配线。

  

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  CMF56-5B脉动生产线

  

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  LEAP发动机的脉动生产线

  巴布科克国际(Babcock International)是英国仅次于 BAE 和 RR 的第三大军工企业,它在生产豺式巡逻车中采用了由 12 个站位组成的脉动生产线并配有脉动生产管理系统,达到日产 1 辆的水平。脉动装配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,为发展航空工业的生产力提供了无限的可能。

  

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  巴布科克国际的战车脉动装配线

  自动化、集成化程度不断提高

  现行的脉动装配线的装配过程仍然以手工为主。从汽车生产自动化移植到飞机制造的“集成装配线(IntegratedAssembly Line,IAL)”是目前最先进的飞机制造技术。集成装配线 IAL实际上就是一种自动化、智能化的脉动装配线。它最大化地使用机器人和自动化设备,为飞机生产提供更加强大的制造和装配能力,实现用手工方法很难达到的严格质量要求,并提供了一个更有效率的装配环境。

  IAL 的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。2012年 4~10月,F-35的大部件分包商诺斯罗普·格鲁门和 BAE 分别宣布了它们的“集成装配线”开始运行,并开始交付在 IAL 生产的中机身和后机身部件。如今IAL 成为美国达到每天生产一架 F-35 的不可缺少的措施。

  解放高端装备生产力

  可以看到,建立脉动装配线是飞机制造技术发展的必然趋势,是适应现代飞机制造技术发展的必要需求,同时也是提高整个国家的飞机制造水平和加速飞机研制过程的主要举措。此外脉动装配线还提高了航空航天以及军工领域的生产力,对流水线作业在高端装备领域的应用起到了极大的推动作用。