劉圣西

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在工藝裝備的設(shè)計(jì)制造方面越來越注重精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化。通過標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)制作，不僅能夠加快零件的制造效率，還能使得生產(chǎn)的零件更加精密。飛機(jī)制造是對精密度要求很高的行業(yè)，由于航空業(yè)的特殊性，在進(jìn)行工藝標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮諸多因素，同時(shí)要保證安全性、可靠性，達(dá)到規(guī)定的精密度。本文對飛機(jī)制造工藝現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，討論了國外先進(jìn)的飛機(jī)制造工藝標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，期望我國在飛機(jī)制造領(lǐng)域中繼續(xù)發(fā)展工藝裝備設(shè)計(jì)，向前發(fā)展。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)制造工藝裝備;設(shè)計(jì);航空;標(biāo)準(zhǔn)化

一、前言

在飛機(jī)制造中，工藝裝備設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化是十分重要的，主要指的就是在工藝裝備制作生產(chǎn)的過程中嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化加工以及標(biāo)準(zhǔn)化使用[1]。并且，飛機(jī)制造是精密度要求很高的行業(yè)，在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹圃爝^程中容不得一絲馬虎。工藝裝備設(shè)計(jì)、加工、制造是否按照標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格生產(chǎn)會(huì)對飛機(jī)制造的質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。所以，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)對于飛機(jī)制造工藝裝備來說是不容忽視的。為了保障飛機(jī)在制造過程中，以及后續(xù)投入使用的過程中能夠保障乘客以及駕駛員的安全，就必須采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，保障飛機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量[2]。為了實(shí)現(xiàn)飛機(jī)制造的科學(xué)化、合理化、標(biāo)準(zhǔn)化，本文對飛機(jī)制造工藝裝備設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行分析，希望為相關(guān)部門提供借鑒。

二、我國飛機(jī)制造工藝裝備設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，由于國外飛機(jī)制造業(yè)發(fā)展較早，相關(guān)技術(shù)較為成熟，經(jīng)過長年的研究成功提出了飛機(jī)制造工藝裝備的設(shè)計(jì)管理標(biāo)準(zhǔn)化。我國正是在國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國實(shí)際國情，對其優(yōu)化改良，提出了我國飛機(jī)制造工藝裝備設(shè)計(jì)制造的標(biāo)準(zhǔn)化[3]。當(dāng)前我國飛機(jī)制造工藝裝備設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化主要指的就是以相關(guān)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為基礎(chǔ)，在進(jìn)行工藝裝備的標(biāo)準(zhǔn)化加工、標(biāo)準(zhǔn)化管理以及標(biāo)準(zhǔn)化使用的過程中嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于我國航空企業(yè)成立較晚，建國初期主要針對軍用飛機(jī)制造進(jìn)行研究，很少對民用客機(jī)的制造工藝裝備標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行探究。在20世紀(jì)50年代后期，我國航空業(yè)在政府的鼓勵(lì)下迅速興起，而此時(shí)國外大飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)已經(jīng)非常成熟，正在全球?qū)ふ掖S為其生產(chǎn)、加工飛機(jī)零件，我國相關(guān)航空企業(yè)在尋求自身發(fā)展、創(chuàng)新創(chuàng)造的過程中也需要接收代工工程。我國航空企業(yè)由于接收了大量代工項(xiàng)目，以此為發(fā)展契機(jī)迅速壯大，自身的生產(chǎn)規(guī)模也趕超歐美，不僅企業(yè)自身的發(fā)展需求得到滿足，很多企業(yè)也從中獲取了大量效益[4]。但是，由于國外飛機(jī)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)都是保密的，我國飛機(jī)制造工藝裝備不可能使用代工廠制造的零件，因此，我國代工廠發(fā)展迅速，但是飛機(jī)工藝裝備的設(shè)計(jì)卻進(jìn)步不明顯。生產(chǎn)規(guī)模龐大的代工廠，與我國制定的標(biāo)準(zhǔn)有一定的差異，這導(dǎo)致我國飛機(jī)制造工藝裝備的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)受到一定阻礙。

近幾年，我國正要從制造大國向創(chuàng)造大國發(fā)展轉(zhuǎn)型，因此，就必須擺脫代工廠大國的名號，通過發(fā)展研究屬于我國專屬的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)制造流程。中國作為世界上發(fā)展最快、潛力巨大的民用航空市場國家，中國商飛公司的成立標(biāo)志著我國正式掀開了自主研制大型客機(jī)的新篇章。我國經(jīng)過不懈努力，終于屬于我國完全自主設(shè)計(jì)并生產(chǎn)制造的大型民用客機(jī)C919（圖1）在2017年順利完成在上海浦東機(jī)場的首次高速滑行測試。

由于飛機(jī)制造需要多種材料制造多種零件，對于鈑金零件的要求很高，不僅需要航空企業(yè)多部門配合，在進(jìn)行大規(guī)模鈑金零件制造的過程中也需要大量人力，如果流水線工人操作不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致零件的制備損壞，甚至報(bào)廢，因此，在生產(chǎn)制造過程中進(jìn)行嚴(yán)格管理和監(jiān)督是十分重要的。

三、國外飛機(jī)制造工藝裝備設(shè)計(jì)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)

國外對于飛機(jī)制備工藝裝備的設(shè)計(jì)研究較早，在生產(chǎn)現(xiàn)場都有嚴(yán)格的管理制度（飛機(jī)制造廠如下圖2所示）。例如金屬結(jié)構(gòu)的膠結(jié)制造用品，在廠房內(nèi)擺放要具備基本的結(jié)構(gòu)模式，將膠合夾具進(jìn)行分類擺放[5]。要將生產(chǎn)線上使用的重型機(jī)車在標(biāo)準(zhǔn)的工作通道內(nèi)擺放設(shè)置，生產(chǎn)線上用不到的設(shè)備不能將其推入廠內(nèi)。在標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)線內(nèi)，所有使用的吊車，鏟車要擺放有致[6]。擺放架上的機(jī)車要井井有條，整整齊齊。通過事后財(cái)務(wù)計(jì)算，為了提高生產(chǎn)效率，將中等標(biāo)準(zhǔn)鏟車、吊車進(jìn)行平臺(tái)擺放時(shí)，可以利用平臺(tái)式的交合夾具上，在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)，降低夾具的制造費(fèi)用。在生產(chǎn)過，如果需要用到專用拖車，那么就可以將其置的非要投入配置鏟車和標(biāo)準(zhǔn)工裝擺放架中，用制造費(fèi)用加以解決，提升生產(chǎn)效率和工作效率。

國外先進(jìn)的飛機(jī)零件制造商采用工裝部門管理標(biāo)準(zhǔn)，通過制定標(biāo)準(zhǔn)管理方法提高生產(chǎn)線的標(biāo)準(zhǔn)化管理[7]?？蜋C(jī)作為一個(gè)商業(yè)項(xiàng)目，管理和成本控制非常重要。在這階段，需要優(yōu)化生產(chǎn)線，提升效率。這里不得不說移動(dòng)生產(chǎn)線，這個(gè)雖然不是波音提出，但是波音應(yīng)用得最廣泛。以往生產(chǎn)飛機(jī)是完成一個(gè)工序才移動(dòng)到下一個(gè)工位，當(dāng)使用移動(dòng)生產(chǎn)線后，讓每一個(gè)工位的時(shí)間變得固定（防止工人偷懶），變相提高了生產(chǎn)效率，在耗費(fèi)同樣的工資和能源下，提高產(chǎn)量，從而降低了生產(chǎn)成本。像777這樣的客機(jī)，波音在2013年月產(chǎn)量8.3架。同時(shí)還需要進(jìn)行優(yōu)化，前期批次超重的問題，都需要在后續(xù)批次中解決。結(jié)構(gòu)重量比較麻煩，但是可以通過更換材料或更改設(shè)計(jì)解決。比如波音777-200ER，通過將機(jī)身地板梁換成更輕的鋁鋰合金減重。而到2005年后的777-200ER，機(jī)身地板梁就更換為復(fù)合材料。A380曾承諾滿客飛行15000 km，但是早期最大起飛重量為560 t，滿足不了飛行要求，直至交付4年后，將最大起飛重量提升到575 t才能實(shí)現(xiàn)，阿聯(lián)酋航空用這個(gè)版本的A380飛行迪拜到洛杉磯的航班。

四、國內(nèi)飛機(jī)制造工藝裝備發(fā)展趨勢

以C919為例，接下來本文將詳細(xì)講解：

（一）目前較為成熟的飛機(jī)制造技術(shù)

ATA21空氣管理;ATA24電源;ATA26防火;ATA27飛控&高升力;ATA28燃油惰化;ATA29液壓;ATA32起落架&剎車;ATA42綜合航電模塊;ATA49輔助動(dòng)力單元;ATA52艙門;ATA73全權(quán)限數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)控制，至少90%以上的數(shù)據(jù)通信都正常（D-TransferSystem協(xié)議數(shù)據(jù)，A-d協(xié)議數(shù)據(jù)，離散數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)，CAN總線數(shù)據(jù)均正常，終端系統(tǒng)與終端系統(tǒng)之間發(fā)布與訂閱關(guān)系正常，與顯示器不同頁面的交互正常，設(shè)計(jì)功能符合需求，相應(yīng)的機(jī)組告警能正常觸發(fā)，也就是說，飛行員已經(jīng)可以在目前的狀態(tài)下知道相應(yīng)系統(tǒng)的真實(shí)狀態(tài)。

（二）目前逐漸走向成熟的將技術(shù)

ATA27自動(dòng)飛行;ATA34綜合監(jiān)視系統(tǒng);ATA34飛行管理系統(tǒng)。

這幾個(gè)系統(tǒng)前期實(shí)現(xiàn)功能較少，隨著交付目標(biāo)的越來越近，這幾個(gè)系統(tǒng)所擁有的功能也越來越完善[8]。樂觀估計(jì)，預(yù)計(jì)到2020年底，會(huì)有90%以上的功能實(shí)現(xiàn)。

（三）目前不太成熟的系統(tǒng)

ATA31顯示系統(tǒng);ATA45機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)

顯示器是飛行員最關(guān)注的，然而也是目前問題最多的，因?yàn)閺募軜?gòu)來說，幾臺(tái)顯示器需要考慮失效邏輯和重構(gòu)邏輯，從顯示功能來說，顯示器各頁面的顯示需求較為細(xì)致，符號和顏色，線條長短，字符位置，都需要完全按照需求來實(shí)現(xiàn)（如圖3所示），而且?guī)缀跣枰退械目刂瓢逍盘柦换?，所以，比較復(fù)雜。機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)所涉及的方面非常多，粗略估計(jì)，目前完成度應(yīng)該在60%左右[9]。

（四）維護(hù)方面

飛機(jī)維護(hù)費(fèi)用相對較高，短期內(nèi)會(huì)對國內(nèi)民航業(yè)帶來負(fù)擔(dān)，但長遠(yuǎn)看對民航業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)都是極其有利的。對航空公司而言，經(jīng)濟(jì)性和便利性都會(huì)提升[10]。對整個(gè)社會(huì)而言，我們的產(chǎn)業(yè)需要升級，飛機(jī)這種高價(jià)值的綜合產(chǎn)品會(huì)帶來一整條高價(jià)值產(chǎn)業(yè)鏈，增加大量就業(yè)崗位的同時(shí)這些高附加值的勞動(dòng)還會(huì)顯著提高人民的收入水平。

五、結(jié)語

總的來說，飛機(jī)制造業(yè)涉及的項(xiàng)目、技術(shù)復(fù)雜，我國雖然起步較晚，但是處在上升勢頭。作為飛機(jī)制造的重要輔助工具，飛機(jī)制造工藝裝備是飛機(jī)制造過程中必不可少的。如果飛機(jī)制造工藝裝備使用不當(dāng)，那么對飛機(jī)零部件的制造會(huì)產(chǎn)生不利影響，在飛機(jī)投入生產(chǎn)使用后也會(huì)造成不利影響。因此，現(xiàn)階段可以通過借鑒西方先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合本國國情進(jìn)行工藝裝備的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)，這樣不僅能夠使得飛機(jī)制造更加標(biāo)準(zhǔn)可靠，還能夠促進(jìn)我國航空航天事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。同時(shí)飛機(jī)制造工藝裝備的管理十分重要，通過科學(xué)合理的管理，不僅能夠提高工藝裝備的使用效率，也能夠保障工藝裝備的價(jià)值。

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