宇航產品生產線的建設、認證及運行評估初探

◎中國空間技術研究院 牛慶鋒 李宇峰 張書庭 王至堯

在新時期下，航天企業的產品研制已越來越明顯地呈現出任務多、周期短、質量與可靠性要求高的特點，對企業產品研制、生產能力提出了新的挑戰。這就要求航天企業要將生產模式由單機研制向批量生產轉變，逐步構建起能適應多任務、多項目和批產要求的產品生產體系，以實現產品的規模化和企業的可持續發展。其中，生產線的建設是全面提升生產能力和質量保證能力以及航天企業產業化發展的必經之路。

關鍵通用產品的相繼定型給生產線建設和產品的批量生產提供了可能；生產線則是充分發揮定型產品作用的橋梁。通過生產線建設和定型產品的線上應用，實現高效產出、質量穩定和性能一致的產品目標，提升企業核心競爭力，使效益最大化，推動航天企業在激烈競爭環境下的不斷發展。

一、波音公司的經驗

國外制造企業同樣存在研制與批量生產的矛盾，世界軍工制造業的典范——波音公司的經歷非常具有代表性。

1989年以前，波音公司主要以新產品研制為主，產量不大，從1989年開始出現批量生產。1997年是波音公司歷史上的轉折年，生產任務在連年遞增的情況下出現爆炸性增長，飛機產量從218架猛增至515架，但也是波音公司歷史上出現虧損的一年。簡單的加班加點和增加人員、設備已經無法滿足需要，物資供應滯后、設備不能滿足要求、人員短缺等問題集中爆發，生產管理陷于混亂，新產品研制的管理模式被批量生產所壓垮，最終導致1997年波音公司沒有全面完成任務，支付了高額賠付金，出現20億美元的虧損。

正是因為缺少對批量生產的應對策略，導致在生產任務連年遞增的情況下出現利潤連年下滑，乃至虧損的情況。針對落后局面，波音公司提出用先進的管理思想和科學的手段解決出現的問題。

扭虧的核心就是再造飛機的制造流程，突破研制和批量生產的瓶頸。再造飛機制造流程的中心思想是把波音公司作為一個制造整體來考慮，認為新飛機的研制和批量生產都是飛機制造流程的有機組成部分，分為基本與穩定的生產、有客戶選項的生產和新設計生產3種。波音公司把新設計生產看作新的或需要特殊設計的生產過程，并且只體現在工程設計和計劃改進上，生產過程與前兩種沒有區別。

管理思想的轉變帶來了具體管理方法、管理手段和技術支撐措施等一系列變化。

在數字化支撐技術方面，波音公司采用數字化建模技術實現了波音777型飛機的無紙化設計，解決了數字化設計問題；實施并行工程，重點解決了設計與制造之間的數字化協同問題；隨后又實施了飛機構型控制與制造資源管理，重點解決生產過程中存在的問題。通過實施三大數字化工程，為實現飛機生產流程再造的戰略目標提供了有力的技術支撐。

在生產管理模式方面，波音公司充分采用流水線生產的概念，構建關鍵零、部件生產線，取得了超乎想象的效果。原來每月完成2架波音737-700型飛機的零、部件生產任務都困難，改進后且在人員精簡的情況下每月仍能完成23架的生產任務。

波音公司的經歷令人視野拓展，其“管理+數字化+流水線”的思路指出了解決問題的方向：開展生產線建設，加強數字化技術支撐，推動制造模式變革。

目前，我國航天企業正處于生產任務急劇增長、市場競爭加劇階段，面臨著如何正確處理研制與批生產并存的局面。如果不進行變革，就會出現生產任務連年增加、利潤逐年遞減，最后被批生產任務壓垮的慘痛境地。

二、生產線建設與評估

廣義的生產線是指產品生產過程所經過的路線，即從原料進入生產現場開始，經過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產活動所構成的路線。狹義的生產線是按對象原則組織起來完成產品工藝過程的一種生產組織形式，即按產品專業化原則配備生產某種產品所需的各種設備和各類人員，負責對相同勞動對象進行不同的工藝加工，完成該產品的全部制造工作。

典型的生產線建設模式主要分為產品導向型（如汽車生產線）、工藝導向型（如化工、制藥生產線）和模塊組合化柔性生產單元3種。通過對3種不同生產線建設模式進行分析對比，結合航天企業產品多為“品種規格多、技術狀態多、生產數量小”的特點，可按照柔性生產單元的模式開展生產線建設。

1.建設思路

宇航產品生產線建設以“穩定、高效地重復生產合格產品”為目標，堅持“專業化、精細化、適應性、經濟性、科學性”原則，通過改造現有生產線和新建生產線兩種方式，逐步構建面向產品的專業化生產系統，重點提升宇航產品的生產能力和質量保證能力。

宇航產品生產線建設與認證工作按生產線建設策劃、生產線建設、實施生產線認證、生產線運行評估4個主要步驟實施。為規范生產線建設與認證工作，可制定《生產線認證管理辦法》，在此基礎上發布《生產線建設指導書》和《生產線運行評估標準》等規范文件。

2.建設策劃

生產線的策劃工作應本著“策劃一步到位、建設分步實施”的原則，充分考慮航天企業產品多品種、小批量的特點，瞄準國際先進生產組織模式，制定生產線建設實施方案。同時，還應充分考慮現有生產線改造和新生產線建設兩種方式的差異。現有生產線改造的重點是針對現有生產能力的瓶頸和薄弱環節實施改進和強化措施；新生產線建設的重點則是圍繞產能建設目標系統規劃并建立符合要求的生產線。生產線建設實施方案要通過上下兩級組織審查，評審通過后才能開展生產線建設工作。

為做好生產線策劃工作，可考慮按以下重點實施：

定位。頂層策劃的中心思想是把產品生產線作為一個制造整體來考慮，批生產、在研產品、預研產品生產應使用同一條生產線，并逐步淡化型號色彩，從產品的角度出發來策劃。

組織形式。生產線應是富有穩定生產能力的柔性生產線，具有模塊化的設備配置與布局，達到適應多品種、小批量生產類型的模式。同時，它還應是易于建立動態響應的制造執行控制系統，可以滿足制造系統對快速響應目標的需求。

一是零件生產按工藝布局。保持并繼續發展型號研制所需要的工藝能力，同時針對批產瓶頸組建制造單元，利用科學的生產組織手段對同一類零件集中生產，大幅提高生產效率。

二是部件裝配和整機總裝按產品布局。針對關鍵產品組建裝配單元對整機進行總裝、調試、測試，這樣就構成從零件制造到產品裝配和整機總裝、調試、測試的批生產線，大幅提升批產能力。

把握核心，適當外協。針對大多數航天企業目前產品研制生產的實際情況，本著“兩頭在內，中間在外，關鍵在手”的原則，重點把握關鍵產品和技術；一般產品和工藝過程可在有效控制采購及驗收的基礎上，采用委托、協作等方式組織實施。

流程優化。根據定型產品工藝文件的工藝流程調整路線圖和工藝布局，以便于組織生產。工藝路線的布局和技術流程應按“工藝八步法”實施：確定產品零件族→優化工藝流程→繪制工藝路線圖→繪制綜合工藝順序圖→計算工序負荷→確定工序數量和排序→繪制工藝布局平面圖→繪制生產流程圖。

全面解決工藝問題。要全面解決工藝問題必須正確理解工藝的內涵，改變過去主要是零、部件加工和裝配的觀念，理解工藝應涵蓋產品加工、裝配、調試、測試和環境試驗的應用全過程。重點放在裝配、調試、測試環節上才能全面解決涉及產品組批生產的各類工藝問題，保證產品一致性，并能把設計人員逐步從調試、測試中解脫出來，實現隊伍分離。

投入產出比分析。生產線建設前應該分析生產線建成后所產生的效益，初步計算出在生產線組建前后產品的生產工時、生產周期、產品合格率和單機成本。

文件上線運行。定型產品在生產線上運行以后，應做好定型工藝的換版與應用工作，應按“清理（對所有定型文件）、歸檔（對所有文件）、確定文件（確定在生產線上應用的工藝文件和產保文件）、模擬運行（通過模擬運行解決新、舊文件存在的銜接問題）、補充（補充完善模擬運行中缺少的文件和表格，完整記錄生產中的數據）、流轉（產品在生產線上流轉暢通，包括信息流、物流等）”6個要素進行相應工作的梳理和完善。

3.生產線建設與認證

生產線建設實施方案完成后應依據實施方案完成計劃的各項工作，如崗位和人員配置、生產設備配置、配套物資配置、技術指導文件編制、配套環境設施建設、測試設備配置及管理制度的制定等。在完成生產線的布局工作后，初步開展生產線的試運行，通過實際生產過程來驗證生產線建設完成的各項要素是否滿足要求，并編寫生產線建設總結報告。

生產線建設完成后要組織對生產線進行認證，主要包括資料審查和現場審查兩個階段，重點審查文件資料的指導性和現場對文件的執行情況，具體做法是：

在資料審查時，專家對責任單位提交的生產線相關文件進行審查。審查組結合生產線建設實施方案，重點審查生產線建設總結報告、使用說明書、產品保證文件、工藝規程及操作規范等文件。審查文件能否保證生產過程受控，能否指導產品重復生產。資料審查結束后，審查組成員應提出生產線資料審查結論并向責任單位反饋審查意見，確定現場審查重點項目。

現場審查應從產品生產流程、生產布局、崗位及人員配置情況、儀器設備配置、生產現場技術安全等方面重點考察生產線具備的生產能力，并從物料控制、生產過程控制和驗收控制等方面考察保證產品質量和一致性的能力。

4.生產線運行評估

生產線運行評估是在生產線取得認證后，重點圍繞生產線的穩定運行和持續改進而開展的工作。通過引入生產線評估機制，定期檢查生產線的運行狀況，同時清理生產線產品及生產過程中產生的問題和暴露的缺陷，不斷推動生產流程的優化，強化產品質量保證能力，規范日常運行管理。生產線經歷了復查和運行評估兩個階段，相關管理要求也應從定性檢查發展成定量評估打分，逐步走向規范。

三、幾點體會

1.轉變觀念和提高認識是根本動力

航天型號任務激增的嚴峻形勢對產品研制單位來說既是挑戰也是機遇，必須改變傳統的研制、生產觀念，對原有的生產制造模式進行變革，實現設計與生產的徹底分離，建立閉環的生產管理模式，開展生產線建設。

生產線建設工作作為一項系統工程，必須得到單位領導的高度重視，指定專門機構或專人負責對涉及生產、工藝、物流、質量、人力資源和技術安全等各方面的資源進行統籌規劃。只有各部門積極協調、通力合作才能推動生產線建設工作的順利開展，并通過生產驗證且不斷完善，使生產線建設取得實效。

2.系統策劃是基本保證

為了保證生產線建設能夠按照正確的方向開展，在生產線建設之初就要以高效產出、質量穩定、性能一致的產品為目標，瞄準國際先進水平，并結合自身實際，從生產線的適應性、流程優化、布局方式、管理模式、文件上線運行等方面進行系統策劃，推動生產線建設順利開展。

3.工藝是核心競爭力

工藝是聯系設計與制造的重要橋梁和紐帶，是影響產品質量、可靠性的決定性要素，是進度和效益的保證，是生產線賴以生存的基礎。生產線建設應高度重視生產線的工藝研究工作，準確把握生產線的內涵和要求，把生產工藝、調試、測試等生產制造的各個環節規范化、量化，把科研生產研究的最新成果和最佳實踐體現在生產線產品上。在生產線建設實施過程中，可結合產品特點對生產線上工藝技術進行梳理和攻關，重點解決影響生產線產能、產品質量一致性等方面的瓶頸問題。

4.流程優化與固化是核心內容

要提高生產線的生產能力就必須對生產流程進行認真分析，找出產品實現過程的瓶頸環節，并進行流程的優化與資源的合理配置，從而實現提高產能的目標。通過對生產過程的梳理，找出不適應生產要求的因素并對其優化，加強產品質量保證能力；必須通過對計劃流程的分析科學調配各種資源，合理安排投產的批次、數量及投產時間，縮短生產周期，從而使生產能力在盡可能短的時間內得到最大程度的提升。

例如，無源裝調線的建立在裝配調試過程中增加了應力釋放環節。從產品生產周期上看，每個產品增加的應力釋放時間延長了產品的生產周期，但增加這個環節的好處是產品一次交付合格率大幅度增加。

5.穩定的團隊是可靠執行者

生產線建設工作需要生產、工藝、物資、質量、技術、安全等相關部門和專家的共同參與。為了給生產線建設工作提供有力的支持，組織一支穩定的專家團隊是必須的。專家與各生產線建設單位交流研討，共同查找并解決生產線建設與運行過程中存在的問題，同時，專家組在認證過程中也應不斷地總結經驗和完善工作，更好地服務產品研制單位。

同樣，航天企業應分級成立或指定專門的機構負責統籌協調各相關部門，經共同努力形成一支相對穩定的工作團隊，保證優質、高效地完成生產線建設工作。

6.持續改進是發展動力

生產線通過認證只是一個起點，而不是終點。通過一段時間的運行，生產線上會或多或少地暴露出一些問題，影響了產品質量的穩定性和產能的進一步提升。因此，有必要通過運行評估或不定期檢查等手段對及時發現的各種問題進行分類、分析，找出問題產生的根源，進一步優化生產流程，加強產品過程控制，從而更有效地提高生產效率，推動生產線不斷改進。

例如，飛行器推力生產線建成并通過認證后，為解決噴注器零件釬焊過程中質量不穩定、成品率低的問題，對噴注器工藝進行了改進，并對生產流程作了相應的調整。另外，為適應批量生產，在不影響整機質量的條件下優化了部分工序，既有效地保證了生產線的產品質量，又大幅提高了生產線的效率，使產品合格率由70%提高到90%，甚至更高。

四、問題與思考

生產線建設是在不斷摸索中進行的，解決了生產線上的一部分問題，但仍存在一些突出的問題。主要表現在：

1.先進信息化手段應用不足

要保證生產線正常運行，離不開信息及時、準確地傳遞，為此必須建立起一條快捷、有效的先進信息傳遞渠道。目前，大部分生產線仍然依靠傳統的逐級信息報送方式，雖然有信息及時報送的要求，但在信息的完整傳遞方面仍存在不足。不過，也不完全如此，某企業將信息管理和流程管理緊密結合起來，實現了信息的動態生成和實時監控，提高信息的透明度，減少管理層次，實現了管理扁平化；通過信息技術促進流程再造，實現了管理的科學化和規范化；通過信息技術對現有資源進行改造和整合，提高了信息化應用的深度和廣度。信息化建設工作從根本上提高了企業創造價值的能力，帶來了整體管理成本的下降和業務運作的精細化。

2.大型集成生產線建設尚未開展

到目前為止，一些航天企業生產線建設主要是圍繞單機產品開展，還沒有建立大型集成生產線。對國外相關先進生產管理模式的研究還未開展，生產現場管理、流程管理模式改進還都處于摸索階段，如果不盡快找出解決方案，在單機生產能力提升后將很可能成為制約航天企業任務完成的新羈絆。