GE航空研發及精益生產模式研究

張偉

GE航空集團組織業務結構

總部設立在美國俄亥俄州辛辛那提的GE航空集團，原名通用電氣飛機發動機公司，是美國通用電氣公司（以下簡稱GE公司）旗下的一個業務集團，是全球先進民用、軍用飛機渦扇發動機和公務、通用飛機噴氣及渦漿發動機，部件及集成系統供應商。

GE航空集團隸屬于GE公司技術基礎設施部門，2005年GE公司內部重組，將其整合歸入技術設施部門（現在的技術基礎設施部）。

GE航空集團由GE航空、CFM國際和EA公司三部分組成。其中，GE航空是GE公司的全資子公司，CFM國際則是GE公司與法國斯奈克瑪公司各占50%份額的合資公司，EA公司則是GE公司與普惠公司的合資公司。其業務涉及飛機發動機、船用和工業用燃氣輪機、噴氣發動機提供綜合性維護支持等。

GE航空集團擁有全球服務網絡以支持其產品。一百多年來，GE航空集團深入參與并帶領全球航空業的發展，取得了眾多業內創舉，其中包括生產美國第一臺噴氣發動機及世界第一臺大涵道比渦扇發動機。CFM56成為世界航空史上首款實現10億飛行小時的發動機型號家族，LEAP成為航空史上訂單增長最快的發動機，推出世界上最大推力及最大尺寸的商用噴氣發動機GE9X。

GE航空集團是首家將碳纖維復合材料風扇、CMC陶瓷基復合材料和增材制造技術應用于民用航空發動機零部件的企業，也是首個獲得美國聯邦航空管理局FAA認證的3D打印航空發動機部件的企業。

企業管理頂層為總裁或首席執行官，設8個職能主管部門和9個業務單元。其中民用發動機分部、軍用發動機分部和發動機服務分部為3個利潤中心。除行政及銷售運營機構，GE航空集團還有工程技術部門、裝配測試和大修部、航電和數字系統部、公務和商用航空、CMC項目以及主營航空發動機部件設計、制造的 Avio Aero公司。

企業產品研發模式

（一）技術研發與業務

GE公司的產品研發模式為中央研究院和并行多研究中心模式相結合，全球研發中心由總部研發中心、事業部研究機構、業務單元研究機構三大層次體系構成。

研發模式及業務為兩級：GE公司全球研發中心和GE航空集團內部研發，技術成熟后進入NPI管理模式，其研發是運用GE公司全球研發中心基礎研發成果進行應用研發，開發客戶需求的新產品。產品研制與生產緊密結合，內部研發機構與生產工廠同地辦公，其研發產品以市場需求為導向，研發出來的產品在GE航空集團內部生產工廠獨立完成，轉包零件較少。

（二）預先研究與開發

GE航空集團進行航空發動機先進技術的預先研究與開發工作需要數十年，以開展發動機先進技術研究和試驗，不斷積累并掌握其核心技術，獲得性能先進、經濟實用的世界領先航空發動機型號設計方案。

其研究開發分三類：基礎研究、應用研究、產品開發。基礎研究的方法、目標及對象較靈活，主要研究前沿技術，為航空發動機研發做技術儲備；應用研究主要針對當前市場或產品所進行的研究，以提升發動機性能或技術含量；產品開發則是從基礎研究、運用研究到生產設備檢修，貫穿新產品研制實際工作全過程。

（三） NPI研發流程

GE公司NPI研發流程分為市場機會分析、評估產品概念、確定開發的產品、設計產品、產品樣機等10個階段。從前一階段到后一階段都有相應標準（例如TG1、TG8）來衡量。

從項目立項即開始召開評審會議對項目各階段進行文件審查。設計NPI研發流程各階段是依據產品周期確定的，對項目各階段文件進行審查并判斷是否達到標準要求，再決定項目是否繼續。研發管理體系和工具對保持產品市場競爭力至關重要，而NPI研發流程在項目推進過程中還關注其質量和速度，NPI研發流程根據項目特點、投資金額及流程復雜程度，將其分為大、中、小和微型項目4大類。

GE航空集團遵循科技創新規律，根據積累的發動機研制經驗，使用結構化的發動機產品研發流程，即新產品引入（New product Introduction， NPI），將NPI研發流程固化于項目，在產品研發項目中嚴格執行，并對其持續更新優化。

GE航空集團的精益生產模式

GE航空集團在多年的發展過程中，已經形成了非常精準和暢通的精益生產制造流程，其具體安排如圖表所示。

精益生產制造優化途徑主要包括：快速生產、質量提升、降低成本幾個步驟。

1.快速生產包括以下幾個內容：

（1）優化調度：提升準時交付性，對后期變更做出迅速與靈敏的反應。通過車間有限產能優化調度。

（2）優化物料管理：所有在制品訂單實時可見，反應迅速，信守對客戶的承諾。

（3）集中排序和智能途徑：獲得更多的新產品導入（NPI），縮短從設計到交付的周期。

（4）實時訂單更快執行：加快執行實時訂單，高效地發布和執行從企業系統獲得的訂單。加強重要信息的溝通，例如訂單狀態和物料消耗，以及生產中斷的管理，使企業其他系統了解訂單狀態以及實際生產成本。

（5）制造指南：使操作員在執行作業時獲得基于工作流程的步驟和指令文檔等信息。減少文字工作以優化人員績效。

2.質量提升則包括以下內容：

（1）有記錄、可追溯：記錄并可追溯切實可靠的信息，包括生產中的耗材以及消耗量，生產中的所有質量數據、路線、操作，各類文檔和質量表，不合格品以及其他相關的可追溯性信息。與ERP（企業資源計劃）同步，提供產品召回數據并支持合規性。

（2）一次做對、防錯：制造質量和數字化防錯。實時或自動捕獲與產品或生產流程相關的操作和質量數據，支持和提倡“一次做對”。將質量融入制造過程中，即發現和避免缺陷，支持制造質量的基礎在于標準化工作，即遵循標準化操作和標準化檢驗的程序。防錯是一種機械或電子裝置，能夠防止人為的錯誤或者讓人一眼就看出錯誤的位置。

（3）不合格品管理：當捕獲的質量數據表明產品超出規格公差時，將物料列為不合格品，并啟動不合格流程，例如產品檢疫和召回說明。

（4）資格和認證管理：遵守法規，對設備和人員的資格認證和/或認證級別進行靈活配置，以確保合適的人員和/或設備來執行操作。

3.降低成本包括以下管理方式：

（1）資源管理：對生產環境中的設備、人員和材料進行建模，并確保生產計劃安排可見性，通過協調整個資源管理流程以及保證庫存水平的實時可見，縮小生產差距。

（2）能源管理：降低能源成本，確定能源和可利用廢物的來源，并推動能源管理實踐。

（3）效率管理：深入了解導致制造生產率下降的因素，并針對與產量和質量相關的關鍵過程采取行動，實時處理關鍵指標。

（4）數字化途徑：利用卓越運營的數字化方法，該方法集咨詢服務，實施服務和開放技術于一身，以實現漸進式改進，從過程可視性入手，逐步擴展至企業范圍整合，以獲取長期競爭優勢。

（5）改善資產性能：通過智能資產策略實時了解機器狀況和可靠性，提高維護效率，使性能優化，操作更安全并確保較低的可持續成本。

（6）工作過程管理：通過工作流程管理解決方案確保實踐符合標準操作程序，以電子方式管理工作并增加員工自主權，減少錯誤和成本。

（7）先進分析：利用最先進的技術從現有的過程和生產工廠數據中提取信息，將這些信息整合到實時可操作的信息中，易于操作。

對我國航空發動機研制的啟示

經過多年的努力，我國已基本形成軍用航空發動機技術研發和生產制造體系，保障國防武器裝備建設發展的需求。但與世界先進大涵道比民用渦扇發動機研制水平存在很大差距。通過對GE航空集團航空發動機產品研發和精益生產模式的分析，對我國現階段開展渦扇發動機研制具有重要借鑒，其主要為以下兩個方面。

在技術研發上，我國航空工業領域的航空發動機技術基礎是圍繞滿足軍用航空發動機研制需求建立的，航空發動機研制涉及產品設計、制造、工藝、材料、試驗驗證等多個技術領域。打好技術基礎，為未來研發航空發動機的需求做好技術準備，才能研制出高性能的航空發動機。事實證明，在航空發動機科研和高新技術開發方面的高額投入，高新科技創新、產品優異、服務周到是未來航空發動機產品在市場上立足并取勝的先決條件。

在生產制造上，現今我國航空發動機生產制造存在自主創新能力薄弱、關鍵航空零部件的高端制造技術主要由國外企業掌握及現代制造服務業發展緩慢等問題。在發動機制造中，GE航空集團通過人工智能技術預測使工廠的流水線以最高的效率、最少的庫存達到最好的效果。通過智能制造技術提高生產效率，給我們提供智能制造的新思路和新方法，為我們推進和突破航空發動機制造核心關鍵技術，保障其重點領域的發展和升級提供很好借鑒。