宇航产品生产线的建设、认证及运行评估初探

◎中国空间技术研究院 牛庆锋 李宇峰 张书庭 王至尧

在新时期下，航天企业的产品研制已越来越明显地呈现出任务多、周期短、质量与可靠性要求高的特点，对企业产品研制、生产能力提出了新的挑战。这就要求航天企业要将生产模式由单机研制向批量生产转变，逐步构建起能适应多任务、多项目和批产要求的产品生产体系，以实现产品的规模化和企业的可持续发展。其中，生产线的建设是全面提升生产能力和质量保证能力以及航天企业产业化发展的必经之路。

关键通用产品的相继定型给生产线建设和产品的批量生产提供了可能；生产线则是充分发挥定型产品作用的桥梁。通过生产线建设和定型产品的线上应用，实现高效产出、质量稳定和性能一致的产品目标，提升企业核心竞争力，使效益最大化，推动航天企业在激烈竞争环境下的不断发展。

一、波音公司的经验

国外制造企业同样存在研制与批量生产的矛盾，世界军工制造业的典范——波音公司的经历非常具有代表性。

1989年以前，波音公司主要以新产品研制为主，产量不大，从1989年开始出现批量生产。1997年是波音公司历史上的转折年，生产任务在连年递增的情况下出现爆炸性增长，飞机产量从218架猛增至515架，但也是波音公司历史上出现亏损的一年。简单的加班加点和增加人员、设备已经无法满足需要，物资供应滞后、设备不能满足要求、人员短缺等问题集中爆发，生产管理陷于混乱，新产品研制的管理模式被批量生产所压垮，最终导致1997年波音公司没有全面完成任务，支付了高额赔付金，出现20亿美元的亏损。

正是因为缺少对批量生产的应对策略，导致在生产任务连年递增的情况下出现利润连年下滑，乃至亏损的情况。针对落后局面，波音公司提出用先进的管理思想和科学的手段解决出现的问题。

扭亏的核心就是再造飞机的制造流程，突破研制和批量生产的瓶颈。再造飞机制造流程的中心思想是把波音公司作为一个制造整体来考虑，认为新飞机的研制和批量生产都是飞机制造流程的有机组成部分，分为基本与稳定的生产、有客户选项的生产和新设计生产3种。波音公司把新设计生产看作新的或需要特殊设计的生产过程，并且只体现在工程设计和计划改进上，生产过程与前两种没有区别。

管理思想的转变带来了具体管理方法、管理手段和技术支撑措施等一系列变化。

在数字化支撑技术方面，波音公司采用数字化建模技术实现了波音777型飞机的无纸化设计，解决了数字化设计问题；实施并行工程，重点解决了设计与制造之间的数字化协同问题；随后又实施了飞机构型控制与制造资源管理，重点解决生产过程中存在的问题。通过实施三大数字化工程，为实现飞机生产流程再造的战略目标提供了有力的技术支撑。

在生产管理模式方面，波音公司充分采用流水线生产的概念，构建关键零、部件生产线，取得了超乎想象的效果。原来每月完成2架波音737-700型飞机的零、部件生产任务都困难，改进后且在人员精简的情况下每月仍能完成23架的生产任务。

波音公司的经历令人视野拓展，其“管理+数字化+流水线”的思路指出了解决问题的方向：开展生产线建设，加强数字化技术支撑，推动制造模式变革。

目前，我国航天企业正处于生产任务急剧增长、市场竞争加剧阶段，面临着如何正确处理研制与批生产并存的局面。如果不进行变革，就会出现生产任务连年增加、利润逐年递减，最后被批生产任务压垮的惨痛境地。

二、生产线建设与评估

广义的生产线是指产品生产过程所经过的路线，即从原料进入生产现场开始，经过加工、运送、装配、检验等一系列生产活动所构成的路线。狭义的生产线是按对象原则组织起来完成产品工艺过程的一种生产组织形式，即按产品专业化原则配备生产某种产品所需的各种设备和各类人员，负责对相同劳动对象进行不同的工艺加工，完成该产品的全部制造工作。

典型的生产线建设模式主要分为产品导向型（如汽车生产线）、工艺导向型（如化工、制药生产线）和模块组合化柔性生产单元3种。通过对3种不同生产线建设模式进行分析对比，结合航天企业产品多为“品种规格多、技术状态多、生产数量小”的特点，可按照柔性生产单元的模式开展生产线建设。

1.建设思路

宇航产品生产线建设以“稳定、高效地重复生产合格产品”为目标，坚持“专业化、精细化、适应性、经济性、科学性”原则，通过改造现有生产线和新建生产线两种方式，逐步构建面向产品的专业化生产系统，重点提升宇航产品的生产能力和质量保证能力。

宇航产品生产线建设与认证工作按生产线建设策划、生产线建设、实施生产线认证、生产线运行评估4个主要步骤实施。为规范生产线建设与认证工作，可制定《生产线认证管理办法》，在此基础上发布《生产线建设指导书》和《生产线运行评估标准》等规范文件。

2.建设策划

生产线的策划工作应本着“策划一步到位、建设分步实施”的原则，充分考虑航天企业产品多品种、小批量的特点，瞄准国际先进生产组织模式，制定生产线建设实施方案。同时，还应充分考虑现有生产线改造和新生产线建设两种方式的差异。现有生产线改造的重点是针对现有生产能力的瓶颈和薄弱环节实施改进和强化措施；新生产线建设的重点则是围绕产能建设目标系统规划并建立符合要求的生产线。生产线建设实施方案要通过上下两级组织审查，评审通过后才能开展生产线建设工作。

为做好生产线策划工作，可考虑按以下重点实施：

定位。顶层策划的中心思想是把产品生产线作为一个制造整体来考虑，批生产、在研产品、预研产品生产应使用同一条生产线，并逐步淡化型号色彩，从产品的角度出发来策划。

组织形式。生产线应是富有稳定生产能力的柔性生产线，具有模块化的设备配置与布局，达到适应多品种、小批量生产类型的模式。同时，它还应是易于建立动态响应的制造执行控制系统，可以满足制造系统对快速响应目标的需求。

一是零件生产按工艺布局。保持并继续发展型号研制所需要的工艺能力，同时针对批产瓶颈组建制造单元，利用科学的生产组织手段对同一类零件集中生产，大幅提高生产效率。

二是部件装配和整机总装按产品布局。针对关键产品组建装配单元对整机进行总装、调试、测试，这样就构成从零件制造到产品装配和整机总装、调试、测试的批生产线，大幅提升批产能力。

把握核心，适当外协。针对大多数航天企业目前产品研制生产的实际情况，本着“两头在内，中间在外，关键在手”的原则，重点把握关键产品和技术；一般产品和工艺过程可在有效控制采购及验收的基础上，采用委托、协作等方式组织实施。

流程优化。根据定型产品工艺文件的工艺流程调整路线图和工艺布局，以便于组织生产。工艺路线的布局和技术流程应按“工艺八步法”实施：确定产品零件族→优化工艺流程→绘制工艺路线图→绘制综合工艺顺序图→计算工序负荷→确定工序数量和排序→绘制工艺布局平面图→绘制生产流程图。

全面解决工艺问题。要全面解决工艺问题必须正确理解工艺的内涵，改变过去主要是零、部件加工和装配的观念，理解工艺应涵盖产品加工、装配、调试、测试和环境试验的应用全过程。重点放在装配、调试、测试环节上才能全面解决涉及产品组批生产的各类工艺问题，保证产品一致性，并能把设计人员逐步从调试、测试中解脱出来，实现队伍分离。

投入产出比分析。生产线建设前应该分析生产线建成后所产生的效益，初步计算出在生产线组建前后产品的生产工时、生产周期、产品合格率和单机成本。

文件上线运行。定型产品在生产线上运行以后，应做好定型工艺的换版与应用工作，应按“清理（对所有定型文件）、归档（对所有文件）、确定文件（确定在生产线上应用的工艺文件和产保文件）、模拟运行（通过模拟运行解决新、旧文件存在的衔接问题）、补充（补充完善模拟运行中缺少的文件和表格，完整记录生产中的数据）、流转（产品在生产线上流转畅通，包括信息流、物流等）”6个要素进行相应工作的梳理和完善。

3.生产线建设与认证

生产线建设实施方案完成后应依据实施方案完成计划的各项工作，如岗位和人员配置、生产设备配置、配套物资配置、技术指导文件编制、配套环境设施建设、测试设备配置及管理制度的制定等。在完成生产线的布局工作后，初步开展生产线的试运行，通过实际生产过程来验证生产线建设完成的各项要素是否满足要求，并编写生产线建设总结报告。

生产线建设完成后要组织对生产线进行认证，主要包括资料审查和现场审查两个阶段，重点审查文件资料的指导性和现场对文件的执行情况，具体做法是：

在资料审查时，专家对责任单位提交的生产线相关文件进行审查。审查组结合生产线建设实施方案，重点审查生产线建设总结报告、使用说明书、产品保证文件、工艺规程及操作规范等文件。审查文件能否保证生产过程受控，能否指导产品重复生产。资料审查结束后，审查组成员应提出生产线资料审查结论并向责任单位反馈审查意见，确定现场审查重点项目。

现场审查应从产品生产流程、生产布局、岗位及人员配置情况、仪器设备配置、生产现场技术安全等方面重点考察生产线具备的生产能力，并从物料控制、生产过程控制和验收控制等方面考察保证产品质量和一致性的能力。

4.生产线运行评估

生产线运行评估是在生产线取得认证后，重点围绕生产线的稳定运行和持续改进而开展的工作。通过引入生产线评估机制，定期检查生产线的运行状况，同时清理生产线产品及生产过程中产生的问题和暴露的缺陷，不断推动生产流程的优化，强化产品质量保证能力，规范日常运行管理。生产线经历了复查和运行评估两个阶段，相关管理要求也应从定性检查发展成定量评估打分，逐步走向规范。

三、几点体会

1.转变观念和提高认识是根本动力

航天型号任务激增的严峻形势对产品研制单位来说既是挑战也是机遇，必须改变传统的研制、生产观念，对原有的生产制造模式进行变革，实现设计与生产的彻底分离，建立闭环的生产管理模式，开展生产线建设。

生产线建设工作作为一项系统工程，必须得到单位领导的高度重视，指定专门机构或专人负责对涉及生产、工艺、物流、质量、人力资源和技术安全等各方面的资源进行统筹规划。只有各部门积极协调、通力合作才能推动生产线建设工作的顺利开展，并通过生产验证且不断完善，使生产线建设取得实效。

2.系统策划是基本保证

为了保证生产线建设能够按照正确的方向开展，在生产线建设之初就要以高效产出、质量稳定、性能一致的产品为目标，瞄准国际先进水平，并结合自身实际，从生产线的适应性、流程优化、布局方式、管理模式、文件上线运行等方面进行系统策划，推动生产线建设顺利开展。

3.工艺是核心竞争力

工艺是联系设计与制造的重要桥梁和纽带，是影响产品质量、可靠性的决定性要素，是进度和效益的保证，是生产线赖以生存的基础。生产线建设应高度重视生产线的工艺研究工作，准确把握生产线的内涵和要求，把生产工艺、调试、测试等生产制造的各个环节规范化、量化，把科研生产研究的最新成果和最佳实践体现在生产线产品上。在生产线建设实施过程中，可结合产品特点对生产线上工艺技术进行梳理和攻关，重点解决影响生产线产能、产品质量一致性等方面的瓶颈问题。

4.流程优化与固化是核心内容

要提高生产线的生产能力就必须对生产流程进行认真分析，找出产品实现过程的瓶颈环节，并进行流程的优化与资源的合理配置，从而实现提高产能的目标。通过对生产过程的梳理，找出不适应生产要求的因素并对其优化，加强产品质量保证能力；必须通过对计划流程的分析科学调配各种资源，合理安排投产的批次、数量及投产时间，缩短生产周期，从而使生产能力在尽可能短的时间内得到最大程度的提升。

例如，无源装调线的建立在装配调试过程中增加了应力释放环节。从产品生产周期上看，每个产品增加的应力释放时间延长了产品的生产周期，但增加这个环节的好处是产品一次交付合格率大幅度增加。

5.稳定的团队是可靠执行者

生产线建设工作需要生产、工艺、物资、质量、技术、安全等相关部门和专家的共同参与。为了给生产线建设工作提供有力的支持，组织一支稳定的专家团队是必须的。专家与各生产线建设单位交流研讨，共同查找并解决生产线建设与运行过程中存在的问题，同时，专家组在认证过程中也应不断地总结经验和完善工作，更好地服务产品研制单位。

同样，航天企业应分级成立或指定专门的机构负责统筹协调各相关部门，经共同努力形成一支相对稳定的工作团队，保证优质、高效地完成生产线建设工作。

6.持续改进是发展动力

生产线通过认证只是一个起点，而不是终点。通过一段时间的运行，生产线上会或多或少地暴露出一些问题，影响了产品质量的稳定性和产能的进一步提升。因此，有必要通过运行评估或不定期检查等手段对及时发现的各种问题进行分类、分析，找出问题产生的根源，进一步优化生产流程，加强产品过程控制，从而更有效地提高生产效率，推动生产线不断改进。

例如，飞行器推力生产线建成并通过认证后，为解决喷注器零件钎焊过程中质量不稳定、成品率低的问题，对喷注器工艺进行了改进，并对生产流程作了相应的调整。另外，为适应批量生产，在不影响整机质量的条件下优化了部分工序，既有效地保证了生产线的产品质量，又大幅提高了生产线的效率，使产品合格率由70%提高到90%，甚至更高。

四、问题与思考

生产线建设是在不断摸索中进行的，解决了生产线上的一部分问题，但仍存在一些突出的问题。主要表现在：

1.先进信息化手段应用不足

要保证生产线正常运行，离不开信息及时、准确地传递，为此必须建立起一条快捷、有效的先进信息传递渠道。目前，大部分生产线仍然依靠传统的逐级信息报送方式，虽然有信息及时报送的要求，但在信息的完整传递方面仍存在不足。不过，也不完全如此，某企业将信息管理和流程管理紧密结合起来，实现了信息的动态生成和实时监控，提高信息的透明度，减少管理层次，实现了管理扁平化；通过信息技术促进流程再造，实现了管理的科学化和规范化；通过信息技术对现有资源进行改造和整合，提高了信息化应用的深度和广度。信息化建设工作从根本上提高了企业创造价值的能力，带来了整体管理成本的下降和业务运作的精细化。

2.大型集成生产线建设尚未开展

到目前为止，一些航天企业生产线建设主要是围绕单机产品开展，还没有建立大型集成生产线。对国外相关先进生产管理模式的研究还未开展，生产现场管理、流程管理模式改进还都处于摸索阶段，如果不尽快找出解决方案，在单机生产能力提升后将很可能成为制约航天企业任务完成的新羁绊。