航天制造单元要素分析

航天制造生产单元要素分析摘要：本文结合航天制造生产系统改进的单元化思路，将生产单元的构成要素分为实体要素和规则要素两大类，每一类包括6项要素，并详细论述了各项要素的内容和实现方法，为进行生产单元建设提供参考和依据。

关键词：生产单元要素改进航天制造生产系统可看作由若干生产单元组成，通过对不同类型的生产单元构成要素的细化分解，实现对航天制造生产系统全貌的深入梳理；通过对生产单元要素的改善和优化，实现生产系统整体能力的提升。

生产单元的具体形式可分为实物单元和逻辑单元，需要根据企业的实际情况实施，在条件具备的情况下组建各项要素都到位的实物形式的产品单元；在条件不具备时，如任务量不充足、设备无法搬动，场地布局不能改变等，可以进行逻辑单元建设，即对技术要求、操作细则、工装器具、物流路线等按照单元化思路预先筹划，投产时只需进行设备、人员、物料的分派。

航天制造生产单元可划分为12项要素，包括6项结构化要素和6项非结构化要素。

结构化要素又可称为实体要素，是生产单元的实物组成部分，包括：产品与工艺、人员与组织、设备与设施、物流与存储、数据与文件、环境与安全；非结构化要素，又可称为规则要素，是支持组织、管理与控制的要素，使得生产单元得以顺利运行并不断改进，包括：运作执行、质量保证、生产准备、信息集成、监控与维护、评估与改进。

如图1所示。

图1 航天制造生产单元构成要素说明图单元化思路的核心是要素配置完整。

本文对航天制造生产单元各项要素的内容和实现方式进行详细分析。

一、实体要素的内容与实现方法分析1、单元的产品与工艺高效、优质的生产产品是单元化的目的，产品分类成组是单元化的前提；工艺技术是单元的核心，技术配置完整是单元化的根本。

通常情况下，各航天企业面向专项产品或专业技术，重在关键技术突破和技术路线建立，解决设计完成后能否制造出来的问题，当打通了制造的技术途径、取得研试成功后，通常转向下一个型号的研制中，缺乏进一步工程化的努力，使得技术本身始终停留在单件研制状态，当有批量生产要求时会出现效率低、周期长等情况，表现出生产能力不足的现象。

因此需要加强产品的梳理，以及面向产品族的工艺分析工作。

●对产品进行分类梳理，为单元划分提供基础梳理航天产品类型，进行分组归类。

运用成组技术，建立以产品材料、结构形式、特征尺寸、精度要求等为主要元素，以装配关系、型号用途等为从属元素的产品编码规则，即以结构特征为主、型号特征为辅的产品编码规则，形成以产品特性为首要特征的产品系列体系，作为单元划分的基础；运用编码规则，根据产品数据信息，进行产品族计算，确定产品族的构成；以产品的生产单元和装配单元共同构成产品的生产线，在生产单元中注重单元条件的配备，在装配单元中除注重单元条件配备外，还需注重零部件的齐套性控制。

●系统地开展工艺分析工作，为单元技术配置提供依据根据产品分类，进行系统地工艺分析。

对同族同组产品的工艺相似性、区别和特点进行分析，在工艺流程、工艺方法、操作过程、设备要求、工装需求等方面进行系统研究，以工序集中为原则进行生产单元的技术配置；在工艺深度分析的基础上，探索不同产品在同一单元生产的可能性和实现途径，提出单元划分的边界条件；探索不同单元生产同类产品的替代性，增强生产的柔性和单元生产的鲁棒性；●促进工艺成熟完备，规范工艺执行过程基于产品单元，深入进行单元工艺技术研究，提高同族产品的工艺成熟度和可靠性，形成完整的工艺解决方案，对相对成熟产品进行工艺定型；促进单元技术的深化研究，完善工艺手段、固化工艺流程、细化工艺文件、增加必要说明，增强工艺的可执行性，建立工艺流程、工艺文件、操作细则三者重点突出、紧密衔接、密切结合的工艺－操作体系，促进工艺的成熟与完备；完善工艺管理、强化工艺纪律、方便工艺检查，提高工艺的严肃性和执行的规范性，使得工艺真正发挥指导操作的作用，努力促进生产现场操作的一致性。

●促进工艺技术创新，培育核心、关键技术推进工艺技术与生产现场条件的契合，对生产经验、操作窍门、工作绝活等及时搜集和整理，深化和提炼与设备能力和软件功能相结合的核心技术和关键技术，实现生产单元的工艺改进；开展单元内部的技术攻关，解决生产中的技术难题，促进单元配置的改善和技术能力的提高；引进先进工艺手段，促进三维工艺、柔性工艺等先进技术在生产实际中发挥应有的作用，建立工艺知识库和操作数据库；进行先进工艺技术的引进和开发，例如快速成型（Rapid Prototyping，RP）、无模成型等，为未来的产品进行工艺技术储备，为新单元的组建做准备，提高生产系统对新产品的适应能力，提升生产单元对新型号的适应能力；研究生产系统的技术集成方法，推动单元技术的集成和融合，促进工艺体系的进步。

●提升技术准备能力，为单元快速准确地提供技术输入根据产品的成组分类，使得技术准备对象更为明确，技术准备过程更为集中，为改良技术准备条件提供了需求导向和决策参考。

根据产品单元的需要，能够在逻辑上形成技术准备单元，其配置包括：为技术部门配备各种工作站等相应硬件；配备CAD/CAM/CAPP/CAE/DNC等各种软件；配备信息系统实现设计与制造集成；配备各种数控设备后置处理软件；配备工艺仿真软件。

提高技术准备能力。

2、单元的人员与组织根据单元特点，进行单元人员配备研究，最大限度地发现和消除职能、职责及工作盲区，实现单元内外人员的顺畅沟通和高效合作，包括：●单元人员配备研究单元所涉及人员的类型，包括技术人员、操作人员（不同工种）、检验人员、辅助人员、管理人员等；常备人员与临时人员的调配、专职人员与兼职人员的配备等；各类人员的工作内容和工作量；不同类型人员间的搭配关系和合作流程；●单元组织形式研究提出属于单元内部的人员的类型和数量，提出单元内人员的组织形式和工作机制，确保岗位间良好的替代关系和工作量的均衡，研究岗位轮换机制、处理好单一操作和多样岗位的关系；研究单元内人员的工作标准和优化方法，建立单元内的人才培养和成长机制，形成技术交流和经验沟通的氛围；通过本项工作，对技术和生产部门实现两个转变，即：以专业技术分工为主向以产品分工和专业技术分工并重转变；班组形式以按照工种分组为主向以产品为主、工种为辅的分组模式转变；从而提升组织和个体能力，提高产品生产效率。

3、单元的设备与设施设备与设施是单元的物质基础，要素内容包括：●生产资源整合与企业单元布局规划整合生产场地、厂房、设备、仪器、工具和工装等资源，对生产单元、生产线予以统筹分析与策划，进行企业的单元布局规划，明确各单元的相互位置关系和业务联系，确定以单元为特征的航天产品生产系统的物理格局；进行生产流程的详细分析，确立核心单元与关键单元，识别薄弱环节和瓶颈位置，形成以资源平衡、均衡生产为重要指导的生产布局。

●合理配置单元设备，拓展关键设备生产能力根据单元的产品和工艺特点，合理配置单元内的设备类型、数量、能力和位置，包括加工设备、检测设备、搬运设备等；适当安排冗余设备，维持适度的冗余能力，合理设置单元生产能力的上、下边界，尽量消除生产瓶颈；充分发挥设备的已有功能，例如数控机床的自动换刀功能，提高设备能力利用率，消除能力闲置，减少设备投资的浪费；增强对生产有重大影响的关键设备的配置，为关键设备提高效率配备必要的技术手段，如加工仿真/优化软件，优化的传感器/控制器等，以拓展设备能力、增强薄弱环节、提高单元能力。

●开展单元设施器具的配套与完善工作，提高生产保障水平根据产品与工艺的要求，以及单元工作的需要，制定单元设施器具的配套明细，强调单元中物的齐套性配置，包括：工具（刀具、量具、夹具、辅具）、工装（工作台、模具、胎具、吊具、物流器具）、管线（电路、气路、网线等）、劳动保护用品（手套、鞋帽、着装、眼镜等），以及其他设施器械，例如桌椅、通讯器材（电话、对讲机、广播等）、储物箱柜、挡板、护栏等。

根据配套明细，提出保证单元顺畅运行的设施配置要求与解决办法，避免因配套器具短缺造成生产延误或中断，提高低效率环节的效率，使单元人员能够专注于生产过程，从提高生产保障水平的角度提高生产的效率和质量。

4、单元的物流与存储物流与存储是单元的支撑条件，要素内容包括：●合理规划物流形式与路线，提高物流效率和安全性通过对物流形式与路线的合理规划，加强对单元中物的流动性的有效管理，包括：单元内的设备布置，根据物料特点设计周转批量和包装方式，周转批量包括单件、多件、成批等，包装方式应兼顾物流过程中的产品防护，减少零部件、产品在装卸、运输过程中的损失和损坏；设计物流通道结构和运送形式，通道结构如：过道、轨道、传送带等，运送形式例如：架车、推车、汽车、轨道车、天车等；结合产品特点和工艺路线，设计物流路径，缩短物料移动距离，避免交叉路线的物流冲突，尽量消除等待、搁置时间，减少运输周转时间和成本。

●推行现场物料的定置管理，加强物流管理的规范性规划单元内部的物料摆放，在单元现场推行定制管理，包括：区域、单元、工位划线，单元内设置产品和工装的存放区域；现场物料的定位、定置、定量、定标，原材料、在制品、产成品的分类、隔离、标识、储运等，形成有效的物料识别、放置、移动规则，消除寻找时间，减少取放时间；规范工具的借归和存放管理，工装的使用和现场摆放，管线的配置与走向，机床的上、下料方式；改进物流器具，如货架、托盘、支架、转运车、周转箱、工具柜等，提高运输周转效率，实现单元现场物流的规范管理与高效运作；设计现场物料的提供策略，包括现场存放、随用随取，由物资部门保管、需要时借用，企业内平时不保存，需要时提前采购等策略，并决定各种策略适用的物料种类和数量。

●研究物料编码与标识技术，提高单元物流信息管理水平研究物料编码技术，建立物料编码体系；研究不同产品的标识方法，实施符合航天产品质量控制要求的标识技术。

理顺单元工作流程，建立适于信息系统应用的规范和制度；在单元内强化规章制度的执行，确保单元信息的及时、真实采集；塑造单元内规范操作的氛围，为信息系统的应用减少困难；创建物流和信息流一致对应的管理条件，提高单元内物流管理的信息化水平。

5、单元的文件与数据文件与数据是单元信息的载体，要素内容包括：●单元文件规章系统的建立规章制度是生产系统得以顺利运行的基础和保障。

生产系统进行单元化改造后，尤其是批量生产模式的建立，一方面需要对相关的文件予以修改和调整，另一方面需要将与各产品单元有联系的各项规章与制度、标准与规范、要求与规定进行系统分析和整理，针对具体的单元进行有针对性的归纳和细化，对于与该单元有关的具体条目给出详细的解释和执行方法，形成适合各产品单元特定情况的各自的文件规章系统。

这样即确保了单元建设与运行的有章可循，又提高了文件执行的效率和质量。

对于管理规定，在生产管理、质量保证、物资保障、劳动纪律、健康安全等文件基础上形成单元的管理规程；对于技术文件，形成包括工艺的完整性、技术文件的齐套性、检验要求的规范性等方面的特定单元的操作规程，甚至特定产品的操作规程。