卫星生产集成化是指把卫星生产的各个环节,作为一个不可分割的整体,统一考虑,并在整个过程实施数据采集、数据传递和数据加工处理,使产品最终成为数据的物质表现。精益生产应用于我国的卫星集成化生产,即在产品开发初期推行并行工程进行产品设计,然后结合成组技术进行快速变异设计,在制造阶段则利用成组技术进行生产重组,打破生产类型界限,使有可能按适时生产组织生产,通过适度地更新设备和工装,提高生产效率、增加生产柔性,并在产品全过程实施全面质量管理,这样就更全面、更有利地利用高新技术,最终降低卫星的生产成本,缩短开发周期,提高产品质量,增强我国的卫星具有市场竞争力。本文论述了基于上述几方面有效组合。
一、设计阶段推行并行工程
以往,卫星生产都是由上级根据用户需求下达型号任务,送交总体规划部,作出对此型号的需求说明,然后由设计部门根据需求说明进行概念设计、具体化设计以及详细设计。然后将设计好的图纸标审后工艺会签,图纸晒蓝后交给工艺部门编写工艺,送到制造部门开始生产,最后部装、电装、总装,经过质测、精测,检验合格后发射,交用户使用。在整个过程中,信息流自上而下传输,意见交流只限与比邻的两个阶段之间,信息反馈有限。在实际制造过程中造成返工修改的次数多,装配性不好,在交付使用过程中则发现满足不了用户的要求。
如果在卫星的设计阶段预先收集各种信息流,进行集成化并行设计,考虑好在卫星的整个全寿命周期内可能出现的各种问题,在卫星还未投产时,尽可能地进行参数化设计,运用计算机进行系统仿真,观测实体模型、总装程序,分析产品功能及可加工性等,就可以取得经拟实设计与开发过程优化和投入优化后的产品。在这个产品设计、过程设计和市场开发同时并行进行的过程中,主要应用以下方法
(1)建立多学科开发队伍(Teamwork)。
我国卫星的研制必须改变在以前的串行生产方式中的设计、生产、销售等各个阶段,重新组织多学科开发队伍,把个人的智慧集中起来,最大限度地发挥人的主观能动性,使小组成员借助自己擅长的专业,通力合作。通过信息的汇集、资源的共享,及时发现问题解决问题。
(2)面向全过程的设计(DFX)。
面向全过程是指向产品的全生命周期,使产品在设计阶段便具有很好的可制造性、可装配性、可维护性。通过建立各阶段的目标函数,确定设计变量,以用户、制造、装配、服务等阶段所涉及的技术参数为约束,来建立产品模型,做到快速变异设计。
(3)质量功能分布(QFD)。
质量功能分布实际是一个如何描述、确认和保证用户对产品的希望,以及规范各开发、维护阶段的意见和要求的过程管理。它可对产品质量不稳定因素进行分析、确定出如何生产及如何进行工艺控制。
总之,在设计阶段推行并行工程的结果是大大缩减了以后频繁的返工修改,这不仅加强了设计进程而且有效地提高了设计质量。
二、以成组技术为基础
在制造生产中,原有生产组织形式中存在很多缺点①车间、机床布局不合理,材料运输路线长,停工待料时有发生。②在制品库存量大,造成许多原材料的浪费。③工序节拍不一致,在岗工人忙闲不均。
这种生产组织形式无论在人力、物力和时间上都浪费大而且生产效率低。成组技术应用于制造中,就是将有代表性产品中的零件,按照材料和工艺的相似性进行分类编组,对工艺的特征信息进行分析,得出零件频谱,然后选择必要的特征信息,确定码位,建立一套制造用的零件编码系统。在卫星集成化生产时,利用这套零件编码系统,按工艺加工的相似性,划分零件组,进行成组集中,根据成组工艺流程分析编制成组工艺规程,采用成组夹具等成组工装和设备,实现成组加工,进而改变传统的组织形式,组织成组单元,建立成组流水线,用扩大了的成组批量取代每种零件较少的批量,它带来的好处是可以通过更新设备、工装,改进工艺来提高生产效率,最后再根据市场需要装配成所需的产品。这样变卫星整体单件生产为卫星零部件批量生产,使生产效率得到提高,生产管理得以简化,生产成本得以降低。
三、按适时生产进行组织
传统的卫星生产是自上而下的推式管理方式物料需求计划(MRP)来实施计划的。它主要解决间隙生产的生产计划和控制问题,但在实际生产中,往往是所需的原材料、生产设备等不能按时到位进行生产,或者由于预测有误差,管理失误,造成废品重新返修,使加工、装配等的工时延长,或者是人员没有按时出勤使生产受影响,这些都有可能使该工作地出现超负荷或低负荷,造成生产力的不平衡,出现瓶颈效应,不能按生产计划严格执行。此外,为使后面的工序不停工待料,往往会在前面工序多生产一些产品,中间仓库多存放一些零件,这样就带来了许多浪费。
适时生产是以实现“零库存”为宗旨,减少资金积压,减少设计、物料控制、生产作业等过程中的种种浪费,避免停工待料,人员忙闲不均等现象,同时降低产品成本。但与MRP相反它是一种自下而上的拉式管理方式,在连续作业中它通过利用看板类工具传递信息,按照规定的时间、质量、数量,以最少的设施、设备、物料和人力投入生产出用户所需要的产品,克服了MRP在预测失误时所带来的浪费,同时全面地提高生产率。然而,对于杂乱无章的生产组织形势是很难按适时生产组织生产的,只有在组织了成组生产的条件下才能进一步按适时生产组织生产。在制造资源计划(MRP2)和企业资源计划(ERP)推行的今天,适时生产可与这两种先进管理方式结合,在卫星集成化生产中发挥更大的作用。
四、全面质量管理
质量是航天的生命和形象,全面质量管理的推进就是以ISO9000系列为标准,与国际市场接轨,对企业外部建立质量保证体系,对企业内部实施质量管理,最终满足用户需求。这就意味着在卫星生产一开始就要着重抓质量,建立完善的质量体系,规范设计、工艺及各类文档,对各计划流程和技术流程进行控制,做到研制、生产、试验全过程质量受控。
(1)全面质量管理和并行工程的结合。
在产品生命周期中产品设计是产品质量的源头,是并行工程推行的重点。把可靠性、安全性、维护性从卫星型号研制一开始就设计到产品中去,并贯穿于型号研制、生产的全过程,从根本上保证和提高航天型号产品的固有可靠性、安全性、维护性。同时在设计开发中要达到预期的质量目标,使设计满足功能特性要求,还要从风险分析、故障分析,试验数据分析中总结,把好质量关口。
(2)全面质量管理与适时生产的结合。
制造过程是产品质量形成的另一个重要基础,也是按适时生产组织实施的过程,其目标是不偏离设计,保证设计符合质量要求。制造过程下的质量管理就是建立一个控制生产过程稳定、持续生产符合设计质量要求产品的生产系统。在卫星集成化生产中按适时生产组织生产时,必须加强质量监督、质量跟踪和质量检验,在生产技术的准备,现场文明生产管理及工序的控制上进行全面有效的质量管理。
五、适度的自动化生产
现代化生产是建立在高度自动化的基础之上的。尤其象卫星这种产品技术含量高、结构复杂,用户需求量小,且种类多,更需要计算机网络、数控加工、柔性制造、CIMS等高新技术作为支持。但是生产自动化的程度必须根据生产的实际情况来制定。因为它的工作环境在太空,不可能达到象地面上的汽车那样走进千家万户,频繁使用,所以建立自动化生产线,以求几分钟就生产出一个产品是不可能的,这样生产出的产品也不能及时销售出去。所以只能采取适度的自动化生产,利用成组技术来提高工作效率,避免大量的生产设备投入,使资产积压在固定资产中。只需要在瓶颈问题上采取高效的设备,减少设备调整时间,减少机械加工难度,使生产过程各节拍保持一致,真正做到适时生产。