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F-35战斗机的产品和生产管理
作者:Roberto Michel    来源:制造业信息管理
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从为了将F-35的生产周期压缩,使之生产时间比上一代的飞机更少,洛克希德·马丁航空公司和它的合作伙伴在不同的进料工厂里同时生产飞机的主要部件,组装并使它们与Fort Worth工厂的装配线匹配。Burbage说:“这不同于之前像F-16这样的战斗机所使用的策略。那时候基本上我们把所有原材料运到工厂一头,然后F-16就在另外一头造出来了。”

但是,对于F-35,情况就要复杂的多,它更多的使用复合材料,而且相比上一代战机具有了隐身功能,所以进料工厂的策略就要求更大程度的容错控制。Burbage说,在第一架飞机进行装配的时候,为了校正可能出现的问题,初始设计甚至还允许使用一些精密的垫片使结构之间可以完美配合。

“我们发现,主要的组件与我们编程时的理想情况确实存在差距”,Burbage说:“所以现在我们要把这些差距找出来。我们正在进行装配的最后阶段,确保组装完美完成,这是必须的。”

PLM撑起的虚拟制造

Burbage说,装配的顺利说明公司为管理F-35信息所采用的“设计制造一体化”正在起作用。

根据Burbage的解释,在这个项目中设计制造一体化发端于3D实体建模,这是设计工程师使用达索系统的CATIA CAD软件包创建的,然后拓展到产品生命周期管理(PLM)的其他领域,比如在生产管理中Visiprise的制造执行系统软件(MES),可以处理诸如电子作业指导和生产状态及序列号零件数据之类的功能。在管理产品记录并促进设计协同方面,公司使用西门子PLM软件的TeamCenter系统。另外,像公司一直使用SAP的ERP系统,也纳入了设计制造一体化。

newmaker.com

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F-35闪电II战斗机已经在德州Fort Worth的工厂装配下线了,洛克希德·马丁公司的全部
计划是制造超过两千六百架这种飞机。这种新型战斗机更为人所知的名字是
“联合攻击战斗机(JSF)”,而它的整个生产流程也极富创新。

作为洛克希德·马丁航空公司的执行副总裁和F-35 JSF项目整合的总经理,Tom Burbage对新型制造策略很满意,并宣称它标志着飞机装配作业发展的一个里程碑。

Burbage说,最后的结果就是,所有的应用领域都拥有一个统一的产品相关信息的数据库。

“设计制造一体化从概念设计到细节设计再到制造”,Burbage说:“这甚至已经拓展到我们的(设备)培训系统和维护系统。开始于设计工程师的设计制造一体化现在已经覆盖了整个飞机的生命周期。”

在工厂里,这条线允许将轻量的3D图像嵌入到电子作业指导中去。同上一代飞机使用二维的蓝本图相比,这样做提高了工厂里的生产效率。

“我们使用三维模型的造影到生产车间,这样工人们就可以引用、放大、观察细节或者旋转图像了”,Burbage说:“基本上看,它充分体现了可视化的优势。”

全新战略

设计制造一体化支持公司将战略调整为使用以网络为中心的生产方式。Burbage说F-35的制造战略就是分步装配,即先完成大的、完全确认过的组件,再将它们放在一起快速装配。“这种方法允许我们平行的制造主要的飞机部件,因此大大缩短了制造这个复杂无比的大家伙的时间”,Burbage说。

除了顺利匹配,项目还有很多地方得益于设计制造一体化。一个最近的项目重要节点,2007年12月18日,第一架短距起飞垂直降落(STOVL)型号的F-35提前15个月下线。除此而外,STOVL所有的项目重要节点都是按期甚至提前完成,合作伙伴诺斯罗普·格鲁门公司生产的所有四个核心机身也都是在目标期限内完成并送达。

并且,根据Burbage所说,送抵Fort Worth工厂的组件基本或者根本不再需要任何“补差工作”,这也就是说Fort Worth不需要再去做上游供料厂未完成的工作了。

Burbage说:“就质量和装配而言,我们正在看到的情况比历史上任何时期都好。我们希望看到这些,因为这是上马设计制造一体化应得的。”

其他的一些因素对于制造战略也有帮助,比如自动化打孔的使用。公司还采用了工厂里一线工人的知识,他们提出了自己的建议,比如在大型垂直工作架上装配F-35的机翼,这样更符合人体工程学。

Burbage说,使用这种更加以网络为中心的方法是有挑战的,比如指导供应商在指定位置使用合适的刀具为F-35切割零件,就需要一个过程。另外的挑战还有跨越整个供应环节的协同采购和规划。现在,公司使用一套定制的叫做PIOS的生产和库存优化系统,用于制造资源计划,并且在2008年1月在财务方面开始使用SAP的ERP软件。

最终,SAP的软件也可以用于进行供应链管理,但是现在的PIOS是用来计划供应领域活动的。Burbage说,工厂之间围绕最终计划的协同,是设计制造一体化上主数据需要解决的另外一个方面的问题。

Burbage说:“设计制造一体化做的一件事情就是确保那些工厂里并不可见的流程。事实上可以根据工厂的同一种需求,同步运行。”

《简氏防务周刊》,是一家位于伦敦、跟踪军事项目的传媒和分析公司,它的航空咨询顾问Nick Cook说,成本控制曾经是F-35的一种重要驱动力,因为它的基本理念是,通过多个国家合作,使用同一个飞机平台,生产不同类型的飞机,以达到规模经济的效果。Cook说,项目的关键工业合作伙伴,都在着眼于使用敏捷制造技术,比如围绕最终装配基地的同步供料工厂。

“20世纪90年代后期,在F-35项目日益成熟的时候,成本的效率被当成这个项目的一个重中之重,所有的参与者都意识到同以往的飞机相比,这次[成本问题]该有所变化了”。Cook说:“工业界,包括洛克希德?马丁公司在内,都明白必须开发新的生产模块,需要从别的行业引进经验,比如说汽车。”

MES面向变革

洛克希德·马丁航空公司于2002年开始部署MES,最初是Visiprise用于过程计划和变更管理的软件,然后又增加了工厂管理的功能。现在,Visiprise系统在公司的四个工厂运行,除了Fort Worth工厂,还有西弗吉尼亚州克拉斯堡、密西西比州Meridian和佐治亚州Marietta三家工厂。

使用的功能包括电子作业指导、工作流和过程建模、订单状态监控、工程变更支持以及质量记录跟踪(比如确保所有的不一致记录被关闭,需要的数据领域可以通用)。作业指导嵌入一个轻量动态的3D图像,与CATIA产生的3D模型保持一致,而其中轻量“JT”文件可以用于协同设计。

制造工程高级经理Brad Leech所说,相比之前项目很普遍的二维蓝本和手工收集,MES节约了时间并且使工厂的流程更加的准确。“我们试图创造一站式的厂房,工人们可以获得所有用于支持减少F-35生产周期的材料,”Leech说:“关于质量,MES也加强了对工厂流程的控制,它可绝不允许偷工减料。”

Leech说,设计和制造之间的联系开始于设计,当制造工程师和流程计划者开始同设计工程师合作撰写3D工作指导时,设计制造一体化就顺理成章地开始了。Visiprise的制造模块可以执行很多经典的车间工作任务,比如同打卡考勤系统配合就可以密切跟踪员工的动态。

Leech看到MES可以通过每一个制造步骤控制产品定义数据,同时指导作业和质量控制过程。

“MES可以实时连接配置控制数据,”Leech解释道:“它提供了覆盖所有工厂和人员的连续流程和工具。”

洛克希德·马丁航空公司于2002年开始部署MES,最初是使用Visiprise软件进行过程计划和变更管理。

尽管很难把生产周期的下降归因于任何一种方法——比如新的装配策略、加强自动化或者支持数据之线的应用。Burbage还是提到,减少生产周期的总体目标,是将过去每个项目需要的27到30个月,下降成F-35的一年左右。在执行的层面上,Leech说,过去的订货时间,从订单生成到打印出制造名录再到用支持数据将这份名录完全对应上,需要15天到20天。而通过MES,同样的电子流程只需要6天到8天。

在从前过分依赖纸张的飞行器项目里,过程很容易偏离正确的轨道。Burbage举了一个例子,如果质量控制人员发现了一个出现偏离的零件,他会把这个问题写在纸质的表格里,然后给工程部门发一份拷贝,这样偏离可以被校正。麻烦之处在于,填表的时候非常容易弄混零件的编码,而且表格一旦被手工交给工程部门,可能就会扔在一边好些天。Burbage说:“现在已经非常准确了。因为采用3D图像,你只需在问题零件上点击一下就可以了。然后工程师的笔记本电脑上立刻就会有相应的显示,不需要再排队了。”

Burbage总结了在使用MES进行流水线生产管理的过程——“非常简单而且非常准确,就像光速一样”。

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F-35 闪电II简介

飞机:洛克希德·马丁的F-35闪电II-也就是联合攻击战斗机(JSF),是由国际合作开发的多功能隐身战机。这个项目的意义在于,这款下一代多功能战斗攻击机各个型号当中,有百分之七十到九十的通用单元,大大降低了制造、维护和训练成本,因此费用是可以承受的。

合作团队:F-35主要是由洛克希德·马丁、诺斯罗普·格鲁门和英国航宇系统三家公司合作设计制造的。

项目规模:美军和英军目前已经发出了2600架的采购订单,而来自其他国家的订单可能将使F-35生产的总数量超过4000架。两架原型机已经下线了,其中包括2007年十二月发布的短距起飞垂直降落(STOVL)型号,另有17架F-35还在生产当中。

制造策略 :先进的生产过程——包括数字整合、无纸化工程和自动打孔技术都在使用之中。尽管所有的型号在最后装配时都使用单一、柔性的生产线,这个制造策略还是帮助供货厂家平行生产装配模块,用以快速配合和最后装配。

支持软件:洛克希德·马丁航空公司采用多种方案来支持F-35,这其中包括达索系统的CAD和数字设计软件、Visiprise的制造执行软件、NGRAIN的3D维护学习软件、用于财务的SAP ERP软件,以及一套叫做PIOS的定制化系统用于制造资源计划。公司最终计划采用SAP进行供应链管理。

来源:洛克希德·马丁,JSF网站(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (8/29/2008)
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