自始至终的精益制造

作者：波音公司 Alfredo Herrera    来源：Aerospace Manufacturing and Design

欢迎访问e展厅 展厅 3 管理咨询与服务展厅 企业文化, 战略管理, 生产管理/工业工程, 营销管理, 知识管理, ... 在如今的国防预算趋势下，承办商必须以合理的价格提供创新的、卓越的、高性能的产品。实现这一目标的关键是从开始到结束都实行精益的方法，即从早期的设计，一直到制造、管理和行政管理。 从传统意义上来说，当工业界提到减少浪费和提高产量时，意思首先是假定的特定制造活动。材料， 以及材料是如何切割、铸造、成型、运输和组装的， 在成本和生产率方面都是一个重大因素。在波音公司，我们所做的一切都是关于精益，而不仅仅是制造。精益从上到下贯穿到了我们公司的方方面面。发生在每一个部门的事情都会影响到产品的整体性能和经济性。 意识到这一点，波音公司就专注于企业范围内的通信，测量和持续改进。综合产品小组（IPTs）系统地研究了所面临的挑战和解决方案。从而构建了一个意识到效率根源，以及一个行动如何影响下一个的文化。在波音的梅萨工厂，AH-64D“长弓阿帕奇”攻击直升机就是在这里设计和制造的，公司的员工都在努力工作，拓展精益科学，以便他们能够解释有助于提高质量，盈利能力和防御系统交付能力的细微原因和影响。为此，价值工程（VE）、精益，以及制造和组装的设计（DFMA）都汇集在了一个结构化的协作环境，不仅可以指导设计和生产，同时也充分发挥了采购、客户、供应商， 以及所有其他利益相关者的优势。 产品设计影响了制造过程，而制造又会影响计划、管理、供应链管理、服务以及盈利能力等，在这样一个周期结束之后，期货合约要么被接受， 要么就会被视为过于昂贵。知道了这一动态之后，我们越来越专注于概念设计这一方面，其在改善紧随精益制造的下游产业中起到了重要的作用。让我给你举个例子。 近日，一个国防客户需要一种新的、特定的电子配置，这也意味着对阿帕奇直升机航空电子舱门的布局要进行相应的改变。最初估计新的舱门在一个金属键的基准配置上。然而在合作的过程中，波音机身工程师很早就与陆军工程部一起合作，研究和量化舍弃老式金属键合舱门， 支持一个全新的复合材料舱门所带来的好处。 随着将前沿设计作为一项推动业务的原则，综合产品小组预估了这项航空电子舱门工程变更订单的所有问题和影响，以做出能使客户受益的高效快捷的决策。我们的综合项目小组是自我导向的，而且往往在同一个地点工作，这样就会使工艺流程顺利地往前推进，而极少停滞或者后退。 在这种情况下，该小组制作了一个当前状态的价值流图，揭示了现存领域的潜在弱点、浪费和机会， 而更现代的设计、材料、工艺和工装可以超越过去的惯例。该小组还部署了先进的基于模型的3D 系统、模拟和基准，以找到最有价值的设计。 从概念设计开始，在装配的过程中，DFMA 产品简化和成本估算通过确定元件数量更低，以及接触劳动时间较短暂的区域，来引导工程师做出最理想的配置。这方面的努力，反过来说，又减少了产生于下游产业的非增值报废、返工和维修的可能性。 Boothroyd Dewhurst DFMA 非常适合于波音公司的精益制造和价值工程（VE） 方法，因为它量化了团队经常辩论的有关结构效率的权衡决策。随着用更少的零部件集成出更多的功能，DFMA 驱动的设计显著地减少了组织的开销和后续的费用，这在航空航天企业生产和投入服务的零部件中随处可见。 结果：航空电子舱门 新的电子舱门现在有模块化的可重构的部件，如模制一体式散热孔（见图4）， 选择性激光烧结（SLS）加工而成的尼龙材料，以及普通现成的可轻松缩放、修改或扩大的硬件，能满足未来客户对不同电子产品包的需求。 修订预计将减少金属键合传统门约86% 的细节制造（图1 和图2），减少了总零件数的22%（以组件仪表的数量级计算，而不是复合计数）。新的设计取消了对传统组装方法的需求，因为传统方法需要大量昂贵的设施、装配夹具和细致的制作工装。 随着数字化模型定义和紧密集成的数字控制（NC）设备的出现，新的复合材料门的工装所需零部件大约是传统金属门的13%。设计、工程和资源开发估计约为传统门的80% 左右。而且这些估计是保守的；由于前面已经完成的自主研发可以很好地整合原始的分析和概念性布局，所以综合产品小组的人相信数据可能会更好。 开发新的复合材料门的工程师们也考虑到了航空单位维修（AVUM）水平的随时服务和更换零件或组件的能力。事实上，今天的工程师们分析了整个产品生命周期，以建立符合各学科和社会需求的稳健设计——从制造到维护和现场支持。 现如今较新的设计可以降低现场维修和翻新的费用。子系统安装方便，而且具有较短的生产周期时间。重新设计的门不再需要手工布局和通常装配阶段的铰链紧固件模式。 选择更强大的制造工艺带来了额外的降低成本的好处，以及其他无形的节省。以前旧的专用工装需要进行昂贵和不断的检修。易磨损的工装——如金属板材成形模具，落锤模，剪切和冲压工具， 以及设备装配夹具，也需要昂贵的维护费用。 然而，新一代的工具由非磨损型铝夹具以及铝固定器组成，可以进行后续的数控修整和钻孔作业。同样地，目前精益生产的整体方法是采用快速和高效的数控多次切割和激光多次定位，而不是昂贵的剪切和多次应用模板。这相当于在循环加工翻新时减少了不合格产品，材料浪费更少， 并且更好地节约了成本——这对以往的制造方法来说是一个相当大的改进。 以前合格的工程材料，如平纹和5 线束预浸渍的碳纤维/ 环氧复合材料， 一般用于主要的结构。复合夹芯板使用了轻便的泡沫芯加强筋，这种加强筋是使用功能非常强大的超声波切割机数控加工成形的。传统的夹芯板有的用10 个组件零件，一直是采用比较复杂的子组件，同时还需要特殊的工具和费力的组装方法，包括使用膏状胶粘剂和实心铆钉。重新设计的SLS 面板是整体的一块（见图3）。 虽然SLS 零件修复程序都处于开发的初级阶段，但是快速创建部件和无需工装的能力可以让原始设备制造商维持最小或者最大的库存。因此，对于停在机坪上待修的飞机（AOG），不用为了采购订单和整夜出货而去任何全球位置了。这意味着实现了节约。 设计的简化当然得益于不断发展的制造技术。传统的由芳纶、玻璃纤维/ 环氧树脂和热塑性塑料（注意这三种不同的材料）制成的气动热防护罩和管道，需要大量的劳动力及工装相关的工艺。现在，采用SLS技术制造的非结构件取代了以往的多材料及加工工艺。除了更少的零件及加工带来的成本降低，更可以降低飞机的起飞重量。 波音公司致力于在每一代产品中降低成本和提升性能，因此，精益、以价值为中心的思想必须及早启动并贯彻到每一个人，使每人都深入理解这一贯穿工程技术、商业和客户满意度的思想的来龙去脉。先进的管理工具，从Model-Based Definition (MBD)到DFMA的实施，从Dimensional Management (DM)到Advanced Technology Assemblies (ATA)分析，使这一自始至终的精益制造过程更快、更可靠、效果更好。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (4/15/2014)