本现场报告解释了波音长滩工厂如何采用精益制造原则,从开始到结束改造整个组装过程。该公司计划在一条连续移动的装配线上制造717飞机,这可能会彻底改变飞机的制造方式。

过去,使用依赖于个体装配湾的“车库式”技术组装波音717。图片来源:波音公司

企业合并。全球竞争。严格的利润率。听起来是不是很熟悉?尝试在一个充满这些类型限制的环境中组装一个包含超过30万个部件的复杂产品。这是波音长滩分部的工程师们两年前面临的挑战。解决方案是停止使用古老的生产方法,完全重新思考装配过程,并发展一种新的思维方式。通过采用精益制造原则和开发全新的装配线,跨职能团队已经能够提高生产100人支线客机的效率和产量。

波音717-200是一款价值3500万美元的飞机,专为短途市场设计。由于小型商业运输和外国政府补贴的利润率相对较低,这款124英尺长的双体喷气机在一个对价格极其敏感的市场上竞争。

波音最大的竞争对手,空中客车工业公司(法国图卢兹)制造了一种名为A318的竞争机型,尽管它实际上是一种中程飞机,而且比717更重。其他支线飞机制造商,如庞巴迪(蒙特利尔)和巴西航空工业公司(圣保罗),也在不断增长的支线飞机市场上展开了激烈的追逐。

波音长滩分部的这条移动装配线可能会改变飞机的组装方式。照片由奥斯汀韦伯

波音公司在1997年收购了主要竞争对手麦道公司(McDonnell Douglas),继承了717的设计。麦道公司最初推出的是MD-95,是广受欢迎的DC-9的继任者。在合并后不久,这架飞机被重新命名为波音717,并于1999年2月24日首次试飞。

717项目副总裁Jim Phillips表示:“在开发新型双喷气机的过程中,我们将道格拉斯双喷气机的最佳特性与新技术相结合,但这只是在提高可靠性和降低运营成本的情况下进行的。例如,飞机的标准起飞和降落重量被降低,以提高航空公司的运营经济性和灵活性。

两个劳斯莱斯BR715高旁路比率发动机电源717.占地717多个法规英里,飞机可以全天飞行,加油时间最小。

市场需求

据菲利普斯称,短程航空公司市场要求运营成本低,发货可靠性高。例如,典型客户需要每天每天订购每天八到12个航班。“717年的特殊低旅行成本允许运营商探索风险较低的新市场,”菲利普斯添加。

717的众多特点使其对航空公司颇具吸引力,如先进的航空电子技术、低噪音和低排放、低维护成本和显著节省燃料。这架飞机的一个主要特点是它在机场的效率。717是专为快速周转而设计的,没有机场或地面支持设备。例如,它的货舱门和加油站可以不用梯子、台阶或服务平台。

拥有大量波音717机队的航空公司包括穿越航空公司和环球航空公司(美国航空公司的子公司)。Midwest Express最近签署了一项协议,打算购买多达50架飞机。

菲利普斯称,717位于90至110座的区域市场的中心,预计未来20年将需要3000架飞机。造成这种需求的因素包括航空公司和租赁公司将更换和扩大其机队;更严格的环境法规的影响;以及乘客对高频喷气式飞机服务的偏好,尤其是在低速涡轮螺旋桨飞机服务的市场。

717是波音机队中全球采购最多的飞机之一。飞机的主要部分在世界各地制造,然后运到长滩进行最后组装。

例如,机身由艾琳尼亚(罗马,意大利)建造;翼是由波音有限公司(多伦多)在加拿大制造的;着陆齿轮由以色列飞机行业(特拉维夫)建造;发动机来自Rolls-Royce GmbH(Dahlewitz,德国);Empennage由航空航天工业发展公司(台湾台中)制造。

该平面的其他部分是本地制作的,例如AlliedSignal(Torrance,CA)和Nacelles的航空电子公司(San Diego)。拥有全球供应链的优势包括传播财务风险和获得外部市场访问的能力。

717的最终组装在波音长滩分部的80号大楼进行,这座60万平方英尺的大楼建于1957年,用于建造DC-8客机,是美国第一个全空调设施。它以屋顶上巨大的“飞DC喷气机”的标志而闻名,这个标志照亮了夜空。其他在该大楼组装的飞机包括DC-9、MD-80和MD-90。

长滩Div。,前者以前是道格拉斯航空有限公司,于1941年开业,拥有15,000多名军用和商业飞机。第二次世界大战期间,道格拉斯是一个“停电”植物,并用涂料,图案,树木和灌木伪装。

精益思想

波音公司的员工花了2年时间与来自日本的Shingijutsu公司的顾问一起学习精益制造。他们在长滩建立的系统是基于全球生产系统,这是丰田生产系统的衍生品。

根据Aaron Kotyluk, 717移动生产线的流动生产和精益制造顾问,特别强调的策略是平衡生产线,标准化工作程序,实施可视化控制,在使用点放置部件和工具,并建立供给线。成功地采用每一种精益生产策略都是实现最终目标的关键步骤,该工厂预计将在下个月实现这一目标:转换为连续移动的装配线。

平衡这条线本质上意味着在可用的工作时间内均匀地分配工作数量和种类,避免过度负担和资源使用不足。这消除了瓶颈和停机时间,从而缩短了流动时间。

标准的工作程序是波音公司精益生产系统的基础。Kotyluk说:“标准操作是一个已知的、可重复的过程,可产生高质量的产出。”它确保每个人以同样的方式,以最好的方式做同样的工作。Kotyluk指出:“拥有可靠、一致的流程可以帮助员工消除非增值活动。”

视觉控制帮助组装者快速和准确地测量生产状态一眼。进度指示器和问题指示器可以帮助装配工了解生产进度是提前、落后还是按计划进行。Kotyluk说:“视觉控制让每个人都能立即看到团队的表现,并增加对该地区的归属感。”

使用点是一种技术,它能确保人们在工作中所需要的东西——正确的信息、部件、工具和设备——无论何时何地都能得到。根据Kotyluk的说法,将零件、工具、设备和作业指导书交付到使用点可以节省时间,消除浪费的移动和空间,并确保花费在产品和流程上的时间为最终产品增加价值。

馈线允许装配工在主生产线之外执行预装任务。例如,传统上,当机翼进入最终组装区时,机翼与机身连接后,就会在机翼上安装内襟翼和外襟翼。

然而,机翼馈线将允许襟翼连接到机翼上,然后到达最终组装区。当馈线实施后,机翼将到达时,组装人员准备将它们连接到机身上。Koytluk表示:“在主生产线之外执行某些工序意味着主组装区的部件更少,主生产区的服务就绪组件和组装的可用性,以及质量的提高和产品制造的交付时间更短。”

Boeing的精益制造侧重于三个基本原则:Takt-paced生产,一体式流量和拉动生产。

快节奏生产描述工厂的装配速度。精益并不意味着做事情更快;它意味着以正确的节奏做事。从本质上说,顾客的需求速度决定了步调,或者说时间。因此,精益生产不是简单地最大化工作效率,而是在工厂里设定节奏,确保客户的需求及时得到满足。

单件流量与批量生产相反。而不是建立许多产品,然后在进程中将它们持续到队列中,并在过程中一次通过过程中的每个步骤,而不会中断。一次生产产品,连续提高质量并降低成本。

拉力生产是拉力生产的反义词。这意味着产品只有在客户要求或“下拉”时才生产,而不是在此之前。这样做可以防止构建不需要的产品。在实现可预测的生产速度、单片流程和可靠的机械设备后,公司可以在拉动式生产环境中运行,从而在客户需要时组装产品。

Kotyluk说:“到目前为止,最大的挑战是将推式生产系统转变为拉式生产系统。”“推动生产完全基于进度。拉拔生产是根据客户的要求。”

传统上,飞机是以“车库式”的形式组装的,有多条“倾斜”的生产线。Kotyluk解释说:“车库式的工厂布局是指产品从一个地方开始,并在整个建造过程中一直停留在那里。”“在车库式生产中,没人知道生产线的健康状况如何。因为没有产品运动起起搏器的作用,你无法一眼看出你是否满足了客户的要求。

Kotyluk补充道:“车库式生产没有流程。“零件必须到处运输,而不是每次都运到同一个地方。”

在波音长滩的车库式装配线上,最多可以同时生产20架飞机。新的直线方式减少了这个数字,因为一条装配线只能容纳6架飞机。

该链由锻造钢结板制成。夹具和夹具使用掉入链中的销钉,其搁置在装配线地板下的轨道3英寸处。图片来源:波音公司

一条又长又瘦的线

波音长滩公司的精益制造计划分为三个不同阶段。最后一个阶段,一条持续移动的装配线,将于下个月实施。

第一阶段于2000年4月完成,包括安装链传动装置和工具轨。工厂的西半部被封锁后,建筑工人开始拆除地板。他们挖了一条3英尺深、25英尺宽、1100英尺长的壕沟。

一个新的地板被安装,以适应6架717飞机的大小和重量首尾相连。这架飞机长124英尺,翼展93英尺,重94000磅。超过25万磅的钢筋安装在地板下,以支持飞机和工具的重量。

两组平行的导轨嵌入了混凝土地板。内轨距离线路中心5英尺,外轨距离10.5英尺。

25马力的电动马达驱动链条。一套复杂的齿轮将小电机的速度转换成必要的扭矩,将飞机拉下装配线。图片来源:波音公司

地板上的两个槽包含平行的槽,这些槽放置在地板下3英寸处的大型锻钢链。每条2000英尺长的链条重16吨。槽包含两层:链条在顶层向前运行,在底层返回。

一个驱动链条的25马力电动马达埋在装配线的一端。Kotyluk说:“电机通过一组非常复杂的齿轮来运行,这些齿轮将小型电机的速度转换成必要的扭矩。”

新装配线长1,148英尺长,50英尺宽。整个建筑项目需要5个月才能完成。嵌入式轨道和平行电缆插槽,装配线的地板与钢铁圣路易斯的相似之处,在旧金山及其缆车轨道上。

脉冲工作模式

该项目的第二阶段于去年11月完成,包括以“脉冲”模式沿直线滚动飞机。每个平面由四个高架支架支撑,支架连接在装配线地板上的平行导轨上。轮式支架和平台架被顶起,然后用销钉固定在飞机的底部。最大的工作台位于每个平面的后部,由三个不同高度的工作平台组成。

现有的支架和平台都进行了改造,安装了导销,导销与地板下的链条传动装置对齐。摇篮上的手动曲柄降低销并将销插入两段链条之间。当链条被激活时,它会同时将飞机和工作台拉下生产线。

一个位于机身中部下的电动推车也连接到链传动系统。除了水接头外,它还为工具提供电气和气动动力。当飞机沿着装配线向下移动时,水被用来测试密封件是否泄漏。

Kotyluk说:“我们必须设计一辆从地下母线槽中抽取电力的动力车,并购买最先进的空气压缩机。”“除此之外,我们还重新设计了前部入口支架(以容纳动力车和空气压缩机),我们已经能够使用所有常规工具。我们能够改造80%的现有设备。”

只要按一下按钮,装配线上的六架飞机就会同时移动160英尺。因为这个操作只需要几分钟而不是几小时,所以它可以节省大量的时间。

在过去,移动飞机的过程需要工人拆除所有的工作台、固定装置、工具、空气软管和零件箱。然后,一根牵引杆连接到前起落架上,拖船操纵每架飞机进入新的位置。工作台、固定装置、工具、空气软管和零件箱随后被移回原位。

固定装置附在与链条机构平行运行的导轨上。照片由奥斯汀韦伯

这个费力的过程重复了一遍又一遍,直到所有的飞机都重新定位。在传统的倾斜生产线上,从一个固定的生产位置移动到另一个生产位置可能需要几个小时,而脉冲生产线只需要18分钟。

Kotyluk解释说:“脉搏线每隔几天才移动一次。”“我们将线设为每分钟10英尺,并将飞机移动近18分钟。这使得飞机可以进入下一个位置。

Kotyluk补充说:“在检测到的问题得到纠正并完成分配到该位置的所有工作之前,工作不会继续或转移到下一个装配位置。”“我们制定了可靠的程序,以应对潜在的问题或即时的问题,使工作继续进行,或在工作停止后迅速恢复。车库风格的生产没有明显的流程或上述任何属性。”

现有夹具用销改装的销钉被降低到运行装配线的整个长度的链条中。照片由奥斯汀韦伯

一个移动的经验

波音长滩精益制造项目的最后一步是将其转换为持续移动的装配线。Kotyluk说:“我们希望在9月份开始移动整条线路。”

这条线将以每分钟0.5英寸的速度移动。Kotyluk解释说:“我们得到这个数字是考虑了建筑的长度、生产线上飞机的数量和生产速度。”两班制,每班移动约18英尺,只有在检测到问题时才会停止。它只在第一班和第二班移动。

Kotyluk说:“移动生产线可以确保只要产品在生产过程中不断移动,就能增加价值,从而消除巨大的成本。”这是世界上唯一的一种新生产工艺,预计将使最终组装时间减少50%以上。

Kotyluk说:“最大的好处可能是生产线在整个生产过程中传递的紧迫感。”“员工可以真正看到和感受到生产的速度。”

新进程已消除大量的非增值步骤。Kotyluk表示,绘图,零件,工具和工程订单是在装配商中使用使用点的方法,“仿佛是外科医生,飞机是患者。”

“装备”起着关键作用。装配工每完成一项工作都会得到成套工具——一盒零件、配件和工具。这就消除了从一个供应中心到另一个供应中心去获取必要材料的耗时旅程。

在距组装位置仅几英尺的范围内,支持团队位于开放式的工厂车间办公室。他们配备了一切必要的设备,以帮助飞机保持运行,并包括在工作完成时进行检查的员工。

附近还有其他资源,包括一个快速反应部件制造车间和一个专门满足快速设备需求的特殊团队。这个部门被亲切地称为"私酿烈酒部门"

Kotyluk说:“私酿烈酒店是所有创意变为现实的地方。”“他们已经能够在短短几个小时内快速周转原型工具,因此我们可以继续模拟移动的生产线,没有任何延误。这个车间为使用点和馈线创建所有必要的基础设施。商店还会创建商店辅助模板,帮助机制减少循环时间。”

新装配线的建设耗时5个月,并需要在地板下安装25万磅钢筋。中间的两个槽中装有铁链。坑内装有驱动线路的电机。图片来源:波音公司

装配过程

动线上有两个静态连接位置和六个位置。717的组装过程开始于在机头的五个部分安装电线、控制面板和其他部件,在靠近两个主要飞机结构连接的固定位置的一条短的可移动线路上。每个机头结构都由韩国航空航天公司(首尔)制造,然后运到长滩进行最后组装。

完成后的机头部分由架空起重机移动,并连接到装配位置1和2的机身部分。机翼、尾翼和起落架也安装在这些位置。

从这两点出发,飞机被机动拖船拖出大楼,并转了180度。一旦飞机对齐,轮式支架位于机尾、机头和机翼两侧。飞机已准备好出发,将沿着总装线飞行。

移动组装线具有六个生产位置。在每个站点上执行的工作包括:

  • 襟翼、板条、舵和水平稳定器安装在3号位置。大多数的电线运行,液压管道和燃油管道也被附加,加上除冰系统。这个职位还包括压力测试。
  • 位置4安装索具飞行控制系统和液压系统,以及最终电气连接,侧壁,下降天花板和尾渣 - 保姆分区。
  • 5号位置安装储物箱、顶板、塔架燃油系统、门内衬和辅助动力单元。还进行了电线完整性测试。
  • 6号位置安装发动机、最后机翼装置、飞行甲板装置和预先切割的地毯。
  • 位置7安装发动机罩,风扇罩,外部照明和地毯。功能测试检查雷达,通信,导航和自动飞行系统。
  • 8号位置安装座舱和乘客座椅。疏散滑梯测试和客户检查也会在最后一站进行。
Kotyluk说:“我们在3号位置看到了显著的结果。“他们在艰难的旅程中走得最远,并正在收获回报。不需要专门培训,大多数装配商的反应都是积极的。”

移动的生产线面临的最大挑战是,当检测到错误时,组装人员是否能够停止生产线。这将防止缺陷被传递到生产过程的下一个步骤。同样关键的是,一旦缺陷得到纠正,重新启动装配线的能力。

从新的717组装过程中学到的经验可能很快就会应用到波音其他大型飞机组装工厂。Kotyluk表示,长滩实验在公司内部引起了极大的兴趣。

“所有设施,不仅仅是商业飞机,都是在这里进行基准,并开始与废物消除的相同之旅,”Kotyluk指出。例如,波音737和757厂房在伦敦,沃德,韦尔州的工厂一直在进行仿真,具有不同类型的运动机制和盒式练习。