本书从工程应用的角度提出对航天单元制造模式的认识和理解,重点论述了单元制造模式的提出背景及探索实践过程,系统阐述了单元制造模式的组成与特征,对制造单元的设计与构建、运行与评价进行了论述,并用多个专业领域的实践案例说明构建流程及应用成效,是一本集理论方法和实践经验为一体的技术专著。本书共6章,主要包括绪论、航天单元制造模式、航天制造单元的设计与构建、航天制造单元的运行与评价、航天制造单元典型实践案例、航天制造发展与展望。
从动笔到完成初稿,这本书用了一年多的时间,但开始酝酿这本书则是八年前的事了。单元制造思想从萌芽到开花结果,经过了近20年的实践验证,在实践中也孕育了越来越丰富的内涵。
中国航天事业在产品仿制、试制中起步,航天制造企业基本形成了专业齐全、配套完整、独立自主的研制能力,生产现场多采用工艺专业化布局,这种模式支撑了我国航天科研任务的圆满完成,推动了航天事业的快速发展。2000年左右,航天科研生产从多研制、少生产、单件作业向多型号并举、研制和生产并重、研制和批量生产并存转变,航天制造企业采用加班加点、增加人员设备和扩大产品外协的传统方式已经难以满足多品种、变批量的科研生产需求,如何批量生产成为航天制造企业亟待解决的难点问题。
面对当时的批量生产急需,笔者带领团队深入研究国内外先进实践经验,将生产模式作为变革的首选,提出航天单元制造模式作为破解批量生产难题的切入点。2004年,团队针对传动组件批量制造瓶颈,开展了单元制造模式探索,通过对产品工艺优化、流程优化,将设备按照工艺流程重新布局,缩短了物流路径,同时调整生产组织、人员管理、工艺管理、物流管理、现场产品质量检验方式等,将整批量流转减少为5件一流转,生产效率提升了4倍,人员和设备均减少了50%左右,解决了一直想解决但未解决的制造瓶颈难题,真正实现了向变革要效率。在此基础上,团队又推动单元制造模式在尾翼制造、伺服舱铸造、发动机装配中的应用,也取得了显著成效,为后续推广应用奠定了技术基础和实践经验。
2008年,中国航天科技集团公司(以下简称集团公司)面向火箭、卫星等典型产品大力推广单元制造模式,以提升关键核心产品制造能力,满足规模化发展需求。2012年10月,集团公司召开单元制造模式现场交流会,宣贯了《航天产品单元制造模式实施指南》,多家单位分享了实践经验与成效,此次会议推动了单元制造模式在集团公司内的全面应用。随着航天科研生产向大量研制、批量交付、高密度发射转变,航天制造企业以单元制造模式为核心,基于产品制造流程构建了生产线,制造能力显著提升。多年实践证明,单元制造模式是适应航天多品种、变批量生产的先进制造模式,能够在混线生产下兼顾柔性和效率,更好地满足航天产品快速研制和稳定批产的需求。这种制造模式的重大变革有力地支撑了航天规模化发展。
近年来,航天制造企业加大了单元考核与激励力度,充分释放出单元制造模式的潜能。同时,推进新一代信息技术与单元制造模式的融合,形成数字化/智能化制造单元,再以点连线、由线及面,衍变为数字化/智能化生产线、车间、工厂,为我国航天重大工程的顺利实施提供了坚强保障。当前,航天强国建设加速推进,要不断增强航天产品高质量供给能力、高可靠保障能力、创新发展能力,航天制造面临着更为严峻的挑战。应紧抓新一轮科技革命和产业变革机遇,以提质增效为核心,以横向价值链集成为主线,探索实践航天总装拉动式智能制造模式,构建以数字化、网络化、智能化为特征的开放、协同的航天制造产业链,推动航天制造转型升级,融入我国新型工业化和现代化产业体系,不断满足新时代航天事业发展的需要。
笔者在航天制造领域深耕数十年,充分认识到航天制造模式应随着形势任务变化及时做出相应调整,始于需求,终于需求,要综合考虑已有基础、技术能力、管理水平和经济可承受性。深刻体会到要抓住突出难题和瓶颈,有针对性地下大力气解决;要打破固有思维定势,跳出惯有思维局限,用创造性思维解决问题;要结合实际勇于实践,在实践中迭代完善,形成独特的理论方法和解决方案,可以说,航天制造是在航天事业发展不同阶段的矛盾解决中成长壮大的。基于此,笔者从工程应用角度提出对单元制造模式的认识和理解,以期为业界同行提供借鉴和启发。欢迎大家交流探讨,共同推进航天先进制造模式应用得更深入更广泛,支撑航天事业发展得越来越好!
本书由王国庆负责整体策划、全书统稿,胡新平、刘欣、侯俊杰、刘琦、潘尔顺负责总体指导。第1章由袁维佳、张伟、李慧丽撰写,第2章由王国庆、刘明全、潘宇新撰写,第3章由胡新平、赵春章、袁维佳撰写,第4章由梁丹、吴晓晓、孙璞撰写,第5章由刘明全、孙莹、刘胤撰写,第6章由王国庆、侯俊杰、张辉撰写。感谢上海交通大学、中国航天科技集团有限公司质量技术部、中国运载火箭技术研究院、中国空间技术研究院、上海航天技术研究院、首都航天机械有限公司相关人员对本书撰写的支持,感谢中国宇航出版社在本书撰写和出版过程中给予的大力支持。
在撰写本书过程中,力求做到概念精准、阐述明确、逻辑清晰,使之具有较强的实用性。由于时间仓促,水平有限,书中难免有不足之处,敬请专家和读者批评指正。