本文結合某航空企業結構件廠房設計實例，針對結構件數控加工和部件裝配需求，對基于聯合布置模式的廠房布局與中央管控進行分析，總結聯合布置模式在結構件生產廠房布局設計過程中的優越性。

　　關鍵詞：聯合布置;結構件;廠房設計

　　對于制造企業而言，車間是企業的關鍵生產單元，也是企業的物化中心，它不僅是制造計劃的具體執行者，也是制造信息的反饋者，更是大量制造實時信息的集散地，因此，車間系統在整個制造系統中起到的作用越來越重要。國內航空企業對于技術的革新和產能的擴大需求已日益迫切，高效性、高柔性、易于重構已成為現今廠房布局設計的主要趨勢，傳統的按專業劃分的廠房建設已不能滿足產品擴批的制造需求，一種新的生產組織模式—聯合布置模式在現代化廠房設計中正逐漸被采用。因此，在廠房前期規劃設計階段，車間級和各車間之間的工藝流程、物流控制、生產過程管理等車間系統中的幾個重要環節，必然成為廠房設計中需要綜合衡量評估的關鍵。本文闡述了聯合布置模式的特點，結合國內某航空企業結構件廠房設計實例，對基于聯合布置模式的廠房布局與中央管控進行系統性分析。

　　1聯合布置模式特點分析

　　航空結構件生產制造通常由零件加工、熱處理、噴丸、組件裝配等多工序組成。傳統的布局方式主要根據產品的生產流程或專業分別設置獨立的生產廠房，每座廠房功能明確且相對單一。對于工廠多品種、批量生產情況，難免存在物流運輸長、物流成本高、生產管控弱等問題。另外，在社會化協作的大背景下，結構件加工均采用工作包形式，要求批量交付完整的部件產品，這將推動結構件制造資源配置由整機向部件收縮，由“大而全”向“小而精”轉變，突出資源配置集約化。因此，針對單專業廠房存在的問題，在實際工程設計過程中，常結合產品生產主要工藝流程，以統籌建設為原則，采取聯合布置形式，將產品交付涉及的主要生產工序集中在一起，建設綜合制造廠房。聯合布置模式主要有如下幾方面特點：(1)生產工序相對齊全，保證產品交付完整性。該模式下廠房的布局以部件裝配成品產出物為導向，根據產品梳理不同工藝流線，配置相應的生產線加工設備，同時，配置通用物流系統與其他輔助工序，實現廠房內由毛坯-零件半成品-零件成品-裝配-部件的轉變。(2)物流周轉在廠房內完成，管理方便。通過規劃設計通用物流系統，滿足不同生產線毛坯暫存與制備、物料與刀具輸送、半成品暫存、成品集中交付等一體化需求，有序組織物流配送，提高物流配送效率。(3)綜合廠房布局集中緊湊，用地高效合理。在保證產品制造與裝配工序完備的前提下，合理規劃廠房內工藝流線，集中有序布置生產區、生產輔助區、暫存區、裝配區等功能區域，保證廠房規劃用地集約緊湊。(4)動力系統整體供應，節省投資。區別于傳統的專業獨立廠房，聯合布置廠房作為一個有機融合體單元，廠房配套專業需求(配電、壓縮空氣、通風與空調、冷卻循環水等)整體集中供應，保障各功能區域平穩運行。

　　2設計實例簡介

　　該項目為工信部某智能制造試點示范項目，新建結構件廠房約25000m2。

　　2.1結構件廠房工藝流程

　　該車間的主要加工對象包括難加工盤環、連接件、飛行安全件、折疊接頭等零件，零組件加工完成后進行裝配和適應性調整。車間主要工藝流程為：毛坯準備→粗加工→精加工→磨削→熱處理→探傷→鉗工→噴丸→零件庫暫存→裝配→交付。結構件加工典型工藝流程：毛坯→立車→立銑→立車→立銑→四軸→立車→三軸精銑→五軸精銑→立磨→插齒。組件裝配典型工藝流程：站位六(管路裝配)→站位五(小組件裝配)→站位四(部件裝配)→站位三(總裝)→站位二(試驗)→站位一(檢驗)。

　　2.2結構件廠房組成結構件

　　廠房由主廠房、北側輔樓及東側輔樓組成。北側輔樓包括加工后熱處理、探傷、鉗工、噴丸等工藝輔助間。東側輔樓主要為人員辦公性用房。主廠房內分為結構件加工和裝配兩大部分。結構件加工主要包含多條生產線、毛坯庫、刀具庫、零件/成品庫、地上/地下物流(毛坯、刀具、工裝、零件等)配送系統、精密加工間、三坐標測量間等。裝配部分主要包含結構件裝配和修理，裝配所需成品件均來源于零件立體庫。零件立體庫主要存儲機加件和外購成品件，機加件經生產線加工完成后下線，按照工藝流程經物流系統自動存放于零件立體庫，外購成品件經人工檢錄后存放于零件立體庫。

　　3基于聯合布置模式的結構件廠房布局與綜合管控

　　3.1工藝布局

　　鑒于該廠房主要實現結構件加工和組件裝配兩大功能，在廠房總體布局方面預先考慮分設兩大塊相對獨立區域，兩者之間通過廠房中部零件立體庫作為紐帶建立強物流關系。結構件加工部分，在工藝規劃總體設計階段，主要基于ECRS四大原則(取消eliminate、合并combine、重排rearrange、簡化simplify)，集中對各條生產線工藝進行優化。步驟上首先通過加工工藝仿真測定原工序的加工時間，找出瓶頸工序，采用工序合并、重排等手段進行優化，通過反復優化和仿真，在設備年加工時間范圍內，盡量平衡各作業工序的加工時間。最終得出流程合理、節拍平衡的生產線總體布局。聯合布置模式如圖1所示。各條生產線的加工對象相對固定，結構和工藝特征相似，加工設備類型和數量的配置主要依據加工工序類別與生產節拍來確定。經生產線加工完成后的零組件通過地下物流系統統一運送至廠房中部的零件庫，進行暫存和配套。結構件加工過程中的中間工序均在工藝輔助區完成，如熱處理、探傷、鉗工、打磨、噴丸等，屬于各生產線配套共用功能，在工藝總體規劃階段將其剝離，不占用主廠房區域，保證生產區域高效且最大程度利用。圖1聯合布置模式裝配部分，考慮提高生產效率，按產品類別分別設置獨立的裝配與修理線，各裝配線按配套附件類型設置若干站位。裝配所需組件、成品件等主要通過地下物流通道從零件庫統一配送至各裝配及修理線。聯合車間制造模式能夠保證產品生產的連續性及產品交付的完整性和一致性，在批量生產過程中存在明顯優勢。

　　3.2中央管控

　　鑒于聯合布置類廠房工藝配套相對齊全，適宜進行大批量成品制造，實際生產過程中各工序間物流強度高、物流關系復雜，中央管控系統是保證聯合廠房高效有序運行的中樞。對于該結構件廠房設計實例，中央管控系統作為結構件加工與裝配的核心環節，主要負責制造指令的智能生成、加工過程的智能調度、裝配過程按需分配等任務。在制造指令的智能生成方面，面向車間各生產線及生產設備，根據具體生產任務指令手動或自動生成并優化相應的加工指令、檢測指令、物料傳送指令等，同時，根據具體需求將其推送到加工設備、檢測設備、物流系統等。在加工過程的智能調度方面，根據車間生產任務，綜合分析車間內設備、毛坯、刀具等制造資源，按照工藝類型及生產計劃等將生產任務實時分派到不同的生產線或加工單元，使車間生產設備利用率達到最高。裝配過程按需分配方面，在綜合分析零件庫存信息的基礎上，根據具體裝配與修理任務，自動或手動生成相應的配送指令、補貨指令等，并將具體指令推送至零件庫、物流系統等。各生產線、裝配與修理線、零件庫、毛坯庫、工具庫、刀具庫及物流系統等生產相關元素，在中央管控系統的統一資源調配下協調有序運轉，保證聯合車間穩定輸出高質量產品。

　　4結語

　　在實際生產過程中，面對產能提升、高質量交付等需求，聯合布置模式在結構件廠房設計中的應用存在諸多比較優勢。由于功能相對集中，廠房設計的復雜度也成倍增加，對設計者在產品完整工藝鏈條方面的把控提出了更高要求。設計者在工藝總體規劃設計階段，需在保證生產工藝完備性的基礎上，反復優化生產工藝、平衡生產節拍，同時，還需在設備配備與選型、搭建高效物流通道、統籌動力供應方案等方面做大量工作。

　　參考文獻：

　　[1]王偉，劉德忠，黃靜等.基于設備可重組布局的車間系統[J].組合機床與自動化加工技術，2006(9)：100~102，105.

　　[2]周茂濤，王志文，劉長清.機加工車間布局設計方法概述與案例分析[J].柳鋼科技，2009年第2期.

　　[3]杜寶瑞，王勃，趙璐，周元莉.航空智能工廠的基本特征與框架體系[J].航空制造技術，2015年第8期.

　　作者：池力 陳云雷 楊杰