军机总装过程质量门控制体系构建及应用_杨二豪.pdf

20航空标准化与质量/2023-01Aeronautic Standardization&Quality质量工程技术研究和质量管理 Q&T Research and Quality Management军机总装过程质量门控制体系构建及应用杨二豪1 刘玉松1 黄吉传2 鲁滔1（1.成都飞机工业（集团）有限责任公司，四川成都 610092；2.空军装备部驻成都地区第一军事代表室，四川成都 610092）摘要 针对军机总装脉动式多站位生产模式下容易造成站位间质量风险传递的问题，在传统的质量门管理模式的基础上，将质量门与站位制节拍化生产模式相结合，提出一种适用于军机总装的质量门控制体系。主机厂 C 的应用结果表明，通过该体系使得大部分质量问题在整机移交前归零，平均单机不合格数下降幅度超60%。得出结论：所提质量门控制体系对于避免质量隐患流转，促进军机生产质量链整体提升有积极作用，可为实际应用提供指导。关键词：军机总装；脉动式多站位；质量门；控制体系 中图分类号 V271.4；V268.7 文献标识码 A 文章编号 1003-6660（2023）01-2034-05DOI 编码 10.13237/ki.asq.2023.01.050 引言军机制造是复杂的系统工程，是离散式制造和总装的有机结合，总装作为军机制造全生命周期的重要阶段，对整机最终质量状态起到了决定性作用。军机总装环节一般要经过电缆敷设、附件安装、大部件对合、成品安装与综合测试等过程1，目前军机总装普遍采用脉动装配生产线，依据工艺流程设计将整个生产线划分为若干站位，各个站位按照工作性质和工作内容的不同相互独立工作，比如，一站位负责电缆敷设、二站位负责附件安装等，脉动生产线布局有利于合理分配利用资源、提高装配效能2，但弊端是站位形成了总装制造过程的物理分界面，由于设计更改、缺件、不合格品等影响，考虑到生产节拍问题，可能出现上游站位工作尚未全部完成便需要将整机移交至下游站位，移交后又会存在多站位交叉并行作业的情况，过程中容易造成站位间质量风险传递，不利于风险隔离。因此，在军机总装的质量管理活动中必须考虑上下游站位间的质量控制逻辑，制定严谨的控制体系，降低总装过程的质量波动，进而提高质量稳定性与效率。目前，国内外针对脉动式多站位生产模式下的质量控制方式多采用质量门（Q-Gate），质量门又称质量闸，是戴姆勒奔驰公司最先采用的一种产品质量管理模式3，质量门作为一个集实时监控、快速响应、信息反馈、问题解决于一体的制造过程质量控制工具4，在复杂机械产品装配过程中得到了广泛应用。国内外学者对质量门进行了相关研究，例如，王小巧5研究了复杂机械产品装配过程质量门监控体系；张彦如6等研究了面向发动机装配过程的质量门控制系统；Giebel M7等提出了基于质量门的产品生命周期改进方法；裴小兵8等提出了基于质量门和 CMM 的复杂产品开发过程的质量评价方法。然而，国内外学者针对质量门的研究多集中于大批量、标准化制造的汽车、轨道交通等领域，对小批量、多状态9的军用航空领域的研究较少，由于军机多系统、多舱位、交叉作业等特点，意味着其制造过程更为复杂，对一次做对、过程保证和风险管控的要求更高。基于此，结合军机总装制造特点及质量管控要求，构建了整机移交管理、舱位责任制、上下机管理三位一体的总装环节质量门控制体系，并将该体系应用于国内主机厂 C 的军机总装制造过程中，验证其有效性和可行性。1 质量门控制体系架构站位制节拍生产模式依据工艺流程设计将军机总装过程划分为若干站位，目前该模式下的质基金项目：国防科工局基础科研项目 （项目编号：JCKY2019205A004）21航空标准化与质量/2023-01Aeronautic Standardization&Quality Q&T Research and Quality Management 质量工程技术研究和质量管理量管控主要面临三方面问题，其一，仅在产线进出口设置两道检查门限，过程缺少必要监控；其二，军机状态清理难度大，站位间整机移交没有明确的质量控制标准和要求；其三，整机移交后交叉并行工作较多，质量控制风险高。针对上述问题，在军机总装阶段引入质量门的概念，将质量门与站位制节拍化生产模式相结合，在上下游站位间设置质量门监控，质量门像一道闸门，闸门里设置了若干质量检查标准，在进行站位间整机移交时，需要按确定好的标准对质量信息流进行审核，确定产品是否具备合格放行的条件，若不符合则不允许进行移交。质量门的存在能够保质量问题在整机交付至下游站位前被及时发现和解决，因此，每通过一道质量门都标志着前一阶段的装配工作达到了期望的质量标准，从而促进军机生产质量链整体提升。军机总装质量门控制体系总体模型见图 1 所示。2 质量门控制体系核心内容2.1 整机移交管理整机移交是指在生产制造过程中，军机由上游单元交付至下游单元的过程，包括站位间移交、总检、军检、整机交付试飞站等。在针对整机移交的质量控制活动中，需要明确军机所在站位移交前状态清理要求，最低移交技术状态要求，明确站位移交过程中管理要求，包括确定提交产品检查、验收、移交以及交付的要求和程序等。整机移交是“质量门”控制体系运行的核心。2.1.1 站位间交接要求通常可依据生产实际情况制定交付站位清舱移交时间，或交付站位在清理本架次达到移交门槛时向调度提出移交申请。交付站位和接收站位需在交接开始前将交接信息告知包含生产、质量、工艺、检验部门在内的相关方。管理上要求相关站位应进行当面交接，交接时提出的问题应得到交接双方共同确认，可直接排除的故障应当立即排除，争议项按照相关程序处理。另外，站位间交接问题是装配过程质量的实时、真实反映，是所有装配状态、装配能力、装配标准与装配成果等信息的描述与记录10，因此，站位间交接问题需准确、量化描述，以便快速识别质量问题产生部位，从而及时响应，缩短因故障导致的生产进度滞后。同时，可以借助信息化技术实现交接问题数据的交互共享及可追溯，如图 2 所示，实现数据的持续管理与应用，形成数据库，为举一反三从根本上解决潜在质量问题提供数据支撑。图 2 站位移交数据采集界面目前，国内外军机总装普遍采用基于装配大纲（Assembly Order，AO）的生产管理模式11，且军机技术状态迭代频繁，生产配套滞后、工序保留较多，因此，可依据 AO 允许保留数量设置外部供应商顾客零件制造部件装配XX敷设XX安装XX测试XX安装XX测试XX测试XX部接收门槛移交门槛移交门槛移交门槛移交门槛交付门槛试飞XX部军机总装阶段军机总装阶段“质量门质量门”管理模型管理模型供应链内场顾客生产制造过程外部供应商零件制造部件装配XX部XX测试XX部试飞最终顾客顾客质量数据采集质量信息反馈质量信息反馈质量改进实施质量数据采集质量改进实施质量信息向前传递质量信息向前传递，问题处置前移问题处置前移、及时解决及时解决总检 军检图 1 军机总装质量门控制体系总体模型22航空标准化与质量/2023-01Aeronautic Standardization&Quality质量工程技术研究和质量管理 Q&T Research and Quality Management站位移交的最低门槛。保留 AO 需要进行完整性和合理性审查，满足工艺流程逻辑基本条件，不能对接收站位正常工序开工造成影响。2.1.2 站位间移交状态确认为保证军机最终质量状态受控，在整机站位间移交时，借助质量门进行移交状态确认，确认内容包括 AO 工序执行、缺件、故障处置、设计更改、工艺技术单等信息。其中，站位间移交故障100%闭环归零是质量门过程控制的重要手段，及时处置整机装配各阶段产生的质量问题能大幅减小后续整机交付的质量控制难度，降低无序生产带来的质量隐患。在具体执行时，交付站位在开始整机移交后需要编制站位间移交状态报告，报告经质量、生产、检验部门审阅后，且机上实物状态在接收站位确认后，相关方共同在站位间移交状态确认单签字，此时完成整机站位移交，图 3 提供一种确认单样表以供参考。图 3 站位间移交状态确认单2.1.3 整机交付当军机总装生产流程中末端站位完成规定的安装和测试工作后，启动整机交付流程，包括提交总检、军检和交付试飞。整机交付过程需要调度、检验、工艺、站位、质量部门等相关方共同参与且职责明确。在整个流程活动中，调度部门负责组织对军机状态进行清理，安排总检、军检流程，编制及审核移交试飞的保留单；检验部门负责启动总检、军检流程，以及在整机交付试飞时移交相关质量文件；工艺部门负责配合军机总体检查、验收，并对疑问项进行解释；生产站位负责配合军机总体检查、验收，并对故障进行处置归零；质量部门负责组织、督促、跟踪质量问题的排除。另外，在军机交付转场前所有未完工的AO均需注明已经执行的工作、未执行的工作、及未执行工作所需的条件，由客户服务部门负责进行监管，确保军机全生命周期质量可控。2.2 舱位责任制军机总装质量问题的产生、控制和改进往往需要定位到具体舱位，舱位既是装配分离面，也是质量管理的基本控制单元。舱位责任制是将质量责任落实到每一名负责人，进而提升每一环节的质量自控能力和员工的质量自主保障意识，是“质量门”控制体系运行的基础。2.2.1 舱位巡检要求舱位责任制基本功能是明确军机所在站位舱位责任管理职责及相关管理要求，明确舱位责任人在日常检查工作中质量控制要求。各站位要建立舱位责任人清单，定期开展日常检查工作，并规定日常检查记录内容。根据军机总装生产制造特点，舱位责任制检查内容包含但不限于：舱位内有无多余物，舱位机体结构及所属蒙皮是否完好，舱位内电缆、管路、成品及附件是否完好且安装有无问题，舱位防护是否完整等。站位舱位责任制负责人采用巡检模式，检查后依据实际情况填写巡检点检卡，发现质量问题立即上报处理。2.2.2 舱位热力图军机质量控制活动的重点是质量问题快速定位和质量风险提前预防。因此，基于舱位责任制提出构建舱位质量管理热力图，采用热力图复现技术12将质量问题数据信息与实物质量相联系，用不同颜色的舱位单元表征质量问题数，激活某舱位单元可以显示单元内所有质量问题信息，如图 4 所示，既能清晰识别目前存在质量风险的舱位，又能实现装配过程质量信息的显性度表达和可视化呈现，进而实现质量风险提前预测并制定排除故障方法。图 4热力图2.3 上下机管理国内军机总装面临的突出问题是科研与生产23航空标准化与质量/2023-01Aeronautic Standardization&Quality Q&T Research and Quality Management 质量工程技术研究和质量管理形成针对供应链前端的逆向反馈，进而减少接收质量问题数；另一方面通过设置“移交门槛”减少总装各站位间质量问题流转，在整机交付前隔离并归零质量问题。基于“质量门”控制体系，总装各站位形成了质量问题数据库或接收检查标准。针对供应链前端的逆向反馈体现在 XX 敷设站位将质量问题数据库转化为整机接收重点检查项目，并定期反馈给部装厂，将质量控制压力前移，促进供应链上游单位改进产品质量。图 6 给出了连续多架次的接收问题数量变化，可见接收问题数量总体呈下降趋势，下降幅度大于 50%。架次5架次4架次3架次2架次18007006005004003002001000架次接收问题数量架次接收问题数量接收问题数量 的单值图接收问题数量 的单值图图 6 接收问题数量变化对比“质量门”控制体系执行前后各项质量指标均呈现下降趋势，其中，平均单机不合格数、平均单机超差数、平均不合格处置周期下降幅度均超 60%；总/军检、试飞质量问题数下降 56%，见图 7 所示，说明通过“门”的把关作用，使得大部分不合格问题在整机移交前已经归零，且质量问题处置效率得到了提升。1210864执行前执行后0.300.250.200.150.10执行前执行后15.012.510.07.55.01501251007550平均单机不合格阶段阶段平均单机超差平均不合格处置周期总/军检、试飞质量问题数质量指标变化的箱线图质量指标变化的箱线图图 7 质量指标变化对比4 结论本文通过对总装产品制造过程特点的综合分析，提出了整机移交管理、舱位责任制、上下机并行推进，供应链质量不稳定，生产配套滞后、工序保留较多，造成生产过程交叉，带来了许多质量隐患。因此，为避免外部人员在军机所在站位不知情的情况下对军机实物状态造成破坏，导致质量问题发生，有必要对总装上下机交接手续及流程的实施和管理进行规范。上下机管理规定是“质量门”控制体系运行的重要补充。2.3.1 上机工作要求上机管理规定通过流程明确外部人员到军机所在站位排故、撤保留等工作时上机、下机管理要求，尤其是上下机信息记录传递应进行详细规定。军机所属站位应设置专职现场管理员，负责为上机人员办理上下机交接，以及对外部人员上机期间产生的质量问题负管理责任。因此，站位现场管理员必须确认上机过程是否会影响机上状态，如进行上电、打压、气密、校准等试验时不允许上机。总体原则是控制上机依据和控制多余物产生，包括上机操作需严格按 AO 或故障单处置措施等进行操作，开工前按规定清点和检查工具、物料，在进气道内工作时须穿着专用工作服，禁止直接在飞机上进行打磨、制孔等。2.3.2 下机交接要求外部人员下机时应和军机所属站位现场管理员一同上机确认舱内有无异常情况，对于上机人员上机期间产生的质量问题，站位现场管理员有权勒令外部人员整改，完成下机交接后舱位管理职责回归军机所属站位。当日工作没有结束的，需在当日办理下机交接，需要再次上机时办理上机手续。上下机信息记录传递通过上机工作登记表控制，图 5 提供一种样表以供参考，上机工作登记表以架为单位跟随军机管理，站位间整机移交时随机一同移交。图 5 上机工作登记表3 质量门控制体系运行成效“质量门”控制体系已在主机厂 C 稳定运行，由图 1 可知，一方面通过设置“接收门槛”（下转第33页）33航空标准化与质量/2023-01Aeronautic Standardization&Quality Q&T Research and Quality Management 质量工程技术研究和质量管理5 M I L-H D B K-8 7 2 4 4 AV I O N I C S /ELECTRONICS INTEGRITY S.6 MIL-HDBK-1798 A MECHANICAL EQUIPMENT AN D SU BSYSTEMS INTEGRITY PROGRAM S.7 HB 8443-2014 民用飞机航空电子设备完整性大纲要求 S.8 GJB 775A-2012 军用飞机 结 构完整性大 纲 S.9 GJB/Z 210-2002 航空电子设备完整性手 册 S.10 朱晓飞，黄永葵.国外航电系统完整性标准的新发展及国内适用性分析J.管理观察，2014（17）：96-99.11 何宇廷，装备的作战完整性初探 J.空军工程大学学报:自然科学版，2020（1）：1-8.12 何宇廷，装备的作战完整性控制原理 J.空军工程大学学报:自然科学版，2020（3）：1-5.13 李松丽.浅析美国飞机武器系统完整性的发展与作用 J.航空标准化与质量，2014（6）.14 冯蕴雯，路成，薛小锋等.S5000F 介绍及在民用飞机运行可靠性分析反馈中的应用 J.航空工程进展，2020，11（2）：147-158，166.15 SD/AIA.International specification for in-service data feedback:S5000FS.（上接第23页）管理三位一体的总装环节质量门控制体系，以生产站位为单元构建反馈闭环，形成内部上下游监控门限，在质量问题产生阶段尽早发现质量隐患，于前端有效控制质量问题，避免质量隐患流转，有效促进了军机生产质量链整体提升，在主机厂C 的应用实践中取得了较好的质量改进效果，可为军机部、段件和大型结构的生产上的应用提供借鉴。参考文献1 李思宁，张世炯，李涛.基于系统工程模型的飞机总装数字化集成工艺设计方法浅析 J.航空制造技术，2015（21）：73-76.2 张晓梅.基于模型的航空脉动装配生产线关键数字化技术研究 J.航空制造技术，2020，63（4）：74-81.3 张权，李园.“质量门”在工位制节拍化生产模式下的运用 J.技术与市场，2018，25（5）：190-191.4 赵甸忠，吕周情.质量门在发动机装配线上的应用 J.装备制造技术，2010（10）：120-122.5 王小巧，刘明周，葛茂根等.复杂机械产品装配过程质量门监控系统与关键技术 J.计算机集成制造系统，2015，21（11）：120-122.6 张彦如，樊辉.面向发动机装配过程的质量门控制系统研究 J.机械设计与制造，2015（7）：80-83.7 Giebel M,Essmann H,DuPreez N.Improved innovation through the integration of quality gates into the enterprise and product lifecycle roadmapsJ.CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology Journal，2009，（3）：199-205.8 裴小兵，张丽丽.基于质量门和 CMM 的复杂产品开发过程的质量评价方法 J.科技管理研究，2015（20）：50-66.9 胡坤.多品种小批量定制生产模式 PFMEA技术研究 D.南昌：南昌航空大学，2016.10 周飞.飞机装配过程质量数据深度分析 D.沈阳航空航天大学，2016.11 吴东琦，朱文华，王琛等.飞机三维装配大纲技术的研究 J.现代机械，2010（1）：45-48.12 Benomar O，Sahraoui H，Poulin P.Visualizing software dynamicities with heat mapsC.Frist IEEE Working Conference on Software Visualizaion（VISSOFT）.Eindhoven：IEEE，2013：1-10.