基于产品典型结构特征的多层次分族方法 研究

基于产品典型结构特征的多层次分族方法 研究

邓永锋 1 李易难 2 李昭 3

1. 中国航空规划设计研究总院有限公司 北京 100011

2.中国航空规划设计研究总院有限公司 北京 100011

3.中国航空规划设计研究总院有限公司 北京 100011

【摘要】:为解决航空机载系统产品多品种小批量生产状态下，生产过程频繁换产，混流生产流动不畅的问题，本文提出了在装配环节，基于产品典型结构特征的多层次分族方法，通过对影响装配工艺的关键差异因素的识别、评分赋值、结构差异族划分、典型工艺分析、产品族归类等方法，实现产品分族归类，有效指导产线的单独成线或柔性混流生产的模式选择，并减少频繁换产带来的生产混乱，有效提高了生产效率。

[关键词]：多品种小批量、差异因素识别、分族

1 引言

经调研，我国航空机载系统各生产单位，产品系列化程度较低，多品种小批量现象突出，在实际产品装配过程中，出现频繁的换产，给生产调度带来了极大的困恼，为解决上述问题，拟通过对产品的调研梳理，根据工艺特点进行分族归类，将具有相似工艺的产品归为一个族，通过对各族产量的综合分析确定柔性生产线的设计形式，以此减少频繁换产带来的生产等待的浪费，以往文献介绍的分族方法多偏重于对于机加类产品零件的介绍，本文创新性的提出针对装配工艺的产品分族方法，将为机载系统多品种小批量产品的分族分类提供参考。

2 产品分族归类方法

为了最大限度的提高生产线设备及人员利用率，减少频繁换产带来的生产作业调整、辅助工具配送、物料等待等现象，需对产品进行分族归类。

本文提出了如下基于产品典型结构特征的多层次分族方法。主要技术方法如下：

• 首先通过对产品的详尽调研，梳理对装配工艺产生影响的各结构差异因素；

• 对各结构差异因素进行逐层细分，罗列各具象化的差异特征；

• 对各差异特征进行赋值，以此表述各差异特征对装配的影响程度；

• 选取影响程度较大的因素进行排列组合，列出所有可能存在的产品族；

• 针对所列举的各族进行逐一筛选，去除空族，填入各族典型零件；

• 统计各族内产品的年产量，不易统计可凭经验进行产量程度赋值；

• 梳理各典型零件的工艺规程，统计频次较高的工序为“高频次通用工序组合”，以此来反筛选各工艺族，同时具有“高频次通用工序组合”的工艺族可合并为大的工艺族类；

• 统计分析各工艺族类的产量对比情况，若几个工艺族类产量相差不多，可考虑进行分线设计，若存在某工艺族类覆盖较大的产量，则可以此来进行生产线的主要形态进行工序划分及设备配置。

2.1 差异因素识别

本文以某航空机载系统产品为例，该产品多品种小批量现象明显，种类多达上百种，平均年产量不足100支。

依据前文介绍的方法，该产品可主要通过5大结构差异因素进行区别。各典型结构差异因素下的具象特征及对工艺的影响程度分值情况如图1所示：

图1 典型结构差异要素及对工艺的影响程度分值

2.2 结构差异族划分

根据上述差异进行排列组合，并对各个组合形态进行甄别，将不存在的产品形态组合去除，对保留下来的典型结构特征组，列举典型产品，并估算产量规模程度赋值。产品主要分为如下7个族：

族1：安装盘+1支信号组合件+单支干簧管+塑料浮子+300mm，典型产品A1、A2，产量规模赋值4。

族2：安装盘+1支信号组合件+单支干簧管+塑料浮子+1000mm，典型产品B，产量规模赋值2。

族3：安装盘+1支信号组合件+单支干簧管+铝浮子+300mm，典型产品C，产量规模赋值2。

族4：安装盘+1支信号组合件+多支干簧管+塑料浮子+300mm，典型产品D，产量规模赋值2。

族5：引出导线+1支信号组合件+单支干簧管+塑料浮子+300mm，典型产品E1、E2，产量规模赋值4。

族6：引出导线+1支信号组合件+多支干簧管+塑料浮子+300mm，典型产品F1、F2，产量规模赋值2。

族6：引出导线+3支信号组合件+多支干簧管+铝浮子+300mm，典型产品G，产量规模赋值1。

2.3 各族典型工艺分析

对上述各族典型产品工艺规程进行梳理如表1所示：

表1：产品工规整理

2.4 产品族归类

对上述典型产品的工规进行整理，统计典型产品中各工序出现的频次比例（工序出现次数与总型号数的比例），选取频次比例在50%以上的作为“高频次通用工序组合”。

主要包括：“组装信号点调试”“检查信号误差”“检验”“信号点固定”“信号误差通断检验”“气密测试”“插座装配、固紧外管”“检验”等8个高频次通用工序。

以 “高频次通用工序组合”反向筛选各工艺族工艺，可得出前文叙述中的族1~5具有相对较高的工艺相似度，可进行工艺大族归类。经对该大的工艺族类内产量及型号的统计，该工艺族类可涵盖80%以上的产品型号及产能，为整个产品的主要形态。

而族6和族7经分析，互相差别较大，不易再合并族类。

综上，该产品装配环节主要具备三个大族类。

族类1：族1~5，产量占比80%；

族类2：族6，产量占比10%；

族类3：族7，产量占比10%；

因大族类1产量占比较大，为减少固定资产投资，拟设计为柔性混流生产线，将产品集中在一条线上进行生产。产线设计以族类1主要工艺流程为主，当生产族类2、3的产品时，通过有效地机制，将相应的工艺设备及辅助设备进行提前配置，实现混流生产。

3 总结与展望

通过上述对多品种小批量产品的分族归类方法介绍，可有效地将产品进行合理分族，大幅度减少频繁换产现象的出现，避免了因频繁换产带来的限制等待或物料积压等浪费的出现，减少了车间协调管理的困难。

后续研究将致力于分族归类后，如何形成快速有效地换产机制，来保证混流柔性生产线的稳定运行。