用精益加速“風雷時刻”
——中國航發渦輪院探索精益方法在試驗現場的應用紀實
江水滔滔阻隔城市的喧囂,云端之下群山環繞,航空發動機高空模擬試車臺在這里成排坐落。
走進試驗現場,通過調節管路兩端壓力形成的特定氣流不間斷地涌動,似雷鳴般的低沉轟鳴響徹山間。中國航發渦輪院航空發動機試驗基地,國內自主研制的所有航空發動機飛上藍天之前必須要在這里通過考核。
過去幾年,這樣的“風雷時刻”成倍增長,試驗難度、試驗臺數以及關鍵指標每年都在創造新高,海量的測量數據、存儲計算以及牽一發而動全身的資源調度,隨時都在挑戰試驗設備和研制人員的極限。
這樣一個運轉復雜而精密的大科學裝置,急需一種語言實現成體系的溝通。在集團AEOS理念指導下,渦輪院的科研人員正在試圖用精益讀懂這個復雜的物理世界。
深秋的試驗基地經常有霧,每當大霧來臨,窗外會變得一片乳白。特別是清晨時分,當高空模擬試驗艙進行負溫試驗排氣調節時,溢出的水汽會彌漫在樓宇間,讓人有種置身曠野的感覺。
雖然試驗還未正式開始,但試驗員們已經忙碌起來。由于發動機頻繁切換、試驗流程變化等多維影響,類似排氣調節、孔探檢查、油氣準備等交叉融合工作會占用大量時間。
“與坐在試驗室里做一次試驗、等一份試驗報告不同,高空模擬試驗不只是高空艙里的試驗,而是一項關聯水、電、油、氣集成配合的體系化工作。”渦輪院科研管理部副部長董軍說。
正是這個原因,導致常規結果性的指標很難全面評估試驗效率。為了滿足日益增長的試驗要求,必須打破更多“不可能”,形成一套全流程的績效指標體系,變革試驗現場作業模式。
整個項目團隊扎扎實實從基礎做起,記錄每一項試驗準備、試驗件安裝、采集控制的流程特點,分析每一個影響壓力、溫度、轉速等關鍵數據的測試通道,完成了“試驗利用率”等關鍵指標的設計和定義,準確評價出試驗臺被占用過程中的試驗有效進展情況。
在試驗現場度過的那些時間讓大家對精益有了更深入的理解,更讓團隊成員終生受益。比如,要耐心,好的過程才能保證好的結果;要細心,越復雜的任務越需要現時現地現物去感知;要從特殊中找到普遍,只有不斷優化流程、消除浪費,才能實現精益化轉型。
在大家的共同努力下,項目團隊從安全、質量、成本、交付、人員SQCDP五個維度,準確定位出試驗現場面臨的上百個疑難問題,識別促進或制約試驗效能提升的關鍵因素34項,系統構建出一套試驗效能指標樹。
這是加快向前通道里的一絲曙光,也是牽引試驗整體效能持續提升的關鍵驅動力。
正午,城市的煙火氣繁華熱鬧,而一山之隔的試驗基地,一面大大的國旗墻巍然佇立,讓這里更顯肅穆。
“一條長長的隧道,既是一種物理空間上的區分,也是思維狀態的轉換,心無旁騖讓我們更加全力以赴。”渦輪院整機試驗研究室副主任陳鵬飛說。
靜下心來仔細思考試驗現場的現狀,大家普遍認為,傳統試驗模式下,容易出現兩種非增值的“浪費”現象:一種是由于試驗工藝復雜引起的多人占臺串行作業;另一種是由于不同型號的發動機頻繁上下臺,現場存在試錯、無效等待等情況。依靠人工管理,工作流程繁瑣、信息流轉不暢,延阻著試驗效率的提升。
精益,就是要精益求精。隨著AEOS建設的逐步深入,解決“浪費”出現了新的可能:快速換型。
“有些作業必須占用車臺,有些作業不需要占臺,是不是可以把不需要占臺的作業提前至上臺前完成呢?”陳鵬飛說。
項目團隊重構了一套基于發動機預裝、并行作業的快速安裝流程,使“人工治理”逐步轉變為“體系治理”——
針對科研試驗上下臺復雜串行的安裝工藝,把原來需要在試車臺上占臺完成的7個步驟,改善區分為5個不需要占臺的外部作業步驟和2個內部作業步驟,將發動機、流量管、測試電氣等內部安裝作業,重新規劃到了試車臺待試間的預裝區域進行,有效解決了科研試車臺流程重構與效能提升瓶頸,使占臺安裝周期大幅縮短67%。
不僅如此,在并行預裝基礎上,為了縮短內外部換型作業時間,項目團隊提出“一轉既定”“雙腳勿動”“剔除螺栓”等實踐舉措,采用定制工具標識和編制齊套清單,對電氣、測試接口進行標準化和模塊化設計,將原來需要兩天時間完成的上千根管線連接工作,縮短至現在的幾十分鐘。
航空發動機高空模擬試驗現場,最大的難點在于對大量不穩定因素的管控。
目視不充分、要求不具體、過程問題易掩蓋……發動機上下臺精度要求到0.01毫米,現場需要使用的工具多達30多種,這些要素要如何統籌?項目團隊決心一探究竟。
這是一個不斷調研、核查、驗證的過程。夜晚的星光、會議室的燈光伴隨著一次次推演和研討。人的極限在哪里、物的極限在哪里、技術的極限在哪里,面對龐大的試驗工作,大家在長期實踐積累和嚴密思考后,逐漸找到了門路——
優化5S管理,多余物得到有效控制,設備TPM(全面生產維護)管理、操作者標準作業、快速反應機制得到完善,管理者標準作業等精益方法工具應用開始展現成效,探索出了一套具有自主知識產權的精益化試車臺工藝方法,作業指導書覆蓋率100%,試驗現場質量問題同比下降40%。
有了精益化,還要數字化。項目團隊還同步開發了一套數字化作業系統,實現了數字化流動、自動化操作、可視化指導、電子化表單、數據化物料,使人力節省37.5%,總體效能提升62%,初步完成了型號試驗全流程提質增效的階段目標。
航空發動機高空模擬試驗的“風雷時刻”將永不停止,繼續探索高空的答案,航發人永遠在路上。
文字:李常昊
圖片:任凌瀟
校對:李澤林
責編:楊 雷
核稿:焦靜波