用精益加速“风雷时刻”
——中国航发涡轮院探索精益方法在试验现场的应用纪实
江水滔滔阻隔城市的喧嚣,云端之下群山环绕,航空发动机高空模拟试车台在这里成排坐落。
走进试验现场,通过调节管路两端压力形成的特定气流不间断地涌动,似雷鸣般的低沉轰鸣响彻山间。中国航发涡轮院航空发动机试验基地,国内自主研制的所有航空发动机飞上蓝天之前必须要在这里通过考核。
过去几年,这样的“风雷时刻”成倍增长,试验难度、试验台数以及关键指标每年都在创造新高,海量的测量数据、存储计算以及牵一发而动全身的资源调度,随时都在挑战试验设备和研制人员的极限。
这样一个运转复杂而精密的大科学装置,急需一种语言实现成体系的沟通。在集团AEOS理念指导下,涡轮院的科研人员正在试图用精益读懂这个复杂的物理世界。
深秋的试验基地经常有雾,每当大雾来临,窗外会变得一片乳白。特别是清晨时分,当高空模拟试验舱进行负温试验排气调节时,溢出的水汽会弥漫在楼宇间,让人有种置身旷野的感觉。
虽然试验还未正式开始,但试验员们已经忙碌起来。由于发动机频繁切换、试验流程变化等多维影响,类似排气调节、孔探检查、油气准备等交叉融合工作会占用大量时间。
“与坐在试验室里做一次试验、等一份试验报告不同,高空模拟试验不只是高空舱里的试验,而是一项关联水、电、油、气集成配合的体系化工作。”涡轮院科研管理部副部长董军说。
正是这个原因,导致常规结果性的指标很难全面评估试验效率。为了满足日益增长的试验要求,必须打破更多“不可能”,形成一套全流程的绩效指标体系,变革试验现场作业模式。
整个项目团队扎扎实实从基础做起,记录每一项试验准备、试验件安装、采集控制的流程特点,分析每一个影响压力、温度、转速等关键数据的测试通道,完成了“试验利用率”等关键指标的设计和定义,准确评价出试验台被占用过程中的试验有效进展情况。
在试验现场度过的那些时间让大家对精益有了更深入的理解,更让团队成员终生受益。比如,要耐心,好的过程才能保证好的结果;要细心,越复杂的任务越需要现时现地现物去感知;要从特殊中找到普遍,只有不断优化流程、消除浪费,才能实现精益化转型。
在大家的共同努力下,项目团队从安全、质量、成本、交付、人员SQCDP五个维度,准确定位出试验现场面临的上百个疑难问题,识别促进或制约试验效能提升的关键因素34项,系统构建出一套试验效能指标树。
这是加快向前通道里的一丝曙光,也是牵引试验整体效能持续提升的关键驱动力。
正午,城市的烟火气繁华热闹,而一山之隔的试验基地,一面大大的国旗墙巍然伫立,让这里更显肃穆。
“一条长长的隧道,既是一种物理空间上的区分,也是思维状态的转换,心无旁骛让我们更加全力以赴。”涡轮院整机试验研究室副主任陈鹏飞说。
静下心来仔细思考试验现场的现状,大家普遍认为,传统试验模式下,容易出现两种非增值的“浪费”现象:一种是由于试验工艺复杂引起的多人占台串行作业;另一种是由于不同型号的发动机频繁上下台,现场存在试错、无效等待等情况。依靠人工管理,工作流程繁琐、信息流转不畅,延阻着试验效率的提升。
精益,就是要精益求精。随着AEOS建设的逐步深入,解决“浪费”出现了新的可能:快速换型。
“有些作业必须占用车台,有些作业不需要占台,是不是可以把不需要占台的作业提前至上台前完成呢?”陈鹏飞说。
项目团队重构了一套基于发动机预装、并行作业的快速安装流程,使“人工治理”逐步转变为“体系治理”——
针对科研试验上下台复杂串行的安装工艺,把原来需要在试车台上占台完成的7个步骤,改善区分为5个不需要占台的外部作业步骤和2个内部作业步骤,将发动机、流量管、测试电气等内部安装作业,重新规划到了试车台待试间的预装区域进行,有效解决了科研试车台流程重构与效能提升瓶颈,使占台安装周期大幅缩短67%。
不仅如此,在并行预装基础上,为了缩短内外部换型作业时间,项目团队提出“一转既定”“双脚勿动”“剔除螺栓”等实践举措,采用定制工具标识和编制齐套清单,对电气、测试接口进行标准化和模块化设计,将原来需要两天时间完成的上千根管线连接工作,缩短至现在的几十分钟。
航空发动机高空模拟试验现场,最大的难点在于对大量不稳定因素的管控。
目视不充分、要求不具体、过程问题易掩盖……发动机上下台精度要求到0.01毫米,现场需要使用的工具多达30多种,这些要素要如何统筹?项目团队决心一探究竟。
这是一个不断调研、核查、验证的过程。夜晚的星光、会议室的灯光伴随着一次次推演和研讨。人的极限在哪里、物的极限在哪里、技术的极限在哪里,面对庞大的试验工作,大家在长期实践积累和严密思考后,逐渐找到了门路——
优化5S管理,多余物得到有效控制,设备TPM(全面生产维护)管理、操作者标准作业、快速反应机制得到完善,管理者标准作业等精益方法工具应用开始展现成效,探索出了一套具有自主知识产权的精益化试车台工艺方法,作业指导书覆盖率100%,试验现场质量问题同比下降40%。
有了精益化,还要数字化。项目团队还同步开发了一套数字化作业系统,实现了数字化流动、自动化操作、可视化指导、电子化表单、数据化物料,使人力节省37.5%,总体效能提升62%,初步完成了型号试验全流程提质增效的阶段目标。
航空发动机高空模拟试验的“风雷时刻”将永不停止,继续探索高空的答案,航发人永远在路上。
文字:李常昊
图片:任凌潇
校对:李泽林
责编:杨 雷
核稿:焦静波