【文/觀察者網(wǎng) 熊超然】未來,讓火箭和衛(wèi)星的生產(chǎn)效率和汽車一樣高,你有沒有想過?當(dāng)前,中國航空航天工業(yè)正經(jīng)歷一場悄無聲息卻可能改變行業(yè)格局的制造業(yè)變革。
據(jù)香港《南華早報》9月28日報道,在歷經(jīng)艱難的結(jié)構(gòu)性改革后,中國國有航天部門正引入一種被稱為“總裝拉動”的全新航天制造模式,這一模式受到了汽車行業(yè)精益生產(chǎn)原則的啟發(fā)。這一新體系的目標(biāo)不僅是實現(xiàn)航天系統(tǒng)的快速量產(chǎn),還要保證質(zhì)量穩(wěn)定、成本更低和靈活性更強。
“這代表著對現(xiàn)有制造模式的系統(tǒng)性和顛覆性變革?!敝袊教炜萍技瘓F(tuán)有限公司首席信息官(CIO)、航天制造專家王國慶院士帶領(lǐng)其團(tuán)隊,在今年7月發(fā)表于《機(jī)械工程學(xué)報》的論文中這樣寫道。
研究人員指出,隨著新技術(shù)推動全球太空活動呈指數(shù)級增長,預(yù)計到2045年,軌道發(fā)射將達(dá)到每年17萬噸的有效載荷,能夠掌握可擴(kuò)展航天制造的國家將主導(dǎo)未來。
2025年9月27日20時40分,我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征六號改運載火箭,成功將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)低軌11組衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道,發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。 此次任務(wù)是長征系列運載火箭的第597次飛行。 視覺中國
長期以來,航天器大多是手工打造出的精密杰作,每一枚火箭或衛(wèi)星都是獨特的工程產(chǎn)物,但隨著對衛(wèi)星星座、可重復(fù)使用運載工具和持續(xù)性月球任務(wù)的需求激增,傳統(tǒng)方式已無法滿足。
這篇論文介紹稱,我國航天制造歷經(jīng)研制生產(chǎn)主導(dǎo)、研制與批產(chǎn)并重的發(fā)展階段,正在進(jìn)入常態(tài)化高密度發(fā)射主導(dǎo)的規(guī)模化定制階段,迫切需要探索出一種既能滿足國家重大戰(zhàn)略需求,又符合我國航天產(chǎn)業(yè)特點的制造模式。
過去,在傳統(tǒng)的研制模式下,總裝制造單位只是全鏈條中的最終環(huán)節(jié),負(fù)責(zé)按照領(lǐng)域部門下發(fā)的總裝計劃開展裝配工作,對外無約束力,配套零部件交付時間與裝配節(jié)拍不匹配,造成庫存積壓,制造成本居高不下。
而新的“總裝拉動”模式則顛覆了這一邏輯,零部件不會被提前推送到生產(chǎn)線,而是只有在最終裝配環(huán)節(jié)需要時,才從上游供應(yīng)商獲取,且嚴(yán)格控制所需數(shù)量。
《南華早報》稱,日本汽車制造商豐田公司在上世紀(jì)中期首創(chuàng)了這種著名的“拉動式”生產(chǎn)模式。
通過使用看板卡等工具,每個工位僅在需要時從前一道工序“拉取”零部件,從而最大限度地減少浪費、降低庫存并提高效率,這種方法成為了全球精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)。
2019年3月22日,天津開發(fā)區(qū),豐田海外首家TNGA“新工廠” 。 視覺中國
如今,中國航天業(yè)將這種即時生產(chǎn)化、需求驅(qū)動的邏輯應(yīng)用到火箭和衛(wèi)星生產(chǎn)中。從最終裝配到子系統(tǒng)組裝、從零部件到原材料,每個環(huán)節(jié)都只在下游提出需求時才被觸發(fā)。
由此形成的,是一個緊密響應(yīng)的靈活供應(yīng)鏈,每一臺火箭發(fā)動機(jī)、每一塊太陽能電池板和電路板都與發(fā)射計劃同步生產(chǎn)。這也意味著,中國航天產(chǎn)業(yè)相對扁平的組織架構(gòu)——賦予供應(yīng)商更多議價權(quán)和資源,將被金字塔式的層級結(jié)構(gòu)所取代。
王國慶團(tuán)隊指出,中國航天計劃與全球同行一樣,已從早期“能不能造出來”的探索性研制,轉(zhuǎn)向在多型號并行的平衡發(fā)展中實現(xiàn)小批量、可靠的批量化生產(chǎn)。
他們表示,當(dāng)今世界已進(jìn)入一個“批量定制時代”,高頻率的發(fā)射和龐大的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)需要可擴(kuò)展、可重復(fù)和靈活的制造方式。
在論文中,中方研究團(tuán)隊提到,中國并非唯一一個追求這一目標(biāo)的國家,例如美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)的“星鏈”項目,該項目計劃在太空搭建由約4.2萬顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),目前總發(fā)射數(shù)量達(dá)到了7000多顆,展現(xiàn)出驚人的衛(wèi)星批量生產(chǎn)能力。
但不同于美國由單一公司主導(dǎo)的模式,中國的發(fā)展路徑看起來則更加網(wǎng)絡(luò)化和由生態(tài)系統(tǒng)驅(qū)動,依托國有企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和私營供應(yīng)商的協(xié)同,形成了國家戰(zhàn)略。
我國的低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座,如國網(wǎng)星座、千帆星座、鴻鵠三號星座,建設(shè)已進(jìn)入密集組網(wǎng)階段,對衛(wèi)星、運載火箭規(guī)?;a(chǎn)能力需求迫切。未來幾年,中國將生產(chǎn)數(shù)以千計的產(chǎn)品裝置。
王國慶團(tuán)隊認(rèn)為,航天總裝拉動制造模式的提出,將會為航天重大任務(wù)完成以及航天制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供重要支撐。他們還認(rèn)為,這種轉(zhuǎn)變需要“徹底的自我變革精神”,而在論文中,他們提供了有關(guān)“總裝拉動”如何運作的更多細(xì)節(jié)。
制造總體單位履行規(guī)?;ㄖ粕a(chǎn)任務(wù)組織實施的管理主體責(zé)任,承擔(dān)合同經(jīng)費、計劃統(tǒng)籌、質(zhì)量保證、能力建設(shè)、供應(yīng)鏈管控五項管理職責(zé)。 以高效率、高質(zhì)量、高彈性為標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)建模塊化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化制造能力。按照產(chǎn)能對生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行規(guī)劃,通過布局模塊化工位、優(yōu)化作業(yè)流程、平衡站位工作時間,以總裝節(jié)拍作為全鏈條拉式生產(chǎn)的源頭,采用脈動生產(chǎn)模式,重塑總裝制造能力。 智能柔性裝配中心利用人工智能和機(jī)器人技術(shù),動態(tài)地重新配置不同型號火箭的工作流程,非常適合多種運載火箭的混合生產(chǎn)。 另一項突破是協(xié)同制造平臺,它連接全國各地的工廠、實驗室和供應(yīng)商,甚至跨越不同的涉密網(wǎng)絡(luò)。該平臺借助云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和數(shù)字孿生,實現(xiàn)生產(chǎn)狀態(tài)的實時跟蹤、供應(yīng)鏈瓶頸的即時可視化、缺件的自動預(yù)警,以及跨機(jī)構(gòu)的安全數(shù)據(jù)共享。 一個名為“數(shù)字拉動看板”的系統(tǒng),可讓管理者實時掌握整個供應(yīng)鏈。
協(xié)同制造平臺架構(gòu)圖 論文截圖
《南華早報》最后指出,這場改革正值中國航天發(fā)射提速之際。2024年,美國完成了158次軌道發(fā)射,大部分由SpaceX執(zhí)行;而中國完成68次發(fā)射,發(fā)射數(shù)量在2023年67次的基礎(chǔ)上再創(chuàng)新高,但與2024年年初《中國航天科技活動藍(lán)皮書(2023年)》預(yù)計的“全年進(jìn)行100次左右發(fā)射”相比,還存在明顯距離。
觀察者網(wǎng)專欄作者、航空航天自媒體《航空物語》撰稿人高天偉表示,2024年,我國在傳統(tǒng)航天領(lǐng)域、特別是國家關(guān)鍵項目上保持了穩(wěn)健發(fā)揮,但是在新興商業(yè)航天領(lǐng)域,現(xiàn)實則與計劃出現(xiàn)了較大偏差。
雖然我國新興商業(yè)航天企業(yè)在2024年面臨一些挑戰(zhàn),但縱觀行業(yè)10年演進(jìn)歷程,以及國外同行的發(fā)展態(tài)勢,社會已經(jīng)公認(rèn)新興商業(yè)航天企業(yè)可以靈活高效地發(fā)掘利用技術(shù)資源,為社會提供更豐富的航天服務(wù),應(yīng)當(dāng)繼續(xù)扶持和發(fā)展。
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