王建华、齐振超著《造飞机的那些事——中国飞机制造案例集》(科学出版社,2023年6月第一版)是一本好书。这本书的题材特别,内容丰富,写法新颖,值得一读,特向大家推荐。
题材特别——该书直指较少有人去写、甚至被有所忽视的飞机制造领域,涵盖飞机工艺、工艺装备、零部件制造与装配等专业技术,还涉及质量与适航、售后服务、供应商管理和制造文化等方面;书中分析了中国航空工业设计与工艺分离的现状与弊端,并提出了改进建议。作者围绕质量可控地造出好产品,阐释“造飞机”的那些规律性认识,介绍飞机制造的有关知识,提供处理复杂技术与相关问题的实用方法与技巧。主题鲜明,专业性强。
内容丰富——作者以飞机制造中的工艺问题为主,强调在实现制造任务目标中工艺的重要性;阐述工艺设计的概念,提出飞机制造中总体工艺、专业主管工艺和车间(工段)工艺三个层级工艺的各自责任;通过具体案例,如某大型民机项目装配协调方案的编制,介绍总体工艺问题的解决方案,为读者提供宝贵的经验借鉴;还讨论了数字化技术在飞机制造中的应用,指出应该恰当处理数字化与工艺设计的关系。
写法新颖——该书全部由案例组成,共九章(制造工艺、工艺装备、零件制造、部件装配、总装、售后服务、质量与适航、供应商管理、制造观念创新)计145例。通过案例,摆事实,讲道理,讲方法,明辨是非;每个案例都有背景、主题切入、过程和结果四个部分,构成一个牵引出观点的逻辑结构。能够以这样的方法写作,把复杂问题讲得生动深刻,又不失专业性,缘于作者在飞机制造一线工作的长期丰富实践,又能及时总结和思考提炼,形成了举重若轻、信手拈来的功力。读后,你也会忽然领悟,哦,原来专业书还可以这样写。
145个案例的大部分都很有趣,作者的观点也很有说服力;当然有些问题见仁见智,读者可以通过自己的阅读与思考,体味作者的用意,分享他们的经验,并求得更进一步的认知。为了与大家分享我的读书心得,我以“加强工艺设计”和“航空人应该本能地关心制造”为主要话题,介绍和评介作者奉献的有关案例和观点,并与读者作交流讨论。
什么是制造?制造是一个涵义宽泛的概念,可将其理解为一个有目的的创造活动与过程,其核心是通过劳动将原材料或资源转化为有价值的产品或成果。随着三次工业革命的浪潮,现代制造的概念和实践兴起。对于复杂产品的制造,需要进行预筹的设计。是设计,把创意转化为方案,设计遂成为产品制造的发端与基础。一般说来,设计的基本任务是回答三个问题:造什么、怎么造和怎么用。也就导引出“产品设计”、“工艺设计”和“用维设计”这三个概念的出现。
其中,工艺设计是为回答如何制造,所展开的构思、规划和优化的全部工作(参见案例6.2);它既是设计的题中之义和重要组成,又是完成制造过程的纲领。把三个部分的设计综合起来,并与制造技术的使能作用紧密结合,才能造出好飞机来。因此,飞机是设计出来的(且是完整的设计),更是制造出来的(参见案例1.1)。
在我们的实际工作中,确实存在把“设计”狭义化的现象,往往较多地关注“产品设计”,即回答“造什么”的问题,而没有把“工艺设计”充分包容进“设计”体系,并给与足够的重视。为了改变这种状况,我们既需要加强工艺设计,提高工艺设计水平和工艺技术水平,充分满足产品设计的要求,并使制造过程更合理、更稳定、更高效;同时也要促进产品设计人员建立完整的知识与能力体系(参见案例9.26),使他们在产品设计时更充分地考虑“工艺性”问题(见案例9.9,工艺性是指一个设计主题实体实现的可能性),以求全局和整体的成功,既造出好产品。
当前,航空工业的形势很好,军民机需求都很旺盛,任务爆满,为了更好地完成所承担的使命,需要比过去任何时候更精细、高效地组织生产,提高制造的效率、质量和成本可控性,也就需要所有员工都更加关心制造。
为什么要关心制造?这缘于一个人人皆知的常识,即航空工业是制造各类航空器的装备制造业。只靠产品设计,而无工艺设计,是无法完成终极任务的。如果没有成体系的制造技术的支撑,飞机也决然造不出来。
为什么要本能地关心制造?这是因为一个本来很明确的问题,却在实际上发生了一定的模糊。鄙薄制造的认识小有市场,轻视制造的现象也不鲜见。加之厂所分立的坏体制,助长了产品设计与工艺设计的分离,设计与制造的关系也出现了一些不应有的疏离,于是不得不强调,必须自觉、能动地关心制造。
航空人,指的是哪些人呢?首先是航空工业的科技工作者和管理者,出于事业的需要,必须努力地、有深度地学习、知晓和掌握航空制造技术,奋斗在制造一线的科技人员自不必说,对飞机和系统设计师们的要求也现实而紧迫。其他航空从业者,包括使用航空器的人们,也应该尽可能多地了解航空制造,以利业务工作。
为了“关心制造”,就需要学习,从实践中学,从书本里学,尤其需要从那些言之有物、论之有据的书中学,因为这些书是经验之士的实践总结和提炼升华,具有特别的价值。除了学习,以下三点,我以为也需要进一步统一认识、付诸行动。
第一,从科技概念上,需要做些必要的调整。如将“造什么”对应于“产品设计”,而使习以为常使用的“设计”概念完整化;与“产品设计”并列的则是“工艺设计”,对应于“怎么造”;还有“用维设计”,专门回答如何用、如何维护修理的问题。建设性地提出这三个概念及其内涵,还需要斟酌与讨论,需要大家的共同约定。但这些应该是认知的基础,其核心在于,工艺设计也是设计,要为工艺设计“正名”。
第二,从体制机制上进行更大规模的改革,这也正是作者满腔热情地呼吁实施“大工程理论”(见案例1.9)的关注点。新中国成立以来,一直是向苏联学习,从技术到体制,都是如此。改革开放后,技术体系彻底变过来了,但体制还是老样子(参见案例8.9)。尤其是飞机主机的厂所分立,导致产品设计和工艺设计截然分开。反观世界航空先进国家的头部企业,无论波音,还是空客,产品设计和工艺设计都在一起,本属一家自不必说,甚至就是一个大专业(见案例7.1)。我国航空工业在国际竞争大环境下,在实施信息化、数字化后,上下游“透明”(指产品设计所与制造厂的数据共享),大规模“并行”,在生产力与生产关系相互调适方面有了重大进步,但仍需继续努力(参见案例8.6)。
进行改革,困难多多,但像中国商飞(COMAC)这样的新机构,历史负担轻,研发力量与地域相对集中,似可进行体制管理与专业整合的更大胆探索,而且,势移式易,生产力发展(包括质量管理、产能提升等,如案例3.6等,阐释的应力应变问题,致零件、部件、大部件一致性得不到保障的问题,以及案例4.19飞机门与门框不能互换问题,且至今没有得到彻底解决)也在倒逼生产关系调整,与其被动微调,不如主动求变。
第三,进一步推行大规模并行工程和基于模型的系统工程(MBE)。这也是从现实来看,最应该发力、最为实际的举措。在现行体制框架下,加强厂所协同和技术交流,实现设计内涵的完整化,实施产品设计与工艺设计协同化。以制造企业为主,大力优化、细化工艺设计,在需要时向前端延伸(诚如案例4.7里“让设计更改门框材料和结构”)。还要千方百计强化产品设计师的工艺意识和能力,提高产品设计的可制造性。工艺设计师也要理解产品设计的用意和要求,提高满足所有产品设计合理要求的能力(见案例4.18“无限度地请飞机设计放宽配合公差就能解决制造问题吗?”)。
根据MBE的原理与要求,在设计所和生产厂之间应协同建模;对客户需求建模,对能力建模,对不同阶段和层级的产品与服务建模;基于这三类模型进行仿真,经螺旋式迭代、验证和确认(请客户加入),高质量完成产品设计和工艺设计。当然,这已经不限于设计工作,还将包括财务、客户、供应商及适航等内外部融合的多要素、多内容和复杂关系,也大大超越“并行工程”的范畴,而有望成为现行体制下以项目管理为主的一种产品研发新模式了。
在实施上述三条,尤其是最后一条应对之策中,《造飞机的那些事》一书所提供的案例和经验,都弥足珍贵,会产生重要而积极的作用。故而,我建议,产品设计和工艺设计人员,都应该认真研读此书,从中接受教益,提高认识,增强能力。所有航空从业者,如果想从制造这个视角,进一步认识航空,也可一览此书