飛機(jī)為何不能自動化流水線生產(chǎn)?


經(jīng)常有人問,飛機(jī)為何不能像汽車一樣進(jìn)行流水線裝配?為何不能用機(jī)器人和機(jī)械手進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)?都知道現(xiàn)在隨便一個現(xiàn)代化的汽車生產(chǎn)線,就能每年下線幾十萬輛汽車,全球每年制造汽車數(shù)千萬輛!而飛機(jī)的產(chǎn)量幾乎沒法比較。不論是軍機(jī)還是民機(jī)。比如波音和空客加起來,在2018年才一共生產(chǎn)了1608架民航客機(jī),這還是兩個民用航空巨頭全球各工廠都馬力全開趕訂單的情況下的極限產(chǎn)量。而軍機(jī)的產(chǎn)量更可憐,現(xiàn)在全球還在活躍的200噸以上級別大型軍機(jī)的生產(chǎn)線,似乎只有某方的西飛的運(yùn)20,年產(chǎn)量也不過弱兩位數(shù)。雖然美俄的大型運(yùn)輸機(jī)、加油機(jī)等保有數(shù)量大幅領(lǐng)先,但是美國C17的生產(chǎn)線卻已經(jīng)停產(chǎn)了,馬上就要拆掉,現(xiàn)在的年交付數(shù)量是0。大型軍用運(yùn)輸機(jī)外,戰(zhàn)斗機(jī)的產(chǎn)量更好不到哪里去。
目前美軍一年新采購全新的戰(zhàn)術(shù)軍機(jī)不超過80架。
未來五年是F35的交付高峰期,加上其他三代半軍機(jī),交付高峰年份也不過135架。其他大國也不過最高到剛剛過3位數(shù)。至于其他能制造三代半軍機(jī)的歐洲國家,一年連十幾架都交付不了。比如三哥訂購法國的24架陣風(fēng),就需要六七年才能完成交付,相當(dāng)于一年只新生產(chǎn)四五架。總而言之,全球現(xiàn)代化的民機(jī)和軍機(jī)加在一起,每年的全球最大產(chǎn)能都不會超過2000架,距離年產(chǎn)數(shù)千萬輛各種各樣的汽車,實(shí)在是天壤之別!那么為何飛機(jī)就不能自動化流水線生產(chǎn)呢?其實(shí)說不能流水線自動生產(chǎn)飛機(jī),這個概念也不是特別嚴(yán)謹(jǐn)。因?yàn)樵跉v史上,很多飛機(jī)甚至是戰(zhàn)斗機(jī)也曾經(jīng)有過流水線生產(chǎn)。比如二戰(zhàn)最激烈的4年,也就是1941年到1945年之間,德日兩個侵略軸心國,各自生產(chǎn)了1萬架各型軍機(jī)。而美俄兩個反法西斯大國,4年間生產(chǎn)了10萬多架軍機(jī),其中一大半是美國的產(chǎn)量!
這4年間,美國平均每年生產(chǎn)飛機(jī)接近2萬架,平均一天就等于現(xiàn)在一年的總產(chǎn)量!當(dāng)時采用的就是和汽車類似的流水線化生產(chǎn),因?yàn)榱魉€生產(chǎn)本身就是美國人福特先發(fā)明的。最終在戰(zhàn)爭中體現(xiàn)出美國當(dāng)時強(qiáng)大的工業(yè)產(chǎn)能和工業(yè)實(shí)力,迅速向軍工轉(zhuǎn)型的巨大威力,是全球最終打敗法西斯的重要武器來源。

這段歷史說明,戰(zhàn)斗機(jī)本來是可以流水線生產(chǎn)的,但到今天卻不能再這樣做了。不能再流水線生產(chǎn)的原因,有人說是現(xiàn)在的需求沒有過去那么大,現(xiàn)在一天再生產(chǎn)100架戰(zhàn)斗機(jī),賣給誰去?其實(shí)這個說法并不準(zhǔn)確。若現(xiàn)在某方能一天生產(chǎn)幾十架殲20,那么完全沒有必要還讓幾百架殲7繼續(xù)值班。并不是現(xiàn)在資金不夠或者需求不足,而是實(shí)在是生產(chǎn)不出來。美國其實(shí)也是一樣,美國人又何嘗不想趕快全部采用F35,可他現(xiàn)在還有1000多架老舊的F16需要替換。
飛機(jī)的生產(chǎn)不能再走福特式流水線,其實(shí)是從第二代噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)開始的。第一代噴氣戰(zhàn)機(jī)大國的裝備量還曾經(jīng)上萬,到了第二代就下降到了3000架以下,到第三代戰(zhàn)斗機(jī),即使全球性大國也最多裝備一兩千架??倲?shù)量的減少,尤其是現(xiàn)代化軍機(jī)和民機(jī)都越來越精密復(fù)雜,是不能再流水線化大規(guī)模制造的首要原因。
我們平時的家用轎車,一共由大約1萬多個不可再分拆的零件組成。而手工打造的比賽超級跑車,大約有3萬個零件。也就是大部分汽車只有2萬以下的零件,而且絕大部分是標(biāo)準(zhǔn)件,轎車的外形比較小,重量相對比較輕,可以在生產(chǎn)線上迅速移動,自動裝配。
但是二戰(zhàn)后的第二代噴氣戰(zhàn)機(jī),每架就已經(jīng)有了10萬個以上的零件。到了三代機(jī),零件更增加到幾十萬個,有些特殊的大型電戰(zhàn)飛機(jī),零件更史無前例的增加到上百萬個。而且現(xiàn)代飛機(jī)比轎車普遍重十幾倍到上百倍,體型也更大,占用廠房空間更多,很難再設(shè)計和使用流水線式生產(chǎn)。波音一個組裝發(fā)動機(jī)的車間就有40多個足球場那么大,若變成流水線,恐怕得十幾公里長,這是不現(xiàn)實(shí)的。
所謂流水線生產(chǎn),就是具體的工人或者工人班組不動,而產(chǎn)品流水移動,每個點(diǎn)的工人只重復(fù)一樣工作。而現(xiàn)代化的飛機(jī)由于零件太多,體積重量太大,只能采取飛機(jī)不動,工人和零件移動的手工作業(yè)方式。而且越先進(jìn)的飛機(jī),電子設(shè)備和軟件的調(diào)試更復(fù)雜,這個就不是誰動誰不動能解決的,這種調(diào)試可能需要一架飛機(jī)固定在一個位置幾個月都不動,就更談不上流水作業(yè)了。因此現(xiàn)代化的戰(zhàn)機(jī)生產(chǎn)線,表面上看很像流水線,實(shí)際上都是超級手工作坊。

那么為何飛機(jī)不能用機(jī)器人和機(jī)械手全自動化裝配,還需要全部人工打鉚釘呢?第一還是因?yàn)轱w機(jī)的零件太多,操作空間太小,自動化設(shè)備施展不開。另外,以輕金屬和復(fù)合材料為主的現(xiàn)代化飛機(jī),在工程學(xué)上屬于脆性裝備,難以和鋼鐵材料為主的民用轎車那樣采取機(jī)器人生產(chǎn),說到底還是工序太細(xì)致繁瑣,人力手工操作最可靠。
不過隨著現(xiàn)代制造的人工智能化、大數(shù)據(jù)和全自動化物流的推廣,戰(zhàn)斗機(jī)制造,又重新回到半流水線生產(chǎn)的趨勢,現(xiàn)在流行的脈動生產(chǎn)線,就是這種方式,會把戰(zhàn)斗機(jī)的下線速度提高一倍甚至是2倍,比如洛馬的F35脈動線。某重型五代的新建脈動生產(chǎn)線也將逐步成熟。