В современном мире новые технологии в самолетостроении развиваются ускоренными темпами. Агрегатно-сборочное производство является основным ответственным этапом сборки самолета. На данный момент во всем мире активно внедряется автоматизация и роботизация в производстве, что напрямую влияет на основные экономические показатели предприятий. По тому же пути идет и российский проект создания семейства ближне-среднемагистральных самолетов МС-21.
«На Иркутском авиационном заводе стыковка агрегатов самолета МС-21 выполняется в станциях линии сборки, состоящих из позиционирующих колонн, фиксирующих устройств, компонентов модулей управления, программного обеспечения для визуализации, лазерных трекеров, – говорит ведущий инженер, руководитель группы Иркутского авиационного завода (ИАЗ) – филиала корпорации “Иркут” Виктор Назаров. – Управление лазерными трекерами интегрировано в систему управления станцией».
Поточная линия сборки самолета МС-21 на ИАЗ состоит из нескольких станций по сборке и стыковке отсеков. На станции СО30 производится стыковка и сборка носового отсека фюзеляжа Ф1. Стыковка и сборка отсеков Ф2, Ф4 и Ф4а идет на станции S20, отсека Ф3 на станции S30, хвостового отсека Ф5 – на станции S40. После изготовления всех отсеков на станции PF10 осуществляется стыковка и сборка передней части фюзеляжа, а также хвостовой части фюзеляжа. Наконец, станция F10 предназначена для стыковки и сборки всего фюзеляжа и крыла. За 2018–2019 годы добавились станции F5 и S20.2. Стыковка всех отсеков между собой происходит в автоматическом режиме. При этом cтыковка агрегатов осуществляется с высокой точностью благодаря расчету траектории движения отсека на основании измерений при помощи лазерного трекера.
Не даст промахнутся
Лазерный трекер – это измерительный прибор, в основе которого лежит принцип слежения за отражателем с помощью луча лазера. Сам термин «трекер» произошел от английского глагола to track – то есть «следить». При попадании испускаемого прибором лазерного луча в уголковый отражатель, луч возвращается через объектив прибора в приемный датчик. Благодаря этому можно проводить измерения пространственных координат уголкового отражателя в статическом (неподвижном) и динамическом (в движении) режимах. Вычисление координат производится с учетом двух углов и расстояния.
В ходе внедрения систем измерения и позиционирования агрегатов с использованием трекеров на ИАЗ был выполнен большой объем работы. Специалисты завода разработали проект, целью которого было сокращение времени измерения и позиционирования агрегатов в станциях линии сборки МС-21 на 50 %, а также повышение качества стыковки и сборки агрегатов.
«Мы поставили перед проектом четыре задачи, которые решали комплексно, – делится Виктор Назаров. – Первая – создание и обучение группы специалистов по измерению и позиционированию отсеков и агрегатов на станциях линии сборки. Следующая – усовершенствование процесса измерения и позиционирования отсеков и агрегатов в станциях. Кроме того, предстояло адаптировать методическую документацию по измерению и позиционированию агрегатов под производство МС-21. Наконец, четвертая задача – разработка методических указаний по устранению ошибок в работе программного управления, в работе позиционеров. В качестве критериев оценки мы выбрали сокращение времени измерения и позиционирования агрегатов, а также сокращение времени простоя станций линии сборки из-за ошибок в работе позиционеров и программного обеспечения в два раза. Еще одним критерием стало уменьшение значений отклонений фактических размеров от номинальных в зоне стыка агрегатов».
Была поставлена цель ‒ сократить суммарное время измерения и позиционирования агрегатов в станциях линии сборки в расчете на один самолет МС-21 с 391 до 195,5 часа, а суммарное время простоя станций линии сборки из-за ошибок в работе позиционеров и ПО – со 144 до 72 часов в год. И этого удалось достигнуть всего за полгода – с марта по сентябрь 2018 года.
Группа по измерению и позиционированию агрегатов была создана в марте. В следующем месяца прошло обучение трех специалистов группы работе с программным обеспечением, визуализацией, лазерными трекерами и позиционерами. В мае выполнен анализ процесса измерения и позиционирования, а в июне – анализ и классификация основных причин ошибок в работе программного обеспечения и позиционеров. Усовершенствование процесса измерения и позиционирования отсеков и агрегатов в станциях линии сборки завершилось в июле. Уже в августе прошла адаптация методической документации по измерению и позиционированию агрегатов под производство МС-21. Наконец, в сентябре завершилась разработка методических указаний как по устранению ошибок в работе программного обеспечения и позиционеров.
Сократить время
Каких же улучшений удалось достичь в результате реализации программы по оптимизации стыковки агрегатов МС-21? «Была создана группа по измерению и позиционированию отсеков и агрегатов, проведено обучение специалистов группы измерению компонентов самолета с помощью лазерного трекера, работе с метрологическим программным обеспечением, – рассказывает Виктор Назаров. – Были назначены ответственный за выполнение метрологического надзора измерительного оборудования, ответственные за эксплуатацию и хранение измерительного оборудования и оснастки». На ИАЗ были организованы процедуры и методические указания по поверкам и калибровкам лазерных трекеров станций сборки и проверке отражателей трекеров на работоспособность.
Кроме того, в рамках проекта разработали электронную систему учета средств измерений и измерительной оснастки. Сам процесс измерения и позиционирования отсеков и агрегатов тоже был усовершенствован. В качестве примера Виктор Назаров рассказал о измерении подкилевого отсека в станции S40 при сборке отсека Ф5. «Раньше было большое количество измерений адаптеров на обрезе отсека, увеличивающее время измерения, – пояснил он. – Мы исключили из процесса эти адаптеры и ввели измерения адаптеров на узлах навески стабилизатора. Это повысило точность сведения агрегатов и уменьшило время измерения в два раза».
Были также разработаны рекомендации в виде визуализированных альбомов по измерению, позиционированию и сборке отсеков и агрегатов в станциях линии сборки. «До этого у нас была методическая документация фирмы-поставщика. Нами были разработана документация в виде визуализированных альбомов», – говорит ведущий инженер, руководитель группы.
Вместе с этими были реализованные еще несколько мероприятий. В частности, проведен анализ и составлена классификация основных причин ошибок в работе программного обеспечения и позиционеров, разработаны методические указания по устранению ошибок в их работе. В процесс сборки были введены карты измерения с предварительным и окончательным контролем стыковки агрегатов, контролем геометрических параметров деталей с помощью лазерных трекеров.
За полгода иркутянам удалось достичь существенных результатов. «На сегодняшний день суммарное время измерения и позиционирования сократилось в два раза – с 391 часов до 195», – рассказал руководитель проекта на ИАЗ. Если брать достижения по отдельным станциям сборки линии, то наиболее заметный эффект был получен на станции СО30 при сборке отсека Ф1 (вместо 30,5 часа сегодня на это уходит всего 11 часов при изначальной цели разработчиков проекта в 15 часов), а также на станции PF10 при сборке хвостовой части фюзеляжа (там тоже изначально тратилось 30,5 часа, сегодня 12 часов при цели 15).
«Суммарное время простоя станций линии сборки из-за ошибок в работе позиционеров и программного обеспечения сократилось в четыре раза», – сообщил Виктор Назаров. Если до реализации проекта этот показатель составлял 144 часа в год, то теперь – лишь 34 при изначальной цели 72 часа. В результате оптимизации процесса измерения и позиционирования агрегатов были созданы условия для сокращения цикла агрегатной сборки самолета МС-21 на 3,5 %. Повышено также качество сборки, уменьшены значения отклонений фактических значений от номинальных в зоне стыка агрегатов. Кроме того, созданы условия для сокращения общего цикла сборки самолета МС-21 при выходе на серийное производство. В настоящее время на линии сборки ИАЗ используется 11 лазерных трекеров вместо 10 в начале проекта. Эта программа рассчитана на производство 18 самолетов в год на одной линии, но таких линий в Иркутске должно быть несколько.
Иркутский проект был высоко оценен на конкурсе проектов по совершенствованию производственной системы OAK в 2019 году: он стал одним из победителей секции «Производство».
