飞机为何不能自动化流水线生产?


经常有人问,飞机为何不能像汽车一样进行流水线装配?为何不能用机器人和机械手进行大规模生产?都知道现在随便一个现代化的汽车生产线,就能每年下线几十万辆汽车,全球每年制造汽车数千万辆!而飞机的产量几乎没法比较。不论是军机还是民机。比如波音和空客加起来,在2018年才一共生产了1608架民航客机,这还是两个民用航空巨头全球各工厂都马力全开赶订单的情况下的极限产量。而军机的产量更可怜,现在全球还在活跃的200吨以上级别大型军机的生产线,似乎只有某方的西飞的运20,年产量也不过弱两位数。虽然美俄的大型运输机、加油机等保有数量大幅领先,但是美国C17的生产线却已经停产了,马上就要拆掉,现在的年交付数量是0。大型军用运输机外,战斗机的产量更好不到哪里去。
目前美军一年新采购全新的战术军机不超过80架。
未来五年是F35的交付高峰期,加上其他三代半军机,交付高峰年份也不过135架。其他大国也不过最高到刚刚过3位数。至于其他能制造三代半军机的欧洲国家,一年连十几架都交付不了。比如三哥订购法国的24架阵风,就需要六七年才能完成交付,相当于一年只新生产四五架。总而言之,全球现代化的民机和军机加在一起,每年的全球最大产能都不会超过2000架,距离年产数千万辆各种各样的汽车,实在是天壤之别!那么为何飞机就不能自动化流水线生产呢?其实说不能流水线自动生产飞机,这个概念也不是特别严谨。因为在历史上,很多飞机甚至是战斗机也曾经有过流水线生产。比如二战最激烈的4年,也就是1941年到1945年之间,德日两个侵略轴心国,各自生产了1万架各型军机。而美俄两个反法西斯大国,4年间生产了10万多架军机,其中一大半是美国的产量!
这4年间,美国平均每年生产飞机接近2万架,平均一天就等于现在一年的总产量!当时采用的就是和汽车类似的流水线化生产,因为流水线生产本身就是美国人福特先发明的。最终在战争中体现出美国当时强大的工业产能和工业实力,迅速向军工转型的巨大威力,是全球最终打败法西斯的重要武器来源。

这段历史说明,战斗机本来是可以流水线生产的,但到今天却不能再这样做了。不能再流水线生产的原因,有人说是现在的需求没有过去那么大,现在一天再生产100架战斗机,卖给谁去?其实这个说法并不准确。若现在某方能一天生产几十架歼20,那么完全没有必要还让几百架歼7继续值班。并不是现在资金不够或者需求不足,而是实在是生产不出来。美国其实也是一样,美国人又何尝不想赶快全部采用F35,可他现在还有1000多架老旧的F16需要替换。
飞机的生产不能再走福特式流水线,其实是从第二代喷气式战斗机开始的。第一代喷气战机大国的装备量还曾经上万,到了第二代就下降到了3000架以下,到第三代战斗机,即使全球性大国也最多装备一两千架。总数量的减少,尤其是现代化军机和民机都越来越精密复杂,是不能再流水线化大规模制造的首要原因。
我们平时的家用轿车,一共由大约1万多个不可再分拆的零件组成。而手工打造的比赛超级跑车,大约有3万个零件。也就是大部分汽车只有2万以下的零件,而且绝大部分是标准件,轿车的外形比较小,重量相对比较轻,可以在生产线上迅速移动,自动装配。
但是二战后的第二代喷气战机,每架就已经有了10万个以上的零件。到了三代机,零件更增加到几十万个,有些特殊的大型电战飞机,零件更史无前例的增加到上百万个。而且现代飞机比轿车普遍重十几倍到上百倍,体型也更大,占用厂房空间更多,很难再设计和使用流水线式生产。波音一个组装发动机的车间就有40多个足球场那么大,若变成流水线,恐怕得十几公里长,这是不现实的。
所谓流水线生产,就是具体的工人或者工人班组不动,而产品流水移动,每个点的工人只重复一样工作。而现代化的飞机由于零件太多,体积重量太大,只能采取飞机不动,工人和零件移动的手工作业方式。而且越先进的飞机,电子设备和软件的调试更复杂,这个就不是谁动谁不动能解决的,这种调试可能需要一架飞机固定在一个位置几个月都不动,就更谈不上流水作业了。因此现代化的战机生产线,表面上看很像流水线,实际上都是超级手工作坊。

那么为何飞机不能用机器人和机械手全自动化装配,还需要全部人工打铆钉呢?第一还是因为飞机的零件太多,操作空间太小,自动化设备施展不开。另外,以轻金属和复合材料为主的现代化飞机,在工程学上属于脆性装备,难以和钢铁材料为主的民用轿车那样采取机器人生产,说到底还是工序太细致繁琐,人力手工操作最可靠。
不过随着现代制造的人工智能化、大数据和全自动化物流的推广,战斗机制造,又重新回到半流水线生产的趋势,现在流行的脉动生产线,就是这种方式,会把战斗机的下线速度提高一倍甚至是2倍,比如洛马的F35脉动线。某重型五代的新建脉动生产线也将逐步成熟。