图1  Barry Reeves先生正在一台风扇圆盘加工机床上工作

如果从现在开始做起，那么如何设计一个新的工厂？Rolls-Royce Crosspointe是这样一个公司，它从制订计划开始就希望不断地改进，并使创新永远成为其文化中不可分割的一个部分。

Rolls-Royce公司生产旋转式发动机元件的工厂（位于弗吉尼亚州的Prince George），并不符合大多数人们想象的或听说的那种“工厂”。可以这么说，当制造业的专业人士设想一个加工飞机零部件的既定生产厂时，Rolls-Royce甚至不符合大多数人所期望的样子。

Rolls-Royce的工厂利用自然光照明，只有在需要的时候才自动地加入电灯照明，以保持恒定的亮度。此外，这里的生产车间是白色的，很干净，设备即使出现轻微的泄漏或溢出，也不可能逃过人们的视线。然而，这些特点尽管引人注目，但只是表象而已。更重要的特点需要更深入的观察。与其他制造类似元件的工厂相比较，或是Rolls-Royce公司的其他工厂，事实上，这个工厂的规模是比较小的，其设计只适合于运行小型设备和小件生产。即使在全部生产设施安装完成和投产之后，该工厂的经理Lorin Sodell先生说：“我们将只聘用不多于150名的员工。”这样的人数说明了其人员的实际限额情况，人数少易于互相沟通，他说，“保持顺畅的沟通对精益生产管理来说是很有价值的。”

然而，Prince George的地域本身很广袤。该企业现在的名称叫做Rolls-Royce Crosspointe公司，2010年12月，其产权被Rolls-Royce公司正式接管。最终，该公司这里的雇员将达到500人左右。大多数员工将会在其他工厂工作，但这些工厂还尚未建成，不过将采用半自主的运作方式。该产业中的这些小型工厂之间将共享某些支持功能，但在许多情况下，该功能将由一个内定的承包商，利用其自身的空间、人员和设备在这里执行。Rolls-Royce公司认为，设置独立的小工厂和独立的公司，既可一起工作，也可分开工作。这种模式可以从一个生产场地吸取最大的价值。这样的一个场地，在过去可能就只有一个单独的大型组织机构在这里立足。该公司声称，不会对其作相应的改变。由于其模块化的组织形式，因此采用半独立的工厂和公司结构，将具有更大的适应性。

图2  Neil Holloway先生正在吊装一个操作过程之间的加工件

因而，从这个产业上经营的第一家工厂，给人们提供了一幅示范图景：由此可了解Crosspointe公司的其他工厂将如何经营。此外，这家工厂还进一步说明Rolls-Royce公司（和其他达成相同结论的公司）将如何在未来几十年之中进行生产。从那个远景的角度来看这个工厂，有一些关于该工厂和Crosspointe公司场地的细节值得关注：

1. 州政府和大学参与其中

为什么要创建Crosspointe公司？其业务量本身就是一个最好的答案。以现有订单和预期订单为基础制订一个6年计划窗口，表明其显然需要更大的生产能力。为什么要将这一产能公司定位于美国呢？原因很多，但在这一清单上对美元化的呼声最高。因为飞机合同中规定都采用美元结算（不管是进口国还是出口国），以使美国生产的零件，最大限度地减少货币风险。至于为什么新的美国产能公司要落户在弗吉尼亚州，Sodell先生说，弗吉尼亚州政府的支持，一直是其中一个很重要的因素。

“在帮助该公司寻找和筹建厂址的过程中，州政府起到了指导性的作用。”他说，“与州政府合作伙伴关系的意义将继续存在。”弗吉尼亚经济发展合作组织将继续指派一名员工协助Rolls-Royce公司，满足该公司基础设施的需求（例如升级到该地区的电力供应），为该厂地寻求和建立有益的伙伴关系。作为回报，Rolls-Royce公司也做出承诺，其中包括增加600余人在弗吉尼亚州的就业机会，其在该州的投资将超过5亿美元。

“建立有益合作伙伴关系”的作用，实际上是该州帮助该公司的第一个和最重要的途径之一。Rolls-Royce公司找到了一个将生产与制造研究结合起来的有效模式，并坚持将这种模式推广至其美国的新厂址。为此，弗吉尼亚的州政府与该州的各大学联系接触，商讨有关建立合作研究中心的事宜，由Rolls-Royce牵头，并与其他公司共享研究成果。这种非同寻常的研究机构就是新的开放式先进制造业联合研究中心（CCAM）。

图3  两个风扇圆盘的零件正在加工单元旁边的检验室内检验，这些零件就是在这套加工单元上加工生产的

2. 简单易行

Crosspointe公司的旋转件加工厂为空中客车公司和波音公司生产大型商用飞机发动机的主要零部件，其中包括使用于波音787梦想飞机上的Trent 1000型发动机。作为锻件而进入该工厂的工件，以及作为加工件和成品向外发运的零部件，最终将包括：

●由钛合金制成的风扇圆盘；

●由镍合金制成的中压（IP）涡轮圆盘；

●由镍合金制成的涡轮盖板。

这些零件的体积很大，几何形状复杂，但用于生产这些零件的加工单元的使用指南却十分简单明了。这里的生产区域内不采用电动叉车搬运工艺流程中的零部件，因为每个工件只在生产线上做短暂和简单的运动。在厂房内唯一使用叉车的地方是发运区。

在每一条生产线中，只有当生产线上的全部机床安装完成以后才能进行生产。（中压涡轮圆盘生产线设备只完成部分安装。）每一台加工中心都差不多，每个人都可以按照零件的加工要求，在任何加工中心上进行操作。复杂的风扇圆盘零件需要多次调试设置，然后进行立式车削、钻孔和5轴铣削加工。但这些操作都可以在加工单元内的任何DMG/Mori Seiki机床上执行。同样，IP中压涡轮圆盘加工单元中使用的加工中心都是同一种机型，由Hermle公司提供。在整个工厂内，各种加工中心（以及Kehren公司的平面磨床）都使用相同的控制系统——西门子840D数控系统。

图4  工厂的对面就是Rolls-Royce公司的供应商MIC公司

有了这种控制器，在某些加工过程中收集的数据将被用于适应性闭环工艺控制。最近，在英国Sheffield市的先进制造业研究中心（AMRC）——CCAM先进制造业联合研究中心就是以此为标准建立的研究机构——开发了一项特别复杂的适应性技术，Rolls-Royce公司现已将该技术应用于其风扇圆盘的加工生产。当新型风扇圆盘的加工单元开始工作时，通过手工打磨操作，可以将圆角半径添加到风扇圆盘之中。由于难以确保这种复杂曲线在空间上的精确定位，因此想使用CNC数控加工执行，使这种圆角半径与复合边缘轮廓相配合，实在是太困难了。AMRC先进制造业研究中心的“机械化边缘轮廓分析”，通过测量加工周期中的零件边缘和采用该数据绘制实际边缘位置的图形，解决了这个问题。对圆角半径和混合特色进行精确的加工，然后由曲线进行改编。该系统已在英国Sunderland工厂得到验证，但其在Crosspointe公司的应用表明：一项重要的技术进步，可以多么容易地融入到这个工厂之中。

3. 供应短线

某些供应商离Crosspointe公司的距离确实是很短的。喷丸处理承包商MIC公司（Metal Improvement Company）在旋转件加工厂大楼内拥有设备、人员和空间。穿过一道门，就可进入到MIC公司。另外两家公司的人员和资源也以同样的方式，常驻在Crosspointe 公司，其中CEVA公司是一家货运物流供应商，而Trescal公司则是一家仪表校验承包商。Rolls -Royce公司及其在该厂址落户的承包商，密切合作，实现公司之间的一系列业务项目共享。

图5  Charles Sims先生正在美国霍夫曼公司的平衡测量机上检测一个风扇圆盘零件

实践证明，在风扇圆盘零件生产方面，与MIC公司的合作机会是相当宝贵的。当该工厂允许该供应商采用机器人执行喷丸处理以提高效率时，这种改进，对零件的测试产生了意想不到的影响。如果一个壁厚截面相对较薄的圆盘直径发生变化，这表明离开这个生产工艺的零件可能尺寸过大。如果供应商位于另一个城市或另一个州，那么解决这个问题将很费时，而且费用也很高。但由于加工单元及供应商在同一个车间工作，因此，这两家公司的员工能够携手合作，微调他们互相结合的工艺流程。通过反复地按不同的直径加工零件和监控喷丸处理的结果，Rolls-Royce公司和MIC公司就能够迅速地找到零件生产的最佳参数，使其以正确的直径离开生产线。

4. 产能和文化

Sodell先生说，用少量工作人员就能够经营起这个旋转件加工厂的最重要原因是：每一位工作人员都做出了巨大的贡献。在这里，员工们都不是单一功能的按钮操作人员，生产工人并不希望在任何特定的任务上占据很长的任期。在这里，每个人都是领导，Sodell先生说。这种说法不只是一种理想，而且也是工厂政策所包含的实际含义。要求员工们在该公司早期工作中获得的黄带证书，表明要求该员工领导一个成功的改进项目。对于Rolls-Royce公司而言，确保持续改进的文化，意味着确保每一位员工都有直接体验的机会。

维护这种文化需要接受交叉培训教育。使工作人员具备执行各种职能的能力，不仅可以使他们具有更大的灵活性和更多的知识，而且也可确保员工不要过分地投入到单一的工作职能之中。这些职能是可以改变的。AMRC先进制造业研究中心开发的机械化边缘轮廓分析为我们提供了一个范例。这种技术没有潜在的风险，不会错误地分配员工们执行手工混合的工作，因为这已经是非常自然的事情，预计他们的注意力最终将集中到别的地方。

“在一切工作中，相互沟通是最重要的一项原则，”Sodell先生说，“正是这一工厂的设计，进一步强化了这一优先原则。一个很大的窗口，直接将生产车间与工程师工作的办公区相连接，然而在后者工作的那个区域内，没有一人在封闭的空间工作。开放性是非常重要的，因为共享信息必须做到简便、直观和畅通。”带有复杂性、不确定性或效率低下的信息来源，不允许被覆盖或隐藏。这家工厂之所以能够不断地改进，是因为该工厂具有足够小的规模、足够的开放性，以至于在这里工作的每一个人都能够看到工厂的每一个部分，并了解工厂的生产进展情况。