郭榮飛 陳偉 李曉艷

摘要：產(chǎn)品研發(fā)體系建設(shè)過程中，選取試點(diǎn)型號，理順了與設(shè)計(jì)院所的協(xié)同界面，通過協(xié)同流程構(gòu)建、協(xié)同制度建設(shè)，制造并行介入發(fā)動機(jī)型號設(shè)計(jì)過程開展相關(guān)應(yīng)用實(shí)踐，打破了傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)串行模式研制壁壘，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、制造過程的交互迭代、為降低發(fā)動機(jī)產(chǎn)品研制周期、提升研制質(zhì)量、降低研制成本奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)制造協(xié)同;并行工程;研發(fā)體系

1? 設(shè)計(jì)制造協(xié)同實(shí)施背景

基于歷史發(fā)動機(jī)型號研制經(jīng)驗(yàn)，在很長一段時(shí)間，我國發(fā)動機(jī)型號均采用串行研制和生產(chǎn)模式，協(xié)同效率和并行度低，嚴(yán)重影響了發(fā)動機(jī)產(chǎn)品的研制周期、質(zhì)量及成本。

經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，采用傳統(tǒng)串行研制模式，因設(shè)計(jì)與工藝人員之間相互技術(shù)交底不足，導(dǎo)致研制工作的反復(fù)，無形中加大了研制成本及周期。

如采用串行研制模式制造的某型發(fā)動機(jī)，驗(yàn)證批研制用時(shí)27個(gè)月，改進(jìn)批研制用時(shí)18個(gè)月，因設(shè)計(jì)、制造協(xié)同溝通少、技術(shù)交底不足，導(dǎo)致設(shè)計(jì)圖紙更改率高達(dá)130%左右，零件帶呈報(bào)交付數(shù)量較多，發(fā)動機(jī)研制質(zhì)量不高。

由此可見，亟需打破原有串行研制模式，設(shè)計(jì)在加快圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及技術(shù)文件編寫同時(shí)，分階段向制造預(yù)發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，制造并行進(jìn)入發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，結(jié)合設(shè)計(jì)預(yù)發(fā)數(shù)據(jù)，開展設(shè)計(jì)文件可制造性審查及相關(guān)技術(shù)交底，同步開展初步工藝設(shè)計(jì)、毛料準(zhǔn)備等部分生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，通過并行工程，促進(jìn)設(shè)計(jì)制造協(xié)同，縮短該型發(fā)動機(jī)研制周期。

2? 設(shè)計(jì)制造協(xié)同研究

分析發(fā)動機(jī)研制過程時(shí)間數(shù)據(jù)，不難發(fā)現(xiàn)，原串行模式產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段及生產(chǎn)準(zhǔn)備階段占比時(shí)長，嚴(yán)重制約了型號研制整體周期的壓縮。

為確保設(shè)計(jì)制造協(xié)同工作的順利實(shí)施，明確了M1-M3階段定義，結(jié)合設(shè)計(jì)師單位M1-M3階段預(yù)發(fā)圖紙及技術(shù)文件包含的數(shù)據(jù)，制造企業(yè)于設(shè)計(jì)師單位M1階段預(yù)發(fā)圖紙后，并行啟動生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，同時(shí)明確了各階段設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的具體用途：①M(fèi)1階段圖紙用于毛坯設(shè)計(jì)和采購;②M2階段圖紙用于工藝規(guī)程編制和工裝設(shè)計(jì);③M3階段圖紙用于工藝規(guī)程評審、工裝制造和零件加工制造。

2.1 設(shè)計(jì)制造協(xié)同工作研究

廠所雙方經(jīng)過多次協(xié)商，明確了設(shè)計(jì)師單位M1、M2、M3階段數(shù)據(jù)及相關(guān)技術(shù)文件包含的具體信息。制造單位根據(jù)設(shè)計(jì)師單位各階段預(yù)發(fā)設(shè)計(jì)圖紙及技術(shù)文件信息，開展相應(yīng)的工藝性審查、新材料、新工藝識別、毛料準(zhǔn)備、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、工藝試驗(yàn)等工藝準(zhǔn)備工作，進(jìn)一步明確了設(shè)計(jì)制造協(xié)同廠所工作界面，商定了制造并行進(jìn)入設(shè)計(jì)過程，開展生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的深度。詳見圖1所示。

2.2 設(shè)計(jì)制造協(xié)同工作特點(diǎn)

新產(chǎn)品開發(fā)過程中的設(shè)計(jì)制造協(xié)同，設(shè)計(jì)師單位與制造單位應(yīng)是相互制約與作用，摒棄“自耕自家田”、“甩過墻”的陳舊觀念，轉(zhuǎn)變思想，發(fā)揮設(shè)計(jì)與制造并行的優(yōu)勢，充分開展交叉技術(shù)交底，建立同型號設(shè)計(jì)、同工藝準(zhǔn)備、同生產(chǎn)制造、同耕型號良田的共同目標(biāo)。因此設(shè)計(jì)制造協(xié)同流程與傳統(tǒng)串行研制流程相比有以下特點(diǎn)：

2.2.1 設(shè)計(jì)制造交叉銜接

制造提前并行介入型號設(shè)計(jì)過程開展相應(yīng)的技術(shù)交底及生產(chǎn)準(zhǔn)備，將過去設(shè)計(jì)、制造之間的獨(dú)立活動進(jìn)行有機(jī)銜接。

2.2.2 數(shù)據(jù)分批傳遞

串行研制流程中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)成批傳遞，大量設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)齊全后一次性傳遞，不僅使發(fā)動機(jī)型號產(chǎn)品設(shè)計(jì)期間的大量時(shí)間浪費(fèi)，同時(shí)成批數(shù)據(jù)的集中處理使制造單位應(yīng)接不暇，工藝審查與技術(shù)交底質(zhì)量不高。

設(shè)計(jì)制造協(xié)同開發(fā)、制造過程中，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的傳遞隨活動分批、甚至可以隨即、單點(diǎn)進(jìn)行傳遞，不僅使設(shè)計(jì)過程時(shí)間疊加利用，同時(shí)分批或單點(diǎn)數(shù)據(jù)的傳遞模式，有助于制造單位進(jìn)行數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)處理，數(shù)據(jù)處理能力可得到有效提升。

2.2.3 快速高效的協(xié)同研制團(tuán)隊(duì)

發(fā)動機(jī)產(chǎn)品的研制過程是唯一必須涉及所有職能部門的活動。通過成立設(shè)計(jì)制造協(xié)同IPT團(tuán)隊(duì)，打破設(shè)計(jì)單位、制造單位、部門之間的壁壘，可降低發(fā)動機(jī)產(chǎn)品研制過程中設(shè)計(jì)與制造之間的技術(shù)交底難度。

3? 設(shè)計(jì)制造協(xié)同流程構(gòu)建

3.1 設(shè)計(jì)制造協(xié)同流程構(gòu)建

按照圖1所商定的流程建設(shè)原則，制造補(bǔ)充明確了M1-M3階段數(shù)據(jù)處理流程及主要技術(shù)工作。

①M(fèi)1階段主要流程包括長線零組件或重要零件的工藝性審查、工藝性審查聯(lián)絡(luò)單審批、技術(shù)文件會簽/發(fā)放、鍛鑄毛料模型審簽等流程。

②M2階段主要流程包括產(chǎn)品圖樣工藝性審查、工藝性審查聯(lián)絡(luò)單審批、工藝規(guī)程編制、工裝派工、設(shè)計(jì)，技術(shù)文件會簽/發(fā)放、鍛鑄毛料模型審簽等流程。

③M3階段主要流程包括產(chǎn)品圖樣工藝性審查、工藝性審查聯(lián)絡(luò)單審批、技術(shù)文件會簽/發(fā)放、承制任務(wù)確認(rèn)、鍛鑄毛料模型審簽、工藝規(guī)程審簽、工裝申請及派工、數(shù)控程序確認(rèn)、工藝技術(shù)協(xié)調(diào)等流程。

3.2 設(shè)計(jì)制造協(xié)同方法工具等要素建設(shè)

為確保設(shè)計(jì)制造協(xié)同工作的順利開展，結(jié)合試點(diǎn)型號，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充完善、方法工具建設(shè)、信息化建設(shè)等方面也開展了大量的基礎(chǔ)研究工作，如信息化審查平臺、協(xié)同工作區(qū)、實(shí)體聯(lián)合辦公、相關(guān)配套標(biāo)準(zhǔn)及流程等。

4? 設(shè)計(jì)制造協(xié)同實(shí)踐

按照“急用先行、建用結(jié)合”原則，在設(shè)計(jì)制造協(xié)同流程建設(shè)過程中，并行在某型發(fā)動機(jī)研制過程中進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐，取得了一定成效，同時(shí)也為后續(xù)流程建設(shè)與改進(jìn)積累了非常寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

4.1 設(shè)計(jì)制造協(xié)同流程實(shí)踐

根據(jù)已建好的M1至M3階段制造協(xié)同流程及各階段協(xié)同工作主要技術(shù)要求，按照設(shè)計(jì)預(yù)發(fā)數(shù)據(jù)，分階段開展技術(shù)交流、技術(shù)準(zhǔn)備及生產(chǎn)準(zhǔn)備，順利完成了建設(shè)流程的應(yīng)用實(shí)踐。

4.1.1 M1階段協(xié)同流程應(yīng)用實(shí)踐

依據(jù)設(shè)計(jì)提供的M1階段型號產(chǎn)品數(shù)據(jù)，繪制了27項(xiàng)長周期件號毛料圖，提前啟動了部分件號原材料采購工作。

牽頭拉動設(shè)計(jì)院所和鍛件供應(yīng)商，在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，梳理確定10項(xiàng)支架類固定零組件及34項(xiàng)大型長周期外購鍛件，形成毛坯不動件目錄。

對整體葉盤等關(guān)鍵件毛料進(jìn)行第二供應(yīng)商尋源及開發(fā)，提前3個(gè)月進(jìn)行了毛料的準(zhǔn)備。

4.1.2 M2階段協(xié)同流程應(yīng)用實(shí)踐

依據(jù)設(shè)計(jì)提供的M2階段型號產(chǎn)品數(shù)據(jù)，提前2個(gè)月編制生產(chǎn)準(zhǔn)備版工藝規(guī)程，提前派制新增工裝1508套。

在發(fā)動機(jī)外部管路設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)制造雙方就管路部分充分開展技術(shù)交底，明確發(fā)動機(jī)外部管路的彎曲半徑可以按照工廠現(xiàn)有彎塊工裝規(guī)格確定設(shè)計(jì)尺寸。使得173根外部管路未派制一項(xiàng)彎塊工裝，節(jié)省了大量成本。

4.1.3 生產(chǎn)過程中的設(shè)計(jì)制造融合

該型發(fā)動機(jī)高壓渦輪盤之前因關(guān)鍵要素超差100%辦理呈報(bào)交付，在M1—M3階段開展多次工藝設(shè)計(jì)迭代，針對工藝無法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，借鑒其它機(jī)型相近結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，針對設(shè)計(jì)關(guān)注特性，公司引進(jìn)高精度弧齒磨等設(shè)備進(jìn)行條件補(bǔ)充，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，最終使得當(dāng)年試制的所有渦輪盤實(shí)現(xiàn)零呈報(bào)交付。

4.2 設(shè)計(jì)制造協(xié)同某型號應(yīng)用成效

因設(shè)計(jì)制造協(xié)同主要基于某型發(fā)動機(jī)型號研制系統(tǒng)化開展相關(guān)工作，故應(yīng)用效果主要以該型號為主進(jìn)行提煉總結(jié)。

①設(shè)計(jì)圖紙發(fā)放到整機(jī)交付周期由驗(yàn)證批的27個(gè)月、改進(jìn)批的18個(gè)月縮短至12個(gè)月;②設(shè)計(jì)圖紙更改率由前兩個(gè)階段的130%左右降低至60%;③型號首次實(shí)現(xiàn)了依據(jù)M1、M2、M3分階段發(fā)圖并行啟動生產(chǎn)準(zhǔn)備。

4.3 設(shè)計(jì)制造協(xié)同管理成效

通過某型發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)制造協(xié)同型號研制實(shí)踐，形成了一套較為完善的制造協(xié)同流程及支撐制度;完成從成批設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)到分批甚至單點(diǎn)數(shù)據(jù)即時(shí)處理的蛻變;形成了型號特級項(xiàng)目經(jīng)理牽頭的月度協(xié)同例會制度;初步完成設(shè)計(jì)制造協(xié)同信息化溝通平臺搭建;初步形成基于工廠外部管路工裝開展發(fā)動機(jī)外部管路設(shè)計(jì)的聯(lián)動模式。

5? 總結(jié)

相較原有串行發(fā)動機(jī)研制模式，制造企業(yè)在面對原串行意識根深蒂固、前段風(fēng)險(xiǎn)不可控、缺少流程支撐等重重困難下，建立了設(shè)計(jì)制造并行協(xié)同的發(fā)動機(jī)研制流程，并主要通過某型發(fā)動機(jī)型號研制進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐。通過實(shí)踐的試煉，取得了一定成效，同時(shí)也為設(shè)計(jì)制造協(xié)同工作的進(jìn)一步細(xì)化和優(yōu)化提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。但仍然存在設(shè)計(jì)制造協(xié)同信息化應(yīng)用程度不高、設(shè)計(jì)與制造并行協(xié)同深度尚淺、前沿先進(jìn)技術(shù)協(xié)同研究不足等問題，這將成為以后設(shè)計(jì)制造協(xié)同研究與應(yīng)用工作的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周新杰，明新國，陳志華，張先燏，潘楊.基于模型、數(shù)據(jù)、知識的設(shè)計(jì)與制造協(xié)同框架[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2019，25（12）：3116-3126.

[2]陳宇.我國運(yùn)載火箭并行協(xié)同設(shè)計(jì)制造的理論與實(shí)踐[J].工業(yè)工程與管理，2019，24（06）：201-209.

[3]溫真初，張繼兵.淺析機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的優(yōu)勢與發(fā)展前景[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（04）：73.