歐春峰 /貴州航天風(fēng)華精密設(shè)備有限公司

隨著我國(guó)制造能力的增強(qiáng)，國(guó)防軍工也得到了快速發(fā)展，國(guó)防工業(yè)的工藝技術(shù)水平得到極大提升，有效促進(jìn)了型號(hào)產(chǎn)品的研制生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提高。型號(hào)產(chǎn)品總裝方面，雖然在制造業(yè)整體發(fā)展潮流的推動(dòng)下正在向精益化、自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，但由于產(chǎn)量規(guī)模、投資效益、行業(yè)特殊性等因素限制，先進(jìn)制造應(yīng)用于型號(hào)產(chǎn)品的總裝還處在探索研究階段，傳統(tǒng)制造模式仍占據(jù)型號(hào)產(chǎn)品總裝的主流。

型號(hào)產(chǎn)品總裝測(cè)試是武器裝備研制生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，總裝工藝對(duì)武器裝備的性能及品質(zhì)有重要影響。要提高總裝工藝的可靠性，必須實(shí)現(xiàn)“以定性控制為主”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙远靠刂茷橹鳌?。型?hào)產(chǎn)品總裝工藝量化控制，既是解決研制生產(chǎn)瓶頸問(wèn)題的迫切需要，也是實(shí)現(xiàn)型號(hào)產(chǎn)品總裝測(cè)試精益化、數(shù)字化、智能化的必要基礎(chǔ)條件。由于傳統(tǒng)制造模式粗放，主要依靠工人技能、經(jīng)驗(yàn)及素質(zhì)，總裝工藝的可靠性不高，已成為制約武器裝備研制生產(chǎn)的一大瓶頸。特別是在當(dāng)前多型號(hào)并舉、研制生產(chǎn)周期短、質(zhì)量可靠性高等要求下，總裝工藝可靠性問(wèn)題非常突出，經(jīng)常會(huì)因此發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題而歸零?？傃b工藝可靠性不高主要是由于工藝不量化造成的，主要表現(xiàn)為：工藝參數(shù)設(shè)置不足；工藝文件多為定性化描述，指導(dǎo)性不強(qiáng)；操作依據(jù)和檢驗(yàn)依據(jù)不唯一等。

一、工藝量化控制的內(nèi)涵

工藝量化控制是產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程及其質(zhì)量控制的具體化，是將過(guò)程控制分解到一定程度或使其能夠數(shù)字化表達(dá)的過(guò)程。量化控制是在對(duì)型號(hào)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程正確認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，以滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)及提高產(chǎn)品質(zhì)量為目標(biāo)，提出具體的量化要求、進(jìn)行過(guò)程化記錄、開展量化評(píng)價(jià)分析、形成量化反饋的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，包括需求量化、流程量化、工作要求量化、過(guò)程記錄集數(shù)據(jù)管理量化。

工藝量化是指在某一產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的作業(yè)過(guò)程，應(yīng)識(shí)別出各環(huán)節(jié)量化控制要素，并作出一系列要求，展現(xiàn)在工藝文件或作業(yè)指導(dǎo)書上應(yīng)是定量的參數(shù)、細(xì)分的流程，同時(shí)應(yīng)固化且無(wú)歧義。量化控制要素是指對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有絕對(duì)影響，一旦不加以限制、超出工藝裕度范圍，將導(dǎo)致產(chǎn)品無(wú)法滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)或可靠性要求的過(guò)程環(huán)節(jié)、參數(shù)等，包括人員控制要素、設(shè)備（工裝、工具）控制要素、原材料控制要素、工藝參數(shù)控制要素和生產(chǎn)環(huán)境控制要素。通過(guò)工藝量化控制，確保產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程參數(shù)化、流程化、規(guī)范化，并且可追溯到最小環(huán)節(jié)，工藝可靠性能夠?qū)崿F(xiàn)定量評(píng)價(jià)。

二、思路及實(shí)施方案

1.總裝工藝現(xiàn)狀及問(wèn)題

總裝工藝設(shè)計(jì)現(xiàn)狀為：制定粗放的工藝路線、作業(yè)流程和工序要求，甚至只為解決“有無(wú)”問(wèn)題。由于基本采用手工作業(yè)形式，設(shè)備、工裝、工具、檢具等大都較為傳統(tǒng)，總裝工藝基本沿襲原有的“工藝技術(shù)+操作技術(shù)”模式，而操作技能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起決定性影響。由于工藝要求粗放，描述模糊，作業(yè)過(guò)程隨意性較大，質(zhì)量一致性和穩(wěn)定性無(wú)法保證，在產(chǎn)品復(fù)雜、任務(wù)繁重等情況下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)低層次問(wèn)題。另外，由于工序不夠細(xì)化，需要的控制參數(shù)沒有充分識(shí)別和設(shè)置，檢驗(yàn)缺乏數(shù)據(jù)，質(zhì)量記錄無(wú)法反映出操作細(xì)節(jié)，致使無(wú)法進(jìn)行追溯和事后分析。

2.總裝工藝量化的思路

以型號(hào)產(chǎn)品為對(duì)象，以問(wèn)題為導(dǎo)向，關(guān)注重點(diǎn)環(huán)節(jié)，基于現(xiàn)有條件對(duì)型號(hào)總裝全過(guò)程開展梳理，從作業(yè)工序中分析總結(jié)量化控制要素，再通過(guò)理論分析、專家評(píng)審、一線建議、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、頭腦風(fēng)暴等方式研究確定量化控制的指標(biāo)和要求，并通過(guò)工藝試驗(yàn)驗(yàn)證后完善工藝。

總裝工藝量化主要是實(shí)現(xiàn)總裝作業(yè)過(guò)程的量化控制，核心是將傳統(tǒng)的定性化工藝描述轉(zhuǎn)變?yōu)槎炕瘏?shù)表達(dá)。工藝文件除了要規(guī)定“做什么”，還應(yīng)明確“怎么做”，流程要細(xì)化，關(guān)鍵環(huán)節(jié)要設(shè)置參數(shù)控制，質(zhì)量情況應(yīng)通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量判斷和評(píng)價(jià)。

3.總裝工藝量化實(shí)施方案

為保證總裝制造過(guò)程工藝量化控制要素梳理的準(zhǔn)確性、必要性和具體要求的可指導(dǎo)性，應(yīng)按照以下流程開展相關(guān)工作：

一是總裝工藝符合性復(fù)查及工藝問(wèn)題梳理分析。一方面，應(yīng)對(duì)照設(shè)計(jì)文件及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，復(fù)查工藝是否落實(shí)設(shè)計(jì)要求，工藝是否能夠保證設(shè)計(jì)指標(biāo)及產(chǎn)品功能性能的實(shí)現(xiàn)；另一方面，梳理分析近年因總裝工藝不量化而導(dǎo)致的型號(hào)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。通過(guò)復(fù)查和問(wèn)題梳理，發(fā)現(xiàn)總裝工藝薄弱環(huán)節(jié)。

二是總裝工藝流程及工序梳理。要全面、系統(tǒng)梳理型號(hào)產(chǎn)品總裝工藝流程，覆蓋每一工序、工位，清理每一作業(yè)環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)設(shè)置情況、細(xì)化程度、工藝風(fēng)險(xiǎn)，并征求生產(chǎn)一線的建議和客戶代表的意見。通過(guò)工藝流程及工序梳理，發(fā)現(xiàn)工藝存在的不足。

三是總裝工藝量化控制要素梳理。根據(jù)總裝工藝符合性復(fù)查、工藝質(zhì)量問(wèn)題梳理、工藝流程梳理情況，進(jìn)一步分析總裝工藝存在的薄弱環(huán)節(jié)，識(shí)別出工藝風(fēng)險(xiǎn)，分析和提煉關(guān)鍵環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)控制、人員控制、設(shè)備與工裝控制、原材料控制、環(huán)境控制及多余物控制等方面的控制要素。

四是制定工藝量化改進(jìn)措施。針對(duì)梳理出的量化控制要素，通過(guò)理論分析、仿真計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等方法，制定具體的量化控制要求。

五是開展工藝實(shí)驗(yàn)。工藝量化改進(jìn)措施制定后，需要通過(guò)實(shí)際產(chǎn)品總裝來(lái)進(jìn)行工藝驗(yàn)證，并進(jìn)一步完善量化控制要求。

六是工藝量化控制措施確認(rèn)并發(fā)布實(shí)施。工藝量化控制措施通過(guò)驗(yàn)證和完善后需要進(jìn)行固化，一般以評(píng)審形式進(jìn)行確認(rèn)，并將其落實(shí)到工藝文件或工藝規(guī)范中。

某單位以某型號(hào)總裝為對(duì)象，以問(wèn)題為導(dǎo)向，以工藝細(xì)化、量化為目標(biāo)，關(guān)注重點(diǎn)，按照上述流程開展了總裝工藝量化控制要素梳理。表1 為工藝量化控制要素清單示例。

三、典型案例分析

1.設(shè)置必要的工藝參數(shù)

現(xiàn)有的總裝工藝文件大多為定性化描述，除設(shè)計(jì)文件提出明確規(guī)定外，其它定量的工藝控制要求非常少，裝配質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性較差，而且質(zhì)量評(píng)價(jià)也缺乏量化依據(jù)。某單位在型號(hào)產(chǎn)品總裝過(guò)程中一直存在緊固件安裝、線纜敷設(shè)不量化現(xiàn)象，是工藝量化控制需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

緊固件安裝。原有工藝中對(duì)大部分緊固件安裝只提了“擰緊”要求，但對(duì)擰緊力矩?zé)o明確規(guī)定，使得過(guò)擰或欠擰的現(xiàn)象客觀存在。為準(zhǔn)確設(shè)置緊固件擰緊力矩參數(shù)，首先按照規(guī)格、材質(zhì)對(duì)緊固件進(jìn)行梳理，并依據(jù)HB6586-1998《螺栓螺紋擰緊力矩》、HB/Z251《螺栓連接擰緊力矩與軸向力的關(guān)系》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)各類緊固件的擰緊力矩進(jìn)行理論計(jì)算。

在開展理論分析的同時(shí)，對(duì)手工擰緊的力矩進(jìn)行檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)，抽取了不同人員安裝的產(chǎn)品，形成了各類緊固件共數(shù)十個(gè)統(tǒng)計(jì)樣本。通過(guò)將理論值與實(shí)測(cè)進(jìn)行對(duì)比和綜合分析，并在組織審查后最終確定了各類緊固件擰緊力矩參數(shù)。另外，對(duì)擰緊工具、擰緊順序等也進(jìn)行了明確。目前，擰緊力矩參數(shù)已在工藝文件中固化，并經(jīng)過(guò)多個(gè)批次產(chǎn)品驗(yàn)證。

線纜敷設(shè)。線纜敷設(shè)采用手工方法，敷設(shè)過(guò)程因人而異，質(zhì)量一致性差。為實(shí)現(xiàn)線纜敷設(shè)工藝的量化控制，工藝人員依據(jù)設(shè)計(jì)圖樣、現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)際重點(diǎn)開展了樣版制作、參數(shù)梳理，對(duì)線纜走向、線纜排列方式、卡箍固定位置、端頭預(yù)留長(zhǎng)度等工藝要素進(jìn)行細(xì)化、量化，并制作了樣板和圖示化工藝文件（見圖1）。經(jīng)工藝細(xì)化、量化后，線纜敷設(shè)的質(zhì)量一致性和美觀程度得到了極大提升。

2.工裝覆蓋性提升，實(shí)現(xiàn)工藝量化控制

目前，型號(hào)產(chǎn)品總裝基本為手工操作，關(guān)鍵部件裝配難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操作，存在“盲操作”現(xiàn)象，容易因發(fā)生磕碰、誤操作而損傷價(jià)值昂貴的設(shè)備，影響產(chǎn)品功能性能。某型號(hào)產(chǎn)品的半柔性電纜安裝、儀器艙設(shè)備安裝曾因手工操作原因而發(fā)生了多個(gè)質(zhì)量問(wèn)題，為此開展了工裝覆蓋性提升，通過(guò)配置工裝提高裝配工藝的可靠性。

圖1 線纜敷設(shè)示意圖

半柔性電纜安裝。半柔性電纜主要用于傳輸高頻指令信號(hào)，其信號(hào)傳輸性能對(duì)裝備功能、性能有至關(guān)重要的影響。半柔性電纜安裝于整機(jī)產(chǎn)品上時(shí)，會(huì)進(jìn)行彎曲操作，原工藝文件對(duì)該過(guò)程只提出了“電纜彎曲半徑不小于電纜直徑的5 倍”要求，對(duì)如何操作和檢驗(yàn)并未進(jìn)行規(guī)定。手工彎折電纜時(shí)經(jīng)常發(fā)生因過(guò)度彎曲而損傷電纜的情況，電纜被過(guò)度彎折后，其駐波比、衰減會(huì)增大，嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸。

為確保半柔性電纜彎折過(guò)程符合規(guī)范，工藝人員對(duì)柔性電纜的結(jié)構(gòu)特性及安裝過(guò)程進(jìn)行了分析，對(duì)工藝進(jìn)行了改進(jìn)：一是對(duì)電纜安裝路徑進(jìn)行了優(yōu)化，減少?gòu)澱鄄课?；二是增加了彎折操作工裝和檢驗(yàn)工裝，通過(guò)工裝保證半柔性電纜安裝時(shí)不會(huì)發(fā)生過(guò)度彎折，如圖2 所示。

圖2 半柔性電纜彎曲操作和檢驗(yàn)工裝示意圖

圖3 某設(shè)備安裝定位工裝示意圖

通過(guò)2 個(gè)工裝配置實(shí)現(xiàn)了操作過(guò)程可量化控制、檢驗(yàn)有依據(jù)且唯一，并在該工序中還增設(shè)了半柔性電纜駐波比、衰減測(cè)試的檢驗(yàn)點(diǎn)，有效避免了半柔性電纜過(guò)度彎折的問(wèn)題，極大提升了該部件裝配質(zhì)量。

儀器艙設(shè)備安裝。為保證儀器設(shè)備安裝過(guò)程精準(zhǔn)控制，提高設(shè)備安裝的“一次成功率”，并減少勞動(dòng)強(qiáng)度、提高效率，工藝人員對(duì)設(shè)備安裝操作細(xì)節(jié)、裝配定位、空間尺寸、裝配約束等進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了設(shè)備安裝的定位工裝（見圖3）。

利用工裝進(jìn)行定位，解決了原手工定位的“盲操作”問(wèn)題，設(shè)備定位過(guò)程可精準(zhǔn)控制。其量化控制核心是將裝配對(duì)象的相對(duì)位置尺寸及精度、裝配操作位移、位置約束等通過(guò)工裝設(shè)計(jì)保證，需要量化控制的要素已預(yù)置于工裝。

3.基于測(cè)試數(shù)據(jù)的過(guò)程質(zhì)量分析評(píng)價(jià)

型號(hào)產(chǎn)品總裝過(guò)程會(huì)進(jìn)行大量的電性能測(cè)試，過(guò)程中會(huì)獲得大量的測(cè)試數(shù)據(jù)，可利用相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量分析。電性能測(cè)試主要環(huán)節(jié)有：設(shè)備裝前測(cè)試、設(shè)備裝后測(cè)試、儀器艙綜合測(cè)試、振動(dòng)篩選測(cè)試、全裝備產(chǎn)品綜合測(cè)試等。部分環(huán)節(jié)需要進(jìn)行多次測(cè)試，每次測(cè)試均會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，一方面可進(jìn)行符合性判斷，另一方面可對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向和橫向?qū)Ρ燃熬C合分析，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及性能的穩(wěn)定性和一致性進(jìn)行評(píng)價(jià)。傳統(tǒng)總裝工藝在電性能測(cè)試環(huán)節(jié)只提出了符合性判斷的要求，由于沒有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，部分潛在的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、問(wèn)題、惡化趨勢(shì)沒有及時(shí)暴露，流轉(zhuǎn)至后續(xù)工序發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致批次性的反向作業(yè)。表2 為某型號(hào)產(chǎn)品接收機(jī)靈敏度指標(biāo)測(cè)試值。

表2 某產(chǎn)品接收機(jī)靈敏度測(cè)試值（指標(biāo)：100±8dB）

根據(jù)各環(huán)節(jié)接收靈敏度測(cè)試值，開展批次一致性分析和單一產(chǎn)品穩(wěn)定性分析。對(duì)儀器艙綜合測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性分析，可發(fā)現(xiàn)5#產(chǎn)品靈敏度嚴(yán)重偏離均值，對(duì)5#產(chǎn)品進(jìn)行穩(wěn)定性分析后發(fā)現(xiàn)其靈敏度一直呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，雖仍在指標(biāo)范圍內(nèi)，但已存在超差風(fēng)險(xiǎn)，如圖4 所示。若5#產(chǎn)品繼續(xù)流轉(zhuǎn)，在后續(xù)環(huán)節(jié)可能會(huì)出現(xiàn)測(cè)試不合格，所以應(yīng)及早對(duì)5#產(chǎn)品存在異?，F(xiàn)象進(jìn)行分析排查，找出原因。

為解決類似問(wèn)題，對(duì)型號(hào)產(chǎn)品關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行了梳理分析，并要求在各測(cè)試環(huán)節(jié)均要對(duì)相關(guān)指標(biāo)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并增設(shè)了均值、變化量、偏離值等量化控制參數(shù)，若在某環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，需要立刻排查原因，避免問(wèn)題產(chǎn)品向下流轉(zhuǎn)，如在測(cè)試工藝中規(guī)定了“接收機(jī)靈敏度測(cè)試值相對(duì)于出廠測(cè)試值的變化量大于4dB 時(shí)，應(yīng)查明原因……”。通過(guò)基于測(cè)試數(shù)據(jù)的過(guò)程質(zhì)量分析評(píng)價(jià)并增加相應(yīng)工藝量化控制要素，極大減少了因故障或潛在風(fēng)險(xiǎn)未及時(shí)發(fā)現(xiàn)而流轉(zhuǎn)、交付產(chǎn)品的情況，對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性的提高也有極其重要的作用。

圖4 儀器艙綜合測(cè)試值的一致性和5#產(chǎn)品靈敏度值變化趨勢(shì)

4.以專項(xiàng)活動(dòng)推進(jìn)總裝工藝量化

為全面系統(tǒng)推進(jìn)總裝工藝量化工作，單位組織開展了“工藝讀卡”活動(dòng)。由工藝人員、設(shè)計(jì)人員、操作人員、檢驗(yàn)人員及顧客代表等組成小組，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)由工藝人員讀工藝卡片，操作人員及檢驗(yàn)人員按照“指令”進(jìn)行操作，以此發(fā)現(xiàn)工藝存在問(wèn)題并征集各方建議，然后由工藝人員綜合分析后對(duì)工藝進(jìn)行完善。通過(guò)該項(xiàng)活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)了工藝文件低層次錯(cuò)誤、工藝不細(xì)化量化、工藝流程不合理等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)性完善后，型號(hào)產(chǎn)品總裝工藝指導(dǎo)性進(jìn)一步加強(qiáng)。另外，通過(guò)該項(xiàng)活動(dòng)的開展，既實(shí)現(xiàn)了工藝培訓(xùn)，也增進(jìn)了一線工人的“量化控制”及規(guī)范化意識(shí)。

在型號(hào)任務(wù)繁重、技術(shù)難度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量可靠性要求高的形勢(shì)下，依靠人工經(jīng)驗(yàn)、技能及素質(zhì)的傳統(tǒng)總裝作業(yè)模式已無(wú)法滿足要求，需要推行精細(xì)化質(zhì)量管理，而工藝量化是精細(xì)化質(zhì)量管理的重要內(nèi)容，也是實(shí)現(xiàn)型號(hào)產(chǎn)品精益總裝的基礎(chǔ)和前提。工藝量化是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程，在對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行完善的基礎(chǔ)上，還應(yīng)在三維結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)、裝配工藝仿真、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)字化裝配、智能總裝等方面開展研究與應(yīng)用，以進(jìn)一步提升型號(hào)產(chǎn)品總裝工藝能力和技術(shù)水平。