李琪、陳威宇、王睿、韓承霖 /西安航天動力測控技術(shù)研究所

作為航天裝備產(chǎn)品發(fā)動機的重要部件之一，DZ 系列安全機構(gòu)（DZ-1、DZ-2 安全機構(gòu)）的性能穩(wěn)定性直接影響發(fā)動機的點火可靠性，其如同一個高可靠的閥門，可根據(jù)需要有效切斷或接通發(fā)動機的傳火、傳爆路通道。安全機構(gòu)具有安全和工作2種狀態(tài)，在外界直流電源的供應(yīng)下，可以快速在安全狀態(tài)和工作狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換，并實時顯示安全機構(gòu)目前所處的狀態(tài)，便于識別和操作，工作模式如圖1 所示。

圖1 安全機構(gòu)工作模式示意圖

一、DZ系列安全機構(gòu)生產(chǎn)存在的問題

DZ 系列安全機構(gòu)作為發(fā)動機的重要組成部分，隨著應(yīng)用型號的增多，需求量逐漸增大，按照型號任務(wù)生產(chǎn)組批的制造模式不能匹配高強密度的競爭形勢任務(wù)要求，導(dǎo)致整個產(chǎn)品的科研進度拖延。安全機構(gòu)的生產(chǎn)制造過程主要存在以下問題：

（1）在人員、設(shè)備、場地有限的情況下，以型號為牽引的組批生產(chǎn)能力不能滿足持續(xù)增長的任務(wù)需求；

（2）DZ 系列安全機構(gòu)零件涉及車、銑、鉗、磨、線切割等多種機械加工工序和鍍銀、鍍鎳、鍍鉻、陽極化等表面處理工序以及各類手工裝配環(huán)節(jié)，零件結(jié)構(gòu)差異性較大，個別零件生產(chǎn)周期較長，型號產(chǎn)品生產(chǎn)齊套能力不足；

（3）DZ 系列安全機構(gòu)生產(chǎn)組織以型號為導(dǎo)向，生產(chǎn)過程中時常存在搶占關(guān)鍵資源、加班加點搶進度的情況，多型號交叉作業(yè)時難以對生產(chǎn)資源進行高效統(tǒng)籌，生產(chǎn)節(jié)拍不均衡，難以統(tǒng)一組織協(xié)調(diào)生產(chǎn)，嚴重制約生產(chǎn)任務(wù)完成；

（4）DZ 系列安全機構(gòu)生產(chǎn)用工藝文件以型號為主體進行編制，各型號啟動時還需要編制多份管理性文件，工藝文件編制效率不高，在批產(chǎn)型號連續(xù)生產(chǎn)時即使技術(shù)狀態(tài)沒有變化，也需要編制型號成套工藝文件，存在掣肘生產(chǎn)過程的情況；

（5）DZ 系列安全機構(gòu)質(zhì)量控制要求依然延續(xù)型號管理模式，如圖2 所示，同樣的技術(shù)狀態(tài)需根據(jù)不同型號的要求進行重復(fù)統(tǒng)計和監(jiān)控，管理效率不高。

圖2 型號質(zhì)量管理模式流程圖

針對DZ 系列安全機構(gòu)以型號任務(wù)為牽引組批生產(chǎn)，計劃管理不靈活，質(zhì)量、物料、工藝重復(fù)監(jiān)控統(tǒng)計的問題，西安航天動力測控技術(shù)研究所進行了產(chǎn)品化生產(chǎn)模式研究探索實踐，并取得了一定的成果，為安全機構(gòu)大規(guī)模生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

二、產(chǎn)品化實施思路

DZ 系列安全機構(gòu)為典型精密機電產(chǎn)品，具有多型號、多軍種、多應(yīng)用環(huán)境的特點，相對應(yīng)的產(chǎn)品要求也不同；配套零部件種類多、加工精度高、生產(chǎn)周期長，但是用DZ-1 或DZ-2 兩型產(chǎn)品的型號均按照DZ-1、DZ-2 標準圖樣生產(chǎn)，只是型號驗收技術(shù)條件不同；安全機構(gòu)中包含70%以上零件的作動組件具有通用性，具備推進產(chǎn)品化貨架式管理模式轉(zhuǎn)型的技術(shù)條件。

結(jié)合不同應(yīng)用領(lǐng)域、軍種的管理要求，研究所制定了分步實施的產(chǎn)品化工作思路，通過技術(shù)改進提升短線零件生產(chǎn)能力與質(zhì)量穩(wěn)定性，提升安全機構(gòu)零件生產(chǎn)的齊套能力，使其具備安全機構(gòu)貨架式生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件；推進組件級產(chǎn)品化貨架式生產(chǎn)模式；結(jié)合軍方監(jiān)管要求及型號選用驗收要求，推進整機產(chǎn)品化貨架式生產(chǎn)模式。

三、產(chǎn)品化生產(chǎn)模式

1.產(chǎn)品化工藝技術(shù)狀態(tài)管理

基于DZ 系列安全機構(gòu)核心部件作動組件技術(shù)狀態(tài)一致這一特點，結(jié)合產(chǎn)品化“結(jié)對子”工作，與產(chǎn)品總體設(shè)計師進行溝通，將成套技術(shù)文件進行工藝性拆分，推行 “A+B+C”工藝管理模式應(yīng)用，如圖3 所示。將作動組件作為一個標準、獨立模塊，編制工藝規(guī)程，即A 階段；再引入分屬DZ 系列不同結(jié)構(gòu)形式的安全機構(gòu)總裝過程零件，制作為安全機構(gòu)整機，即B 階段；最后，輸入型號驗收需求，選取產(chǎn)品進行驗收，即C 階段。根據(jù)產(chǎn)品化工藝的3 個階段，編制相應(yīng)的標準通用技術(shù)文件和專用技術(shù)文件，為產(chǎn)品化貨架式管理模式奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

圖3 DZ系列安全機構(gòu)工藝管理

2.產(chǎn)品化生產(chǎn)計劃管理

DZ 系列安全機構(gòu)主要由作動組件和直屬件2個部分組成，建立了“標準件+產(chǎn)品直屬件”的計劃管理模式，如圖4 所示。將作動組件批次與型號批次剝離，作為標準件大批量投產(chǎn)，編制月度計劃并按月分組入庫，將原來以型號任務(wù)為導(dǎo)向的計劃管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詷藴始閷?dǎo)向的計劃管理模式；總裝直屬件與型號任務(wù)對應(yīng)，根據(jù)型號需求計劃組織生產(chǎn)。

圖4 產(chǎn)品化計劃管理模式示意圖

在核心組件產(chǎn)品化計劃管理模式的基礎(chǔ)上，推進整機產(chǎn)品化計劃管理模式，針對DZ 系列安全機構(gòu)在整機裝配過程中總裝直屬件的差異性，下發(fā)相應(yīng)的配套安全機構(gòu)總裝直屬件標準件生產(chǎn)任務(wù)及整機生產(chǎn)任務(wù)，選用庫存作動組件部組件進行整機制作。通過統(tǒng)一歸化各型號100%應(yīng)力篩選試驗條件，制定通用型100%應(yīng)力篩選試驗條件，推動去型號化生產(chǎn)管理和試驗管理，安全機構(gòu)生產(chǎn)流程如圖5 所示。

圖5 安全機構(gòu)生產(chǎn)流程圖

3.產(chǎn)品化組批管理

在安全機構(gòu)產(chǎn)品化組批管理模式實施過程中，分別從原材料爐批號組批、標準件組批生產(chǎn)加工、總裝直屬件組批生產(chǎn)加工、零部件組批裝配、整機組批裝配、組批周轉(zhuǎn)交付、組批之間區(qū)分管理、組批生產(chǎn)間斷數(shù)據(jù)移植、外協(xié)零件組批等方面制訂了零部件組批管理的具體準則，以指導(dǎo)實施生產(chǎn)過程。其中，作動組件以標準件組批進行投產(chǎn)入庫，DZ系列安全機構(gòu)根據(jù)需求量從作動組件標準件庫進行領(lǐng)用；總裝直屬件根據(jù)型號年度需求量分批次進行投產(chǎn)入庫，根據(jù)DZ-1、DZ-2 年度需求時間從總裝直屬件庫進行領(lǐng)用。

4.產(chǎn)品化質(zhì)量管理

安全機構(gòu)產(chǎn)品化生產(chǎn)制造應(yīng)脫離型號管理，質(zhì)量管理流程由各型號所有零件生產(chǎn)過程監(jiān)督變成各型號總裝直屬件生產(chǎn)過程監(jiān)督。作動組件作為標準件，由專人進行質(zhì)量監(jiān)督，簡化質(zhì)量管理流程，同時對于產(chǎn)品化大批量生產(chǎn)的質(zhì)量監(jiān)督工作做了進一步完善細化，主要針對零件大批量生產(chǎn)過程中的專檢周期、零件過程記錄、外協(xié)外包要求、材料狀態(tài)控制、人員設(shè)備控制要求制訂了產(chǎn)品化質(zhì)量管理準則，統(tǒng)一了安全機構(gòu)產(chǎn)品化生產(chǎn)過程中標準件和總裝直屬件的質(zhì)量檢驗標準和生產(chǎn)技術(shù)文件要求，規(guī)定了標準件和總裝直屬件組批管理的質(zhì)量要求。

針對各型號用戶要求的不同整機產(chǎn)品驗收標準，進行統(tǒng)一規(guī)劃，生產(chǎn)單位選擇一個覆蓋面廣的型號驗收標準作為通用驗收技術(shù)要求，整機總裝完后執(zhí)行通用驗收技術(shù)要求入庫，整個過程經(jīng)過用戶的評審監(jiān)督；型號交付時，用戶將各型號的驗收技術(shù)要求與通用驗收技術(shù)要求進行對比，型號驗收技術(shù)要求低于或等同通用驗收技術(shù)要求的，可以直接用于交付；型號驗收技術(shù)要求大于通用驗收技術(shù)要求或有型號專用驗收技術(shù)要求的，在原有基礎(chǔ)上進行驗收要求的補充擴展，然后進行交付，通過“通用+專用”2 個實施步驟滿足不同型號用戶在產(chǎn)品化實施過程中的驗收要求。

5.產(chǎn)品化物料管理

實施安全機構(gòu)大批量產(chǎn)品化生產(chǎn)，原材料的供應(yīng)不依賴于各型號的任務(wù)需求，而是依據(jù)每年的生產(chǎn)任務(wù)量。為保證生產(chǎn)的連續(xù)性，根據(jù)原材料采購廠家數(shù)量、響應(yīng)周期、入所后性能復(fù)驗周期、采購數(shù)量、原材料要求高低等因素，將原材料采購風險進行等級評價，主要分A、B、C 3 個等級，根據(jù)采購優(yōu)先級提前進行原材料庫存補充，并制訂物料的管理準則。

6.產(chǎn)品化風險優(yōu)先級評價模型

DZ 系列安全機構(gòu)零件產(chǎn)品化是為了與型號分離，減少重復(fù)性的管理工作，提升生產(chǎn)管理效率和生產(chǎn)效率。但在實現(xiàn)產(chǎn)品化的同時，還要面對零件齊套周期的問題，各個零件的工藝流程工序數(shù)量和生產(chǎn)周期不一致，導(dǎo)致整機零件的齊套周期長短不一，進度無法掌握。基于此，從人、機、料、法、測、外協(xié)6 個方面開展用于生產(chǎn)、交付、裝配等過程的零件風險優(yōu)先級識別評價模型（見表1），以指導(dǎo)計劃排產(chǎn)和齊套預(yù)期。

表1 DZ系列安全機構(gòu)產(chǎn)品化風險優(yōu)先級評價模型

按照生產(chǎn)、裝配、交付3 類進行零件生產(chǎn)要素的評價，并將每個要素分級測量，分為Ⅰ級和Ⅱ級。Ⅰ級和Ⅱ級因素又分為A（困難）、B（中等）、C（一般）3 個等級，每個等級按10 分、7 分、5 分進行量化，根據(jù)量化等級進行加權(quán)評分，得出最終的結(jié)果。其中，生產(chǎn)、裝配、交付3 個要素按照50%、41%、9%的比例進行評價，Ⅰ級和Ⅱ級按照70%和30%的比例進行評價，加權(quán)評價公式如下，評價結(jié)果見表2。

表2 評價結(jié)果匯總表

加權(quán)分數(shù)=[

M

×70%+

N

×30%]×50%（生產(chǎn)要素）+ [

K

×70%+

H

×30%]×41%（裝配要素）+[

T

×70%+

U

×30%]×9%（交付要素）其中，

M

為∑Ⅰ級生產(chǎn)因素分數(shù)；

N

為∑Ⅱ級生產(chǎn)因素分數(shù)；

K

為∑Ⅰ級裝配因素分數(shù)；

H

為∑Ⅱ級裝配因素分數(shù)，

T

為∑Ⅰ級交付因素分數(shù)；

U

為∑Ⅱ級交付因素分數(shù)。

根據(jù)計算得到各個零件的加權(quán)分數(shù)，對零件進行風險等級排序，將風險等級大小作為預(yù)先生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗加嚴控制、組批數(shù)量分配、工藝優(yōu)化改進、生產(chǎn)齊套交付預(yù)警等方面的生產(chǎn)依據(jù)，精準確認生產(chǎn)的短線環(huán)節(jié)，以提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

四、無人值守模式提升零件產(chǎn)品化生產(chǎn)能力

DZ 系列安全機構(gòu)實現(xiàn)了產(chǎn)品化標準化，生產(chǎn)管理效率大幅度提升，但在人員、設(shè)備、場地有限的情況下，生產(chǎn)效率的提升還需進一步挖掘。研究所在前期產(chǎn)品化工作的基礎(chǔ)上，實踐了無人值守模式在產(chǎn)品化生產(chǎn)中的應(yīng)用，實現(xiàn)了“一人多機，一機連續(xù)加工”的生產(chǎn)模式及車削設(shè)備和銑削設(shè)備零件的連續(xù)上下料，減少了人員操作，設(shè)備運行時間由原先的12 小時提升到20 小時，生產(chǎn)效率提升了80%，取得了良好的應(yīng)用效果，數(shù)控設(shè)備無人值守流程如圖6 所示。

圖6 數(shù)控設(shè)備無人值守加工流程圖

為保證DZ 系列安全機構(gòu)產(chǎn)品化無人值守連續(xù)生產(chǎn)加工，研究所采取了一系列有效措施，并在實踐中得到驗證。

（1）設(shè)備的“眼”。生產(chǎn)過程中，通過運行聲音可以很快得知設(shè)備的異常，但在無人值守的情況下，沒有判定反饋的大腦，只能通過設(shè)備外加的傳感器來識別確認判定，通過安裝設(shè)備負載監(jiān)控裝置，對設(shè)備負載切削力進行實時采集、顯示。當設(shè)備異常加工時，加工負載會急劇增加，超出設(shè)定的正常運行負載指標，并反饋到數(shù)控系統(tǒng)，可以讓機床實現(xiàn)停機，避免出現(xiàn)批次的質(zhì)量事故。

（2）設(shè)備的“手”。生產(chǎn)過程中切削零件使用的刀具是尺寸的重要保證，刀具的損壞可能產(chǎn)生零件尺寸批次性超差，因此在無人值守的情況下，需要對刀具進行檢測，刀具壽命管理和刀具破損檢測裝置成為刀具的雙保險，刀具壽命管理就是對刀具的壽命進行設(shè)定，到達使用期限后更換備用刀具，使得生產(chǎn)加工繼續(xù)，對于非正常刀具的損壞，則使用刀具破損檢測裝置進行雙保險判定。刀具破損檢測的目的就是在加工前通過自動程序確認刀具是否完好，如果刀具出現(xiàn)問題，則設(shè)置程序使機床停機，確保加工使用的刀具長度或直徑未超差，保證無人值守生產(chǎn)加工的安全性。

（3）設(shè)備的“口”。生產(chǎn)過程中需要隨時對零件進行自檢，特別是大批量的生產(chǎn)加工，更需要時刻關(guān)注尺寸的波動范圍以便隨時進行調(diào)整。在無人值守的情況下，需要在線檢測裝置，利用機床自帶測頭開發(fā)編制后處理測量程序，使用測頭對加工部位進行實時檢測反饋，包括深度方向和直徑方向的檢測。當加工刀具破損，零件加工的深度尺寸或直徑尺寸無法滿足要求，這時對工件進行測量，設(shè)備會報警、停機。另一方面，工件在機檢測能夠?qū)崟r檢測零件的加工尺寸，將刀具磨損直接補償?shù)匠绦?，保證加工產(chǎn)品在尺寸公差范圍內(nèi)。

通過“眼”、“手”、“口”3 個方面的實時監(jiān)測測量，穩(wěn)定可靠地確保DZ 系列安全機構(gòu)大批量產(chǎn)品化的生產(chǎn)加工，使得安全機構(gòu)的生產(chǎn)效率得到大幅度提升。

五、產(chǎn)品化實施效果

1.設(shè)計技術(shù)文件標準化

推動從設(shè)計源頭將DZ-1、DZ-2 安全機構(gòu)設(shè)計圖紙上升為標準圖紙，作動組件作為其通用的標準模塊，各型號可直接采用，減少各型號設(shè)計系統(tǒng)關(guān)于安全機構(gòu)應(yīng)用交叉重復(fù)的工作，以提升型號設(shè)計快速響應(yīng)速度。

2.工藝技術(shù)文件通用化

依據(jù)設(shè)計技術(shù)文件編制標準通用的工藝技術(shù)文件，在各型號配套安全機構(gòu)生產(chǎn)加工中直接進行引用，減少生產(chǎn)源頭的工藝技術(shù)文件重復(fù)性編制工作，將產(chǎn)品化落實到工藝設(shè)計中，提高工藝設(shè)計效率。

3.生產(chǎn)組織模式去型號化

DZ 系列安全機構(gòu)采用“標準件+總裝直屬件”的生產(chǎn)模式，在加工制造環(huán)節(jié)實現(xiàn)去型號大批量生產(chǎn)，降低了加工資源交叉占用現(xiàn)象的發(fā)生，生產(chǎn)組織模式更加高效快捷；采用零件風險等級評價模型，提前預(yù)估生產(chǎn)薄弱環(huán)節(jié)，加強關(guān)注度控制，部件的齊套效率和生產(chǎn)進度更加靈敏高效。

4.質(zhì)量管理流程簡單清晰化

DZ 系列安全機構(gòu)產(chǎn)品化的實施，使得質(zhì)量管理流程由型號管理流程變更為標準件管理流程，流程固定清晰，設(shè)計、工藝文件技術(shù)狀態(tài)固化穩(wěn)定，驗收技術(shù)指標清晰明確，管理效率更加高效。

DZ 系列安全機構(gòu)設(shè)計技術(shù)文件標準化、工藝技術(shù)文件通用化、生產(chǎn)組織模式產(chǎn)品化、質(zhì)量管理流程簡單清晰化的實現(xiàn)，使得生產(chǎn)裝配交付過程明確順暢，減少了生產(chǎn)拖延滯后的問題，質(zhì)量管理效率提升了40%～50%；安全機構(gòu)生產(chǎn)由依據(jù)型號需求生產(chǎn)變?yōu)闃藴释ㄓ没a(chǎn)，減少了生產(chǎn)準備時間和資源交叉占用滯后現(xiàn)象的發(fā)生，生產(chǎn)計劃排產(chǎn)順暢，運行高效，生產(chǎn)進度不耽擱，生產(chǎn)效率提升了3 ～4 倍；批量化生產(chǎn)，減少了零件種類更換的頻次和工裝裝夾找正的頻次，零件尺寸和形位公差波動范圍小，質(zhì)量一致性好。通過產(chǎn)品化的實施，研究所提升了DZ 系列安全機構(gòu)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，為航天產(chǎn)品的快速應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。