楊艷麗、袁克敵、王繼鵬、齊爽 /北京精密機電控制設(shè)備研究所

我國航天伺服技術(shù)曾經(jīng)歷了長期的產(chǎn)品制造合格率低、質(zhì)量問題多、交付嚴重短線的困擾。北京精密機電控制設(shè)備研究所堅持推進各項能力建設(shè)，持續(xù)深化機構(gòu)改革，不斷完善各項體制，逐步構(gòu)建了面向各項目全流程的多任務(wù)、多專業(yè)協(xié)同產(chǎn)、研一體化流程平臺和多條智能生產(chǎn)線，實現(xiàn)了人員、設(shè)備和產(chǎn)品友好交互，促進了知識、方法和經(jīng)驗的共享和復(fù)用，基本形成了多任務(wù)生產(chǎn)和柔性化定制模式和諧共存的生產(chǎn)模式，初步具備了企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的基礎(chǔ)，以期為“海、陸、空、天”領(lǐng)域提供效率更高、效果更好的服務(wù)，實現(xiàn)建設(shè)世界一流伺服技術(shù)研究所的愿景。

一、實施背景

1.工業(yè)互聯(lián)是傳統(tǒng)制造模式變革的必由之路

18世紀末，隨著蒸汽驅(qū)動的機械制造設(shè)備出現(xiàn)，誕生了第一次工業(yè)革命。19 世紀中后期、20 世紀70 年代先后經(jīng)歷了第二次、第三次工業(yè)革命。現(xiàn)如今，基于信息物理融合系統(tǒng)的第四次工業(yè)革命已悄然而至，基于信息技術(shù)的智能制造、網(wǎng)絡(luò)制造和服務(wù)型制造等新模式，形成了互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)融合的新生態(tài)，將實現(xiàn)人與機器、人與環(huán)境和諧共生的新局面。

2.制造業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同是高質(zhì)量發(fā)展的時代召喚

基于智能互聯(lián)的時代背景，研究所提出了“數(shù)字化+智能化”兩化融合的高質(zhì)量發(fā)展需求，在信息技術(shù)向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合滲透的過渡階段，逐步完成組織形態(tài)、制造模式、生產(chǎn)方式的變革，不斷優(yōu)化研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、運營管理等資源的配置效率，形成資源集聚、多方協(xié)同、合作共贏的制造業(yè)新生態(tài)。在當前全球化市場環(huán)境、科技革命和產(chǎn)業(yè)變革浪潮的共同影響下，全新的制造模式變革正在制造業(yè)內(nèi)部和外部醞釀成型，智能化生產(chǎn)、成熟任務(wù)制造、個性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、服務(wù)化延伸正在成為制造模式變革的趨勢。

近年來，伺服技術(shù)發(fā)展迅速且應(yīng)用廣泛，行業(yè)內(nèi)競爭已成常態(tài)。多數(shù)航天領(lǐng)域新研任務(wù)和成熟任務(wù)需通過競標獲得，關(guān)鍵產(chǎn)品配套權(quán)爭搶激烈。無論是新研任務(wù)的市場開拓，還是成熟任務(wù)的按期保質(zhì)交付，想競標成功、獲得用戶認可，均需要一套可以快速響應(yīng)的軟實力機制和可以完成實體產(chǎn)品高效產(chǎn)出的硬件支撐。因此，傳統(tǒng)的“等、靠、要”研制模式和散態(tài)多點的人機合作多手工模式難以在競爭中贏得主動權(quán)，采用貨架產(chǎn)品研制模式和智能生產(chǎn)線成熟任務(wù)制造的模式不僅是滿足市場競爭、穩(wěn)定用戶的外在客觀需求，更是企業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級、“三高”發(fā)展的強勁內(nèi)在驅(qū)動。

3.智能制造是企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要機遇

智能制造是新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，是制造業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化改造升級和高質(zhì)量發(fā)展的有效途徑，是新型工業(yè)化的超級引擎。

近年來，伺服技術(shù)發(fā)展迅速且應(yīng)用廣泛，行業(yè)內(nèi)競爭已成常態(tài)。多數(shù)航天領(lǐng)域新研任務(wù)和成熟任務(wù)需通過競標獲得，關(guān)鍵產(chǎn)品配套權(quán)爭搶激烈。無論是新研任務(wù)的市場開拓，還是成熟任務(wù)的按期保質(zhì)交付，想競標成功、獲得用戶認可，均需要一套可以快速響應(yīng)的軟實力機制和可以完成實體產(chǎn)品高效產(chǎn)出的硬件支撐。因此，傳統(tǒng)的“等、靠、要”研制模式和散態(tài)多點的人機合作多手工模式難以在競爭中贏得主動權(quán)，采用貨架產(chǎn)品研制模式和智能生產(chǎn)線成熟任務(wù)制造的模式不僅是滿足市場競爭、穩(wěn)定用戶的外在客觀需求，更是企業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級、“三高”發(fā)展的強勁內(nèi)在驅(qū)動。

二、內(nèi)涵和主要做法

1.實現(xiàn)智能制造的基本思路

（1）標準化先行奠定基礎(chǔ)

GJB9001C-2017 是研究所實施各項科研生產(chǎn)管理合同的基礎(chǔ)，嚴格貫徹執(zhí)行并依照標準持續(xù)改進流程，是讓用戶放心、企業(yè)發(fā)展的規(guī)定動作，也是落實科研生產(chǎn)過程中研發(fā)、采購、生產(chǎn)和交付等所有經(jīng)營活動的整體綱領(lǐng)和理論依據(jù)。

（2）能力建設(shè)驅(qū)動智能制造

實現(xiàn)任務(wù)智能制造需要舉全所之力，向上承載各領(lǐng)域用戶需求，向下整合各層級優(yōu)勢資源，集軟件和硬件的能力之和，對企業(yè)研發(fā)、采購、制造和交付各個環(huán)節(jié)實施變革，構(gòu)建面向智能制造需求的系統(tǒng)，通過各項能力的提升及應(yīng)用，驅(qū)動企業(yè)的決策部署，實現(xiàn)生產(chǎn)組織協(xié)同、運營管理優(yōu)化、智能制造生產(chǎn)與商業(yè)模式創(chuàng)新的新生態(tài)，進而實現(xiàn)企業(yè)的智能化發(fā)展。

2.機構(gòu)變革、優(yōu)勢互補，實現(xiàn)扁平靈活的組織資源新體系

（1）成立采購及供應(yīng)鏈管理中心，實現(xiàn)供應(yīng)商分散管理向供應(yīng)鏈管理的轉(zhuǎn)變

采購及供應(yīng)鏈管理中心的成立，加強了供應(yīng)鏈的計劃統(tǒng)籌，推進了產(chǎn)品集中管理的模式發(fā)展，實現(xiàn)了物資、外協(xié)計劃的統(tǒng)一歸類、管理，供應(yīng)商資源的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化了物資供應(yīng)模式以及需求預(yù)測與計劃之間的關(guān)系，整合了供應(yīng)商資源，改善了供應(yīng)鏈計劃管理，推進了按產(chǎn)品品類集中管理的模式，實現(xiàn)了由分散的任務(wù)計劃管理向集中的產(chǎn)品計劃管理的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)供應(yīng)商的供給與各項目、各產(chǎn)品需求間的相對有效平衡，提升了單機級以下產(chǎn)品的集中供應(yīng)保障能力，進一步滿足了項目生產(chǎn)的配套節(jié)奏需求，為保障任務(wù)的順利圓滿交付發(fā)揮了積極作用。

（2）建立了產(chǎn)品保證中心，實施項目質(zhì)量管理與產(chǎn)品質(zhì)量保證“雙驅(qū)動”

研究所以產(chǎn)品保證建設(shè)為抓手，細化質(zhì)量管理職責的分工定位，選聘副主任設(shè)計師擔任產(chǎn)保工程師，組建了產(chǎn)保專業(yè)隊伍，以期做強一線面向產(chǎn)品的質(zhì)量管控。按產(chǎn)品類型梳理了產(chǎn)保技術(shù)流程，識別了產(chǎn)?？刂埔?，構(gòu)建了幾十類伺服產(chǎn)品保證工作模型，編制了幾百份檢查單，對標產(chǎn)保要素，實踐“技術(shù)+管理”“設(shè)計+工藝”全流程產(chǎn)品保證工作；產(chǎn)保工程師圍繞各類產(chǎn)品研制風險辨識與管控開展工作，通過實施組織型驗收，使驗收主體從以項目為主向以產(chǎn)品（專業(yè)）為主轉(zhuǎn)變，促進驗收計劃、驗收標準、驗收團隊、產(chǎn)品質(zhì)量控制要點的橫向一致，完成多家供應(yīng)商技術(shù)協(xié)議的優(yōu)化升級。中心成立以來共執(zhí)行組織型驗收計劃幾百項，完成組織型驗收近百次，充分發(fā)揮了產(chǎn)保的作用。2021 年，研究所產(chǎn)品質(zhì)量問題較2020 年減少了65.2%，每百臺問題數(shù)減少77.3%，推進了項目成熟任務(wù)生產(chǎn)過程中的驗收、質(zhì)量控制點前移等環(huán)節(jié)的資源整合。

3.統(tǒng)籌策劃，精益管理，為組織生產(chǎn)提供新動能

（1）堅持流程優(yōu)化，持續(xù)做減法，有效提升批生產(chǎn)效率

針對成熟任務(wù)的生產(chǎn)交付需求，研究所項目隊伍詳細分析產(chǎn)品歷次試驗情況和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮產(chǎn)研一體優(yōu)勢，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，合計開展了20 多項設(shè)計、工藝等優(yōu)化工作。A 項目開展了優(yōu)化測試、典壽試隨整機進行、鉛封改點漆等優(yōu)化；B 項目推行了殼體預(yù)制件先行、微弧氧化和典壽試項目優(yōu)化等工藝改進工作；C 項目實施了測試流程優(yōu)化和負載臺替代真實負載的優(yōu)化工作，為成熟任務(wù)生產(chǎn)效率的大幅提升發(fā)揮了重要作用。

（2）以問題為導向，聚焦瓶頸和短板，實施專項治理

近年來，研究所對一類和二類單點故障模式控制和生產(chǎn)準備檢查都提出了更高要求，進一步強化了風險早期識別和管控，制定了五大類《項目分承包合同質(zhì)量要求模板》。從源頭確保了質(zhì)量要求全面性、系統(tǒng)性、精準性；完成了多家重點供應(yīng)商多次投產(chǎn)前及過程專項檢查，提出百余項問題拉條掛賬閉環(huán)管理；工藝細化量化，累計完成上百種典型產(chǎn)品及零（組）件共計幾千條制造工步梳理，識別并確定工步控制要點幾千條，編制幾十項典型工藝量化細化標準，20 余個項目、幾百項工藝文件典型工序量化細化控制措施已落實，穩(wěn)步提升了工藝精細化管理水平，累計實施了以設(shè)計開發(fā)策劃、外包外協(xié)質(zhì)量提升、工藝細化量化等為代表的幾十項專項治理與質(zhì)量提升行動；系統(tǒng)實施了質(zhì)量控制點前移，強化了風險早期識別與過程管控，為任務(wù)計劃的順利實施提供了有力保障。

4.成熟新研，各取所需，提高執(zhí)行效率服務(wù)各領(lǐng)域用戶

（1）產(chǎn)品化制度的確立，實現(xiàn)了傳統(tǒng)項目管理思路的“改朝換代”

2022 年，研究所通過建立新品開發(fā)、貨架建設(shè)和項目研制的流程體系和數(shù)字化研發(fā)體系，明確了多類主要產(chǎn)品平臺發(fā)展內(nèi)容，完成了多類產(chǎn)品型譜代號修訂，發(fā)布了兩版型譜產(chǎn)品簡表，完成了《通用零組件管理規(guī)定》《新研項目貫徹產(chǎn)品化工作要求》等多項管理制度，上述各項工作貫穿于產(chǎn)品全生命周期的研制流程，基本形成了“基本型研發(fā)為主、衍生型研制為輔”的項目產(chǎn)品研制模式。

產(chǎn)品化工作要求所有新立項的產(chǎn)品（項目），應(yīng)將產(chǎn)品化相關(guān)要求納入研制流程和科研生產(chǎn)策劃，在項目論證和研制階段應(yīng)明確產(chǎn)品化率目標，最大限度地選用成熟產(chǎn)品。如采用新研和改進的設(shè)計方案，應(yīng)進行必要性分析，審查通過后方可進行方案評審；后續(xù)項目轉(zhuǎn)階段前應(yīng)對產(chǎn)品化工作策劃的落實情況進行確認，并對其中的變化情況進行審查。

該模式的確立對項目科研生產(chǎn)工作有著里程碑意義：一方面，為系列項目統(tǒng)一技術(shù)狀態(tài)，為后續(xù)項目生產(chǎn)的成本優(yōu)化和按期交付需求奠定了堅實基礎(chǔ)；另一方面，為多用戶的個性化需求保留了自由空間，初步形成了項目和產(chǎn)品雙驅(qū)動的科研生產(chǎn)模式，具備了面向國際市場的研發(fā)能力。

（2）產(chǎn)品化思路的超前應(yīng)用，為項目生產(chǎn)贏得紅利

近年來，A 項目充分繼承了B 系列成熟技術(shù)狀態(tài)，產(chǎn)品化率達到95%，提前消除了批產(chǎn)的技術(shù)風險，確保批產(chǎn)順暢；同時與C 系列組批生產(chǎn)，大幅降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)周期縮短了30%。D 項目繼承E 項目的技術(shù)狀態(tài)亦提前消除技術(shù)風險。F 項目配套機電殼體類產(chǎn)品開展預(yù)制件設(shè)計，采取預(yù)制件鍛造成型，結(jié)合智能生產(chǎn)線應(yīng)用，減少加工工序，顯著提高了生產(chǎn)效率。在成熟任務(wù)超過百件后，精密鍛造加工預(yù)制件單件成本顯著降低；成熟任務(wù)達到上千件時，單件成本可降低約50%。上述項目對產(chǎn)品化的應(yīng)用充分體現(xiàn)了這一舉措對生產(chǎn)效率的提升發(fā)揮了顯著優(yōu)勢。

5.智能制造、提質(zhì)增效，為項目交付保駕護航

（1）科學研判、主動作為，錨定目標真抓實干

智能生產(chǎn)線的建立基于“現(xiàn)場物理設(shè)備層—操作和控制設(shè)備層—監(jiān)測調(diào)試層—總裝交付層—資源規(guī)劃的企業(yè)層”5 層架構(gòu)。2020 年初，研究所在深入研究當前發(fā)展形勢的基礎(chǔ)上，科學預(yù)判未來幾年科研生產(chǎn)任務(wù)劇增的態(tài)勢，提前自主投入，開展了“補短板、夯基礎(chǔ)、做示范”等能力建設(shè)工作。其中，重點針對影響生產(chǎn)交付短板和影響科研生產(chǎn)效率的瓶頸問題，開展“補短板”條件建設(shè)；針對通用設(shè)備設(shè)施差距，開展“夯基礎(chǔ)”條件建設(shè)；針對規(guī)模化批產(chǎn)需求，按照先進制造+工業(yè)互聯(lián)的智能制造思路，啟動了多條數(shù)字化生產(chǎn)線建設(shè)工作。

（2）“夯基礎(chǔ)、補短板”，初步完成“智能制造”的轉(zhuǎn)型目標

截至2022 年，補充“補短板、夯基礎(chǔ)”單點設(shè)備若干臺/套，開展多條數(shù)字化生產(chǎn)建設(shè)，累計投資若干億元。

目前，“燃氣液壓伺服裝調(diào)”等多條數(shù)字化生產(chǎn)線已完成建設(shè)并投入使用，分別實現(xiàn)了機加由專人值守向全自動化黑燈無人的轉(zhuǎn)變；實現(xiàn)電子裝聯(lián)由手工焊接人工檢測向自動化貼裝和自動化檢測的轉(zhuǎn)變；實現(xiàn)系統(tǒng)裝調(diào)由單人單機、手工紙質(zhì)向關(guān)鍵工序自動化、過程數(shù)據(jù)電子化、測試模式集成智能化的轉(zhuǎn)變。隨著2023 年底“泵閥精密機加”等多條生產(chǎn)線的建成，將形成涵蓋多項目各類伺服、全部核心部組件的數(shù)字化批生產(chǎn)能力。

目前，已建成的生產(chǎn)線通過運行測試，產(chǎn)能均超過建設(shè)目標，產(chǎn)能分別提升多倍，產(chǎn)品合格率也提升至98%～100%，初步實現(xiàn)由“傳統(tǒng)制造模式”向“高科技現(xiàn)代化制造模式”轉(zhuǎn)型的目標，有力支撐保障相關(guān)批產(chǎn)任務(wù)的圓滿完成。

6.戰(zhàn)略合作，大力協(xié)同，構(gòu)建共生新布局

（1）統(tǒng)籌供應(yīng)商布局，化解孤源供應(yīng)商風險

采購及供應(yīng)鏈管理中心經(jīng)過調(diào)研分析，形成了以研究所內(nèi)生產(chǎn)為主、戰(zhàn)略合作伙伴共同分擔、一般合作伙伴凝聚局部集中優(yōu)勢的供應(yīng)鏈整體布局策略，完成了重點產(chǎn)品的多點布局工作，實現(xiàn)了電機產(chǎn)品供應(yīng)商的統(tǒng)籌匹配，推進了渦輪泵的雙定點工作，化解了單點供應(yīng)商的孤源風險，為提高項目產(chǎn)品的配套交付能力貢獻了力量。

（2）堅持派駐駐廠代表制度，為項目任務(wù)圓滿完成提供保障

2021 年以來，研究所按需設(shè)立了駐廠代表制度。對重點京外外協(xié)單位進行現(xiàn)場綜合調(diào)度、協(xié)調(diào)，合計赴廠等重點單位下廠協(xié)調(diào)監(jiān)督100 余人次，駐供應(yīng)商累計約300 天，召開視頻協(xié)調(diào)會議50 余次，2021 年供應(yīng)商計劃完成率由2020 年的86%提高至92%，有效促進了相關(guān)項目成熟任務(wù)生產(chǎn)圓滿交付。

三、實施效果

1.成熟任務(wù)交付實現(xiàn)跨越式增幅，有力支撐裝備建設(shè)

自2021 年，研究所推進智能制造生產(chǎn)線建設(shè)工作以來，各項目成熟任務(wù)交付能力大幅增長，成熟任務(wù)產(chǎn)品交付折成單機產(chǎn)品數(shù)量較2020 年增長若干百分點，完成數(shù)量首次突破歷史。2022 年批產(chǎn)交付數(shù)量預(yù)計較2021 年增長若干百分點，產(chǎn)品數(shù)量將持續(xù)突破。

A 領(lǐng)域伺服系統(tǒng)、機電伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)“十四五”產(chǎn)能目標均較“十三五”實際產(chǎn)量顯著增長；電靜壓伺服系統(tǒng)年產(chǎn)多套，為“十四五”新增產(chǎn)能類型。

成熟任務(wù)的按期保質(zhì)交付，進一步提高了各項目的合同履約能力，不僅為計劃市場部門的收款工作提供前提保障，也加快了用戶裝備的現(xiàn)代化建設(shè)步伐。

2.科研生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型升級，體系賦能多領(lǐng)域服務(wù)

2020 年起，研究所自主開展了幾十項新品研發(fā)項目，新建了若干通用件，有力支撐了項目研制、市場競爭和產(chǎn)品成熟度的提升，自主完成若干項“三再”項目，解決了諸如臃余設(shè)計、禁限用工藝、交叉流程等百余項痛點，顯著提升了產(chǎn)品可靠性和生產(chǎn)效率，完成多類產(chǎn)品通用規(guī)范的編制，涵蓋若干種伺服單元產(chǎn)品，初步實現(xiàn)組批投產(chǎn)及驗收規(guī)范，落實了產(chǎn)品橫向一致管理要求，提升了產(chǎn)品質(zhì)量一致性。

從產(chǎn)品專業(yè)分類看，2020 年以來，完成了多個項目產(chǎn)品、零件的組批投產(chǎn)。燃氣液壓、電液、機電伺服生產(chǎn)周期有所縮短，有效節(jié)約成本。

從產(chǎn)品配套層級看，以新一代運載火箭配套單機為例，項目間開展多批次組批生產(chǎn)，生產(chǎn)周期縮短。

從組織生產(chǎn)模式看，以機電伺服機構(gòu)復(fù)雜殼體為例，采用預(yù)制件生產(chǎn)模式后，從投產(chǎn)算起生產(chǎn)周期縮短了50%，從預(yù)制件狀態(tài)算起每若干件項目生產(chǎn)周期縮短了75%，年生產(chǎn)能力顯著提升。

3.智能產(chǎn)線提升現(xiàn)實效能，構(gòu)建制造企業(yè)新生態(tài)

（1）“黑燈”工廠的良好表現(xiàn)

該生產(chǎn)線自2021 年7 月投入使用至今，產(chǎn)能顯著提升為建線目標的件/年的144.39%。目前，生產(chǎn)線已實現(xiàn)24 小時無人值守自主換裝。

生產(chǎn)線建設(shè)前產(chǎn)出定額工時：Q0=若干（件/年）×32（小時/件）；

生產(chǎn)線建設(shè)后產(chǎn)出定額工時：Q1=若干（件/年）×32（小時/件）；

生產(chǎn)線年效益增長量：M=（Q1—Q0）r，式中r為小時費用；

生產(chǎn)線建設(shè)成本很快可實現(xiàn)生產(chǎn)線建設(shè)成本的回收。

（2）機電裝調(diào)生產(chǎn)線業(yè)績

根據(jù)日常工時統(tǒng)計，按照單項因素直接測定法“MTP”的通用計算公式：

計算如下：

r為小時費用；

生產(chǎn)線年效益增長量：M=（Q1—Q0）r；當年已實現(xiàn)生產(chǎn)線建設(shè)成本回收。

本文闡述了工業(yè)互聯(lián)，智能制造對強所賦能的重要作用，總結(jié)了相關(guān)經(jīng)驗，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展機遇期實現(xiàn)“換道超車”，持續(xù)變革傳統(tǒng)的產(chǎn)、研發(fā)展模式，以實現(xiàn)企業(yè)跨越式、顛覆式的高質(zhì)量發(fā)展?！?/p>