基于數(shù)字化工藝的標(biāo)準(zhǔn)化要求貫徹

胡雪梅

（南京晨光集團(tuán)有限責(zé)任公司，南京，210012）

工藝標(biāo)準(zhǔn)化是運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化手段對(duì)產(chǎn)品制造的工藝過(guò)程、操作方法和工藝要求進(jìn)行統(tǒng)一和簡(jiǎn)化。主要工作內(nèi)容包括統(tǒng)一工藝工作名詞術(shù)語(yǔ)、統(tǒng)一工藝文件的格式和管理方法、工藝要素的標(biāo)準(zhǔn)化、工藝規(guī)程的典型化等。工藝標(biāo)準(zhǔn)化是規(guī)范和簡(jiǎn)化工藝設(shè)計(jì)與管理的基礎(chǔ)性工作，通過(guò)工藝標(biāo)準(zhǔn)化可以保障產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性，對(duì)典型產(chǎn)品可以減少重復(fù)性工作量，規(guī)范工作程序，提高產(chǎn)品研制過(guò)程的工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短工藝準(zhǔn)備時(shí)間，優(yōu)化工藝裝備配置。目前航天行業(yè)內(nèi)全面貫徹?cái)?shù)字化工業(yè)體系核心能力建設(shè)要求，積極推進(jìn)數(shù)字化體系建設(shè)，工藝工作正在經(jīng)歷數(shù)字化工藝工作模式變革，逐步構(gòu)建數(shù)字化工藝技術(shù)和管理體系。因此在數(shù)字化工藝建設(shè)同時(shí)貫徹落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)化工作思路，對(duì)促進(jìn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化與工藝工作的充分融合意義重大。

1 工藝標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀分析

工藝文件是指導(dǎo)如何在過(guò)程中實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品的各類(lèi)文件，規(guī)定了經(jīng)濟(jì)合理地達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量的要求、方法、手段和測(cè)試工具，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)，是指導(dǎo)工人操作和用于生產(chǎn)、工藝管理等的各類(lèi)技術(shù)文件。工藝標(biāo)準(zhǔn)化最重要的作用直接體現(xiàn)在工藝文件的形成過(guò)程。從現(xiàn)有問(wèn)題統(tǒng)計(jì)分析，目前工藝標(biāo)準(zhǔn)化存在以下問(wèn)題：

● 標(biāo)準(zhǔn)化審查遺漏，標(biāo)準(zhǔn)化意見(jiàn)未統(tǒng)一管理及分析；

● 工藝資源各類(lèi)屬性未按標(biāo)準(zhǔn)填寫(xiě)；

● 使用過(guò)期的工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；

● 工藝文件命名及屬性等不標(biāo)準(zhǔn)；

● 工藝內(nèi)容描述不標(biāo)準(zhǔn)、不規(guī)范；

● 類(lèi)似產(chǎn)品工藝方案或工藝參數(shù)不一致；

● 匯總類(lèi)工藝文件與工藝規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)不一致。

經(jīng)分析，造成上述問(wèn)題的主要原因包括以下幾點(diǎn)：①標(biāo)準(zhǔn)化審查按人工送審方式，依靠人工操作，易產(chǎn)生失誤；②審批意見(jiàn)采用文本記錄，信息離散，收集整理困難；③設(shè)計(jì)過(guò)程中使用的工藝資源、工藝標(biāo)準(zhǔn)、工藝知識(shí)等信息采用人工填寫(xiě)方式，準(zhǔn)確性和規(guī)范性都不能保證；④未建立典型工藝文件的共享利用，新工藝人員難以繼承成熟的工藝方案和工藝規(guī)范。由此可見(jiàn)，人工填寫(xiě)、人工檢查的方式人為因素占比大，雖有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但無(wú)法保證人人在設(shè)計(jì)、審批過(guò)程中能做到和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范一致。

2 數(shù)字化模式下工藝標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與管理

數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)是以產(chǎn)品數(shù)字化研制體系流程為主線，根據(jù)設(shè)計(jì)端基于MBD（Model Based Definition，基于模型的定義）的產(chǎn)品BOM 物料清單數(shù)據(jù)開(kāi)展工藝、工裝設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造、檢驗(yàn)工作。通過(guò)設(shè)計(jì)與工藝集成、基于MBD 的工藝設(shè)計(jì)、三維工藝仿真與驗(yàn)證、工藝與制造集成等技術(shù)，構(gòu)建符合企業(yè)實(shí)際情況的基于模型和BOM 的數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)技術(shù)體系，打通設(shè)計(jì)、工藝、制造環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流，保證設(shè)計(jì)、工藝、制造等各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的有效銜接和信息的順暢流轉(zhuǎn)。數(shù)字化工藝平臺(tái)實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)品設(shè)計(jì)—工藝設(shè)計(jì)—產(chǎn)品制造”全流程的數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與管理轉(zhuǎn)型。基于平臺(tái)基礎(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)主線工藝設(shè)計(jì)功能、支撐工藝設(shè)計(jì)功能、輔助工藝設(shè)計(jì)功能、系統(tǒng)集成功能4 大功能架構(gòu)。

在數(shù)字化工作模式下，工藝設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)二維人工模式向結(jié)構(gòu)化三維工藝設(shè)計(jì)方式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)從人工編制手工錄入制圖向人工交互下繼承選用模式轉(zhuǎn)變，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編制智能創(chuàng)成模式。因此數(shù)字化模式的轉(zhuǎn)變也帶來(lái)了工藝標(biāo)準(zhǔn)化前置和標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)貫徹的契機(jī)。

3 標(biāo)準(zhǔn)化模式轉(zhuǎn)變方案

3.1 標(biāo)準(zhǔn)化審查工作流程化

標(biāo)準(zhǔn)化審查由傳統(tǒng)的紙質(zhì)文件、人工審閱方式，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訉?duì)象或數(shù)據(jù)的流程審批模式。主要包括：①流程化定義確保標(biāo)準(zhǔn)化檢查完整性：根據(jù)工藝對(duì)象定義各種審批流程，將工藝審批流程中的標(biāo)準(zhǔn)化審批環(huán)節(jié)作為必選節(jié)點(diǎn)，確保標(biāo)準(zhǔn)化審查不遺漏；②審批意見(jiàn)結(jié)構(gòu)化管理：對(duì)審批意見(jiàn)進(jìn)行分類(lèi)管理，明確審批意見(jiàn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分類(lèi)；③審批意見(jiàn)閉環(huán)機(jī)制管理：針對(duì)審批意見(jiàn)采用反饋聯(lián)鎖機(jī)制，確保標(biāo)準(zhǔn)化意見(jiàn)落實(shí)到位。標(biāo)準(zhǔn)化審查流程如圖1 所示。

3.2 工藝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化

工藝設(shè)計(jì)由表格填寫(xiě)設(shè)計(jì)方式向結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)方式轉(zhuǎn)變。針對(duì)工藝各專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)總結(jié)，實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一編輯器基礎(chǔ)上開(kāi)展各具特點(diǎn)的工藝專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)工作，將工藝規(guī)程過(guò)程分解為模塊化設(shè)計(jì)過(guò)程：工藝流程設(shè)計(jì)（工序工步）—資源設(shè)計(jì)（設(shè)備、工裝、輔料）—工藝參數(shù)設(shè)計(jì)—工藝內(nèi)容設(shè)計(jì)—工藝模型設(shè)計(jì)。工藝設(shè)計(jì)流程中的工藝標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容很多，包括：典型工藝應(yīng)用，工序名稱(chēng)、工藝內(nèi)容等工藝術(shù)語(yǔ)的使用，設(shè)備、工裝、物料、參數(shù)等工藝要素的確定，工藝標(biāo)準(zhǔn)、建模標(biāo)準(zhǔn)的使用，文件格式的統(tǒng)一等。結(jié)合數(shù)字化設(shè)計(jì)模式，將標(biāo)準(zhǔn)化工作要求前置或嵌入工藝設(shè)計(jì)過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化要求與工藝設(shè)計(jì)過(guò)程的有機(jī)融合和貫徹。主要涉及的標(biāo)準(zhǔn)化貫徹要點(diǎn)如下。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)化審查流程及意見(jiàn)閉環(huán)

a）基于典型工藝的快速工藝設(shè)計(jì)。建立典型工藝庫(kù)，包括典型工藝路線和典型工藝規(guī)程，總結(jié)歸納確定相似材料、類(lèi)似結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求的產(chǎn)品的最優(yōu)工藝方案。工藝設(shè)計(jì)時(shí)可直接引用典型工藝、標(biāo)準(zhǔn)工藝創(chuàng)建全新工藝流程及工藝內(nèi)容，保證工藝設(shè)計(jì)的合理性和高效性。

b）工藝術(shù)語(yǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化推送。按標(biāo)準(zhǔn)工序工步名稱(chēng)規(guī)范工序工步名稱(chēng)，采用工藝術(shù)語(yǔ)按工藝專(zhuān)業(yè)推送標(biāo)準(zhǔn)化工序內(nèi)容用詞。

c）基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的工藝資源標(biāo)準(zhǔn)化前置。改變手工填寫(xiě)為資源選用方式，把資源標(biāo)準(zhǔn)化工作前置到基礎(chǔ)資源庫(kù)建設(shè)中。開(kāi)展設(shè)計(jì)資源庫(kù)（材料、標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件等）、工藝資源庫(kù)（設(shè)備、工裝、儀器儀表等）建設(shè)，采用標(biāo)準(zhǔn)資源推送的防差錯(cuò)技術(shù)，確保資源數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化；基于設(shè)計(jì)BOM（EBOM）—工藝BOM（PBOM）和制造BOM（MBOM）—工藝設(shè)計(jì)，繼承基于資源庫(kù)的設(shè)計(jì)物料，確?；贐OM 的工藝設(shè)計(jì)與上游設(shè)計(jì)的一致性和規(guī)范性；工藝設(shè)計(jì)資源采用資源庫(kù)推送的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)模式，規(guī)范的資源庫(kù)數(shù)據(jù)源確保結(jié)構(gòu)化對(duì)象和工藝對(duì)象輸出資源數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)。

d）基于知識(shí)庫(kù)的工藝參數(shù)推送。根據(jù)工藝專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)開(kāi)展工藝專(zhuān)業(yè)參數(shù)庫(kù)建設(shè)；實(shí)現(xiàn)不同工序要求下的工藝參數(shù)推送機(jī)制，保證工藝知識(shí)的有效傳承。上述基于結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化要求貫徹示例如圖2 所示。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)化要求嵌入結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)示例

e）標(biāo)準(zhǔn)有效性自動(dòng)管理。通過(guò)兩種方式推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)有效性管理。一是針對(duì)工藝對(duì)象中引用標(biāo)準(zhǔn)有效性采用自動(dòng)檢查功能，確保標(biāo)準(zhǔn)化文件引用的正確性；二是基于集成模式實(shí)現(xiàn)有效標(biāo)準(zhǔn)引用，在“標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)”中開(kāi)展工藝標(biāo)準(zhǔn)體系專(zhuān)業(yè)分類(lèi)建設(shè)、工藝平臺(tái)與“標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)”集成。工藝設(shè)計(jì)可實(shí)時(shí)查閱現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)及文本，并直接選取標(biāo)準(zhǔn)快速填入工藝文件，確保制定的工藝文件選用準(zhǔn)確、現(xiàn)行有效的各層級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，提高引用標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和快捷性。

f）檢驗(yàn)要求結(jié)構(gòu)化。與工藝規(guī)程設(shè)計(jì)整合開(kāi)展質(zhì)量（檢驗(yàn)）規(guī)劃設(shè)計(jì)，如圖3 所示。繼承工藝規(guī)程工序、工步信息，根據(jù)質(zhì)量特性分析檢驗(yàn)特征要求類(lèi)型、理論要求、上下偏差、嚴(yán)酷度系數(shù)及檢測(cè)方式等，形成結(jié)構(gòu)化的質(zhì)量特性檢測(cè)要求，進(jìn)行質(zhì)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化管理。

3.3 工藝管理標(biāo)準(zhǔn)化

數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于文檔向基于對(duì)象的工藝設(shè)計(jì)與管理模式轉(zhuǎn)變，設(shè)計(jì)、工藝均采用了面向?qū)ο蟮姆绞竭M(jìn)行，明確各類(lèi)對(duì)象標(biāo)識(shí)、屬性構(gòu)成及相互關(guān)系。因此必須首先實(shí)現(xiàn)工藝對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)化定義和描述，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝對(duì)象的合規(guī)性管理，這是數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)要求。主要包括以下內(nèi)容。

圖3 結(jié)構(gòu)化檢測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)示例

a）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理：對(duì)產(chǎn)品信息、更改信息、工藝方法、工裝類(lèi)型、階段標(biāo)記等大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置是保證在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中各種工藝對(duì)象創(chuàng)建及工藝要素描述的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)。

b）工藝對(duì)象及屬性定義：工藝對(duì)象標(biāo)識(shí)采用基于規(guī)則的自動(dòng)化創(chuàng)建方式，工藝屬性采用基于設(shè)計(jì)EBOM 及基礎(chǔ)資源庫(kù)的繼承性或選擇性填充方式，有效實(shí)現(xiàn)工藝對(duì)象定義和描述的工藝要素的標(biāo)準(zhǔn)化。

c）工藝對(duì)象模板化管理：工藝對(duì)象類(lèi)型眾多，一般需完成BOM 類(lèi)、管理類(lèi)、路線類(lèi)、規(guī)程類(lèi)、工裝類(lèi)、匯總類(lèi)等工藝對(duì)象的模板；匯總類(lèi)對(duì)象實(shí)現(xiàn)了基于PBOM 的工藝裝備明細(xì)匯總、非標(biāo)設(shè)備匯總、關(guān)鍵工序控制匯總、工裝總目錄等匯總類(lèi)文件，自動(dòng)合成的快速設(shè)計(jì)模式保證了對(duì)象完整性要求和規(guī)范性，避免了手工統(tǒng)計(jì)。

4 實(shí)施效果

4.1 數(shù)字化工藝與標(biāo)準(zhǔn)化要求實(shí)現(xiàn)雙推進(jìn)

數(shù)字化工藝平臺(tái)的運(yùn)行實(shí)施后，數(shù)字化工藝不斷推進(jìn)業(yè)務(wù)覆蓋率，實(shí)現(xiàn)公司結(jié)構(gòu)件制造、總裝、伺服機(jī)構(gòu)、地面設(shè)備所有工藝專(zhuān)業(yè)100%覆蓋?；跀?shù)字化模式的標(biāo)準(zhǔn)化要求自動(dòng)貫徹，逐步拓展工藝資源庫(kù)和工藝知識(shí)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)源的積累，不斷提升數(shù)字化工藝的標(biāo)準(zhǔn)化工作質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率的雙提升。

4.2 制度建設(shè)，形成長(zhǎng)效管理機(jī)制

根據(jù)基于數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化要求貫徹情況，完整構(gòu)建了基于工藝對(duì)象的數(shù)字化工藝標(biāo)準(zhǔn)體系，包括工藝基礎(chǔ)、工藝設(shè)計(jì)、工藝管理類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)等方面，見(jiàn)附表。明確了數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與管理的工作流程和各部門(mén)工作職能，將標(biāo)準(zhǔn)化要求落實(shí)在各項(xiàng)工作流程和規(guī)范中，確保數(shù)字化工藝全過(guò)程的工作規(guī)范性。

附表 數(shù)字化工藝標(biāo)準(zhǔn)體系表

在數(shù)字化工藝轉(zhuǎn)型過(guò)程中，工藝標(biāo)準(zhǔn)化工作基于數(shù)字化工藝平臺(tái)的規(guī)劃和實(shí)施同步開(kāi)展工作。通過(guò)工藝資源庫(kù)、工藝知識(shí)庫(kù)等數(shù)據(jù)源標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化要求前置，通過(guò)工藝流程和工藝結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)性規(guī)范化方式貫徹工藝標(biāo)準(zhǔn)化要求，基于工藝模板和統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的工藝匯總推動(dòng)工藝設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，保證數(shù)據(jù)的一致性。因此通過(guò)數(shù)字化工作模式，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化要求嵌入數(shù)字化設(shè)計(jì)與管理全過(guò)程，有效提高工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，提升公司整體工藝管理能力。