基于成組技術(shù)的彈箭總裝工藝設(shè)計(jì)研究

崔學(xué)奎， 殷悅， 潘李鵬， 趙子凱

（西安航天化學(xué)動(dòng)力有限公司，西安710025）

關(guān)鍵字：成組技術(shù)；彈箭總裝；待裝配組；成組工藝；工藝流程

0 引 言

隨著國家軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，我國航天事業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，特別是近幾年來商業(yè)航天領(lǐng)域取得了驕人的成績[1]。我公司近三年來完成了20余種不同型號(hào)的探空火箭、導(dǎo)彈、固體運(yùn)載火箭總裝任務(wù)，同時(shí)型號(hào)任務(wù)存在逐年遞增的趨勢(shì)。面對(duì)型號(hào)任務(wù)多、工藝技術(shù)人員緊缺和總裝生產(chǎn)模式限制等情況，傳統(tǒng)的彈箭總裝工藝設(shè)計(jì)已無法滿足彈箭總裝的市場需求。本文通過對(duì)各待裝配件的裝配工藝進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提出了基于成組技術(shù)的彈箭總裝工藝設(shè)計(jì)思想。

1 彈箭總裝工藝設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

彈箭總裝是典型的單件、小批量生產(chǎn)，總裝過程涉及成百上千個(gè)零部組件的裝配。產(chǎn)品總裝一般按型號(hào)進(jìn)行工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)準(zhǔn)備和總裝生產(chǎn)等工作，型號(hào)生產(chǎn)暴露出準(zhǔn)備時(shí)間長、總裝效率低等諸多問題[2]。以某型號(hào)固體運(yùn)載火箭為例，總裝過程需要進(jìn)行200余個(gè)儀器設(shè)備及火工品裝配、60余根電纜敷設(shè)、370余個(gè)電連接器插接、6個(gè)艙段裝配、9個(gè)部段對(duì)接、7個(gè)狀態(tài)質(zhì)量特性測(cè)量等工作，涉及90余種約3000個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件、20余種輔料、50余種工裝吊具的使用；該型號(hào)工藝技術(shù)人員共編制工藝文件、臨時(shí)工藝文件及各類表格化記錄30余本，下發(fā)技術(shù)通知單30余份，總計(jì)750余頁約30萬字；工藝準(zhǔn)備及生產(chǎn)準(zhǔn)備周期約3個(gè)月，總裝生產(chǎn)周期約2個(gè)月。

彈箭總裝工藝文件作為指導(dǎo)總裝生產(chǎn)的重要文件，同時(shí)也是產(chǎn)品總裝計(jì)劃制定及排產(chǎn)的依據(jù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工藝規(guī)程中10%～15%是標(biāo)準(zhǔn)工藝，70%～80%是相似工藝，僅10%～15%是因功能、性能改變而編制的新工藝[3]。目前，彈箭總裝工藝設(shè)計(jì)仍沿用人工逐個(gè)型號(hào)編制的傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)方式，存在以下缺點(diǎn)：工藝文件設(shè)計(jì)量大、重復(fù)性工作多，導(dǎo)致工藝技術(shù)人員無精力去優(yōu)化現(xiàn)有工藝、研究新工藝；工藝技術(shù)人員技術(shù)水平和總裝經(jīng)驗(yàn)的差異，導(dǎo)致總裝工藝的多樣性、總裝工藝質(zhì)量的不穩(wěn)定性和生產(chǎn)計(jì)劃管理的復(fù)雜化，難以繼承優(yōu)秀的總裝工藝，實(shí)現(xiàn)總裝工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。

2 基于成組技術(shù)的彈箭總裝工藝設(shè)計(jì)思想

成組技術(shù)是研究如何揭示事物的相似性，將相似的事物用特定的方法匯總成組，再研究處理同組事物的最優(yōu)措施，從而提高生產(chǎn)效率、獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益[4]。目前，成組技術(shù)已在產(chǎn)品的預(yù)研、設(shè)計(jì)及生產(chǎn)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，有效地解決了多品種、中小批量生產(chǎn)企業(yè)所面臨的生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高等問題[5]。

通過對(duì)我公司20余種型號(hào)彈箭產(chǎn)品總裝過程的分析，各類型彈箭在功能作用、結(jié)構(gòu)形式及系統(tǒng)組成等方面存在較大差異；但各待裝配件的功能名稱、裝配方法等方面存在較大相似性；因此摒棄探空火箭、導(dǎo)彈、固體運(yùn)載火箭等各產(chǎn)品類型的區(qū)分，以待裝配件為最低單元，運(yùn)用成組技術(shù)可將待裝配件單件、小量裝配工藝設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為批量設(shè)計(jì)模式，大幅度提高工藝技術(shù)人員的勞動(dòng)效率、縮短工藝準(zhǔn)備時(shí)間，并逐步實(shí)現(xiàn)總裝工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。

3 基于成組技術(shù)的彈箭總裝工藝設(shè)計(jì)

在彈箭總裝工藝設(shè)計(jì)中，利用成組技術(shù)的理論方法，對(duì)待裝配件進(jìn)行分類成組，設(shè)計(jì)各待裝配組的成組工藝路線和成組工序，并以待裝配組為基礎(chǔ)單元設(shè)計(jì)彈箭總裝工藝流程。

3.1 待裝配組的劃分

分類成組是成組技術(shù)的基礎(chǔ)，方法主要為視檢法、生產(chǎn)流程分析法、編碼分類法。由于彈箭待裝配件較多，各待裝配件的裝配工藝存在工序數(shù)少、工藝過程相對(duì)簡單等特點(diǎn)；因此擬采用視檢法，由總裝經(jīng)驗(yàn)豐富的工藝技術(shù)人員將工藝過程相同、工藝方法相似的各待裝配件合并到同一組內(nèi)，形成各待裝配組。

通過以往型號(hào)總裝過程積累的工藝知識(shí)，對(duì)待裝配件的功能名稱進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，待裝配件主要包括艙體、固體發(fā)動(dòng)機(jī)、翼面、舵面、口蓋、支架、線纜卡、整流罩、電纜罩、分離組件、起爆器、安全機(jī)構(gòu)、傳爆組件、導(dǎo)爆索、爆炸螺栓、緩沖墊、橡膠板、擴(kuò)張段、瞄準(zhǔn)玻璃、計(jì)算機(jī)、導(dǎo)引頭、控制器、驅(qū)動(dòng)器、鋰電池、銀鋅電池、熱電池、應(yīng)答機(jī)、功分器、采編器、發(fā)射機(jī)、舵機(jī)、作動(dòng)器、攝像頭、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)鏈、配電器、傳感器、變換器、天線、慣測(cè)組合、速率陀螺、行程開關(guān)、有效載荷、電爆管、柱形爆炸器、線形爆炸器、切割索、引信、戰(zhàn)斗部、低頻電纜、高頻電纜、固體小火箭等。

根據(jù)待裝配件的工藝流程、裝配方法制定如下分類依據(jù)：1)待裝配件的典型類別，主要分為結(jié)構(gòu)件、儀器設(shè)備、電纜、火工品等；2)待裝配件的安裝方式，主要分為螺紋連接、膠粘劑粘接、敷設(shè)、對(duì)接等；3)待裝配件的防熱方式，主要分為纏繞式、包裹式、防熱套式等；4)待裝配件的測(cè)試要求，主要分為單元測(cè)試、質(zhì)量特性測(cè)量、水平測(cè)量等。

基于上述依據(jù)和方法，將待裝配件共分為9個(gè)組，分別為螺接類結(jié)構(gòu)件組、膠接類結(jié)構(gòu)件組、螺接類儀器設(shè)備組、膠接類儀器設(shè)備組、敷設(shè)類電纜組、螺接類火工品組、膠接類火工品組、敷設(shè)類火工品組、對(duì)接類部段組，具體見表1。

表1 待裝配件分類成組表

3.2 待裝配組成組工藝設(shè)計(jì)

成組工藝設(shè)計(jì)是成組技術(shù)的核心，方法主要為復(fù)合零件法、復(fù)合路線法。根據(jù)待裝配件工藝過程和工藝方法相似的特點(diǎn)，針對(duì)已分的9個(gè)待裝配組，擬用復(fù)合路線法，分析同組所有待裝配件的工藝路線，找出最復(fù)雜的待裝配件工藝路線，然后與組內(nèi)其余待裝配件工藝路線進(jìn)行對(duì)比，并添加所有不包含的工序，最終得到滿足待裝配組的成組工藝。下面具體介紹待裝配組成組工藝路線設(shè)計(jì)和待裝配組成組工序設(shè)計(jì)。

3.2.1 待裝配組成組工藝路線的設(shè)計(jì)

待裝配組的成組工藝路線設(shè)計(jì)應(yīng)遵循工藝設(shè)計(jì)的原則和步驟，成組工藝路線設(shè)計(jì)包括待裝配組的裝配工藝性分析和待裝配組工藝路線確定兩部分工作。通過對(duì)已分類的9個(gè)待裝配組的裝配工藝路線進(jìn)行分析可知，各待裝配組均包含裝前檢查、裝配方式、裝后檢查等工序，主要區(qū)分在于防熱處理、單元測(cè)試、質(zhì)量特性測(cè)量、水平測(cè)量等工序。通過對(duì)各組待裝配件的工藝路線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，利用復(fù)合路線法制定各待裝配組的成組工藝路線，如表2所示。

表2 待裝配組成組工藝路線表

3.2.2 待裝配組成組工序設(shè)計(jì)

由于成組工序設(shè)計(jì)是進(jìn)行待裝配組的工序設(shè)計(jì)，而待裝配組無法給出待裝配件具體的檢查項(xiàng)目、膠接方法、裝配方法、防熱方法、測(cè)試項(xiàng)目等內(nèi)容，因此這里僅設(shè)計(jì)待裝配組的各工序的關(guān)鍵控制點(diǎn)。這樣不僅可以保證工藝技術(shù)人員在編制工藝規(guī)程時(shí)不會(huì)因?yàn)榭紤]不周導(dǎo)致漏項(xiàng)，同時(shí)可以有效杜絕因?yàn)楣に嚰夹g(shù)人員不同而造成的工序設(shè)計(jì)各不相同，有效地實(shí)現(xiàn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。

以螺接類儀器設(shè)備組為例，通過對(duì)現(xiàn)有螺接類各儀器設(shè)備裝配工藝規(guī)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)各工序制定相應(yīng)的關(guān)鍵控制點(diǎn)，如表3所示。工藝技術(shù)人員在后續(xù)工藝規(guī)程編制時(shí)，根據(jù)具體待裝配件的裝配特點(diǎn)，補(bǔ)充各工序關(guān)鍵控制點(diǎn)內(nèi)容，從而形成具體的工藝規(guī)程。

3.3 基于待裝配組的彈箭總裝工藝流程設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)彈箭總裝工藝流程以艙段為基礎(chǔ)單元，存在嚴(yán)重的工序間等待、艙段間等待等情況，面對(duì)商業(yè)航天短周期、高效率、低成本的要求，傳統(tǒng)彈箭總裝工藝流程已無法滿足彈箭總裝的需求，傳統(tǒng)總裝工藝流程如圖1所示。

表3 螺接類儀器設(shè)備組各工序關(guān)鍵控制點(diǎn)表

圖1 傳統(tǒng)彈箭總裝工藝流程

針對(duì)上述問題，工藝技術(shù)人員提出了弱化艙段概念以待裝配組為基礎(chǔ)單元的總裝工藝流程，并制定以下設(shè)計(jì)原則：以待裝配組作為總裝工藝流程的基礎(chǔ)單元，避免艙段間的等待；以待裝配組生產(chǎn)周期長短作為工藝流程的依據(jù)，有效改善工序間的等待；同待裝配組應(yīng)盡量集中進(jìn)行裝配，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間；為保證產(chǎn)品總裝安全，應(yīng)先進(jìn)行結(jié)構(gòu)件、儀器設(shè)備及電纜裝配,然后再進(jìn)行火工品裝配。

根據(jù)設(shè)計(jì)原則，工藝技術(shù)人員制定了基于待裝配組的彈箭總裝工藝流程，如圖2所示。針對(duì)具體型號(hào)，工藝技術(shù)人員依據(jù)其結(jié)構(gòu)形式、試驗(yàn)項(xiàng)目、測(cè)試要求等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，即可形成該型號(hào)的總裝工藝流程。基于待裝配組的彈箭總裝工藝流程具有以下優(yōu)點(diǎn)：物流更順暢，減少了產(chǎn)品周轉(zhuǎn)時(shí)間和等待時(shí)間，有效地縮短了總裝周期；總裝專業(yè)化程度大大提高，生產(chǎn)組織更具柔性；操作人員的技能趨于專業(yè)化，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了總裝效率。

圖2 基于待裝配組的彈箭總裝工藝流程

4 結(jié) 論

本文基于成組技術(shù)開展了彈箭總裝工藝設(shè)計(jì)研究，采用視檢法將待裝配件分成了9個(gè)待裝配組；采用復(fù)合路線法進(jìn)行了9個(gè)待裝配組的成組工藝路線設(shè)計(jì)，并以螺接類儀器設(shè)備組為例制定了各工序的關(guān)鍵控制點(diǎn)；以待裝配組為基礎(chǔ)單元進(jìn)行了彈箭總裝工藝流程設(shè)計(jì)；有效地縮短了彈箭總裝工藝準(zhǔn)備時(shí)間，有助于實(shí)現(xiàn)總裝工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。