柱塞泵產(chǎn)品化及數(shù)字化貨架體系建設(shè)

王偉、劉會祥、王宇浩、苗克非、黃明明、寧琦 /北京精密機電控制設(shè)備研究所

航天柱塞泵是為滿足航天特殊需求而專門研制的特種油泵，是電動液壓伺服系統(tǒng)的“心臟”元件，具有高壓、高速、高溫等特點。柱塞泵產(chǎn)品的特殊功能及性能需求，導致產(chǎn)品精度、熱表處理等要求高，生產(chǎn)加工周期長，為型號批產(chǎn)帶來了一定的困難，加之受型號牽引的傳統(tǒng)產(chǎn)研管理模式導致柱塞泵類產(chǎn)品代號多、狀態(tài)繁雜，不利于產(chǎn)品的組批生產(chǎn)，生產(chǎn)組織及過程狀態(tài)管理難度大。

貨架是通過梳理研發(fā)、外購的產(chǎn)品、器件、材料，按照一定的層級進行管理，以便新產(chǎn)品開發(fā)時最大限度地共享原有成果的方式。按照北京精密機電控制設(shè)備研究所《伺服產(chǎn)品貨架管理規(guī)定》要求，在不同單機、單元產(chǎn)品之間通用的產(chǎn)品、零（組）件、模塊、器件、材料，成熟度等級達到3 級（含3 級）以上且有市場需求或規(guī)劃，便于組批生產(chǎn)的通用產(chǎn)品可以形成貨架產(chǎn)品。

數(shù)字化設(shè)計技術(shù)是指利用計算機軟、硬件及其網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實現(xiàn)產(chǎn)品全過程設(shè)計/制造/管理的一種技術(shù)。數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率及企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)能力，縮短產(chǎn)品研制周期，降低開發(fā)成本。研究所對伺服產(chǎn)品的5 層貨架體系規(guī)劃中，將通用零（組）件定位為第3 層。依據(jù)貨架體系規(guī)劃，構(gòu)建了柱塞泵通用零（組）件貨架，實現(xiàn)了產(chǎn)品化，并在AVPDM 系統(tǒng)中構(gòu)建數(shù)字化貨架平臺。

一、建設(shè)思路

產(chǎn)品化工作以產(chǎn)品型譜建設(shè)為起點，以產(chǎn)品成熟度提升為主要途徑，通過貨架式產(chǎn)品的管理，最終實現(xiàn)貨架體系建設(shè)，并滿足型號任務(wù)的選用。依托研究所產(chǎn)品化規(guī)劃及數(shù)字化平臺規(guī)劃，開展了柱塞泵產(chǎn)品產(chǎn)品化及數(shù)字化貨架的建設(shè)工作。主要建設(shè)思路為：按照型譜類型進行體系結(jié)構(gòu)搭建；提升產(chǎn)品成熟度；搭建基于AVDIM5.0 全生命周期的管理貨架；通用零組件貨架產(chǎn)品管理。具體實施流程如圖1 所示。

圖1 柱塞泵貨架體系建設(shè)流程

二、具體實踐

1.搭建通用產(chǎn)品型譜

產(chǎn)品型譜是產(chǎn)品化工作的頂層規(guī)劃和核心，產(chǎn)品型譜規(guī)劃了產(chǎn)品的發(fā)展和應(yīng)用方向，是產(chǎn)品化工作的核心要素。在通用零（組）件層面，通過全面梳理現(xiàn)有產(chǎn)品，形成了立足于當前并滿足未來發(fā)展需求的通用零（組）件級產(chǎn)品型譜。通過建立柱塞泵產(chǎn)品型譜，可以梳理現(xiàn)有產(chǎn)品，打破現(xiàn)有型號條塊分割，并規(guī)劃未來產(chǎn)品，使柱塞泵產(chǎn)品真正成為參數(shù)化、規(guī)格化的貨架式產(chǎn)品庫。

在貫徹實施產(chǎn)品化工作過程中，深入開展了柱塞泵產(chǎn)品的型譜規(guī)劃研究。柱塞和轉(zhuǎn)子是產(chǎn)品的核心零件，柱塞泵產(chǎn)品以柱塞和轉(zhuǎn)子規(guī)格為分類類別，按照產(chǎn)品的最大排量為主要型譜特征，建立了柱塞泵產(chǎn)品的型譜系列。目前，研究所已形成了排量分別為0.5ml/r、1.3ml/r、3.9ml/r、7.6ml/r 的4 類產(chǎn)品型譜，分別對應(yīng)5 個、13 個、39 個及77 個系列通用件。

根據(jù)研究所《通用零(組)件及通用緊固件管理要求》，通用零件代號以“T”開頭，格式為：TXX（號段）—XX（順序號），“T”表示通用零件，柱塞泵類號段為“107”。例如通用零件轉(zhuǎn)子的代號為T107-01。通用零件簡號與代號相同。

依據(jù)通用產(chǎn)品型譜分類及通用零組件管理要求的命名規(guī)則，搭建了柱塞泵產(chǎn)品化貨架體系，具體型譜系列見表1。

表1 柱塞泵通用零（組）件型譜系列

型譜序列中13、77 系列的柱塞泵產(chǎn)品應(yīng)用型號最廣，產(chǎn)品規(guī)格最多，因此這2 個系列的產(chǎn)品率先完成了全部零組件產(chǎn)品向通用零（組）件產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化。其中，13 系列通用件主要有7 種規(guī)格，經(jīng)過優(yōu)化歸一后，將全系列875 個有獨立代號的零件固化為62 個通用零組件。77 系列通用件主要有3 種規(guī)格，全系列241 個有獨立代號的零組件，經(jīng)過優(yōu)化歸一后，最終固化為61 個通用零組件。通過產(chǎn)品化工作，大幅減少了產(chǎn)品規(guī)格，簡化了管理流程。

2.提升通用產(chǎn)品成熟度

產(chǎn)品成熟度是對產(chǎn)品在研制、生產(chǎn)及使用環(huán)節(jié)等全生命周期所有技術(shù)要素的合理性、完備性，以及在一定功能、性能水平下質(zhì)量穩(wěn)定性的一種度量。提升產(chǎn)品成熟度是產(chǎn)品化的核心要素，是產(chǎn)品化研究與實踐的重要環(huán)節(jié)，對構(gòu)建航天產(chǎn)品專業(yè)化發(fā)展模式有著非常重要的作用。

采用對設(shè)計狀態(tài)、機加工藝狀態(tài)進行優(yōu)化、固化的方式提升產(chǎn)品的成熟度，形成了柱塞泵通用件貨架產(chǎn)品。通過采用精簡材料牌號、產(chǎn)品可靠性結(jié)構(gòu)優(yōu)化、短線材料替代、改進加工工藝方法、提升產(chǎn)品的制造工藝性等方法及措施，對技術(shù)狀態(tài)和機加工藝狀態(tài)進行持續(xù)完善，提高了產(chǎn)品可靠性及零件機加效率，并對產(chǎn)品的狀態(tài)進行了固化，提高了柱塞泵產(chǎn)品的成熟度，滿足了產(chǎn)品成熟度等級達到3 級（含3 級）以上且有市場需求或規(guī)劃，便于組批生產(chǎn)的通用產(chǎn)品可以形成貨架產(chǎn)品的技術(shù)要求。

3.建設(shè)數(shù)字化設(shè)計工藝一體化貨架

柱塞泵通用產(chǎn)品貨架依托研究所AVDIM 5.0產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)搭建，利用先進的數(shù)字化技術(shù)改造傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計方式，轉(zhuǎn)變了制造和管理手段，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)由2D 向3D 的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了信息集成化。

在通用件貨架搭建過程中，采用CREO2.0 軟件進行柱塞泵貨架產(chǎn)品的三維在線設(shè)計，如圖2 所示，并實現(xiàn)了整機產(chǎn)品的三維數(shù)字化模裝，如圖3所示。數(shù)字化電子貨架的建設(shè)，保證了通用零（組）件數(shù)據(jù)的安全性、一致性和唯一性，避免因相互借用、錯誤引用引起的錯誤，并實現(xiàn)了設(shè)計文件的電子管控，加強了對貨架產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)管理。

圖2 基于AVDIM5.0系統(tǒng)的三維在線設(shè)計

圖3 整機產(chǎn)品的三維數(shù)字化模裝

通過AVPDM+AVMPM+MES 柱塞泵產(chǎn)品的設(shè)計工藝一體化電子貨架，實現(xiàn)了從AVPDM 三維設(shè)計數(shù)據(jù)的BOM 發(fā)布、工藝BOM 承接、AVMPM結(jié)構(gòu)數(shù)字化工藝文件編制，并影射到MES 系統(tǒng)完成生產(chǎn)過程的全周期數(shù)字化管理。

柱塞泵數(shù)字化設(shè)計工藝一體化貨架的建設(shè)，使設(shè)計與工藝文件實現(xiàn)了技術(shù)文件的實時傳遞，使工藝準備和驗證時間提前，使數(shù)據(jù)的一致性有了可靠保證，大幅縮短了裝配配套制造周期。

4.通用件貨架產(chǎn)品管理

傳統(tǒng)的科研生產(chǎn)模式是以型號為主導的垂直研制模式，通用件產(chǎn)品管理為通用件、去型號化的產(chǎn)品化管理模式。通過柱塞泵產(chǎn)品通用零組件電子貨架的搭建，使產(chǎn)品納入貨架管理，實現(xiàn)了柱塞泵通用件與型號任務(wù)的剝離，通過提前生產(chǎn)配套，從而加快整泵齊套工作，實現(xiàn)了早投產(chǎn)、預(yù)投產(chǎn)、批投產(chǎn)工作，為型號快速應(yīng)用產(chǎn)品化成果奠定基礎(chǔ)。

通用件產(chǎn)品的管理模式有效解決了根據(jù)型號任務(wù)安排生產(chǎn)造成的加工周期緊張的現(xiàn)象，并且在型號任務(wù)變化后，不會造成產(chǎn)品浪費。柱塞泵產(chǎn)品化工作開展以來，研究所柱塞泵產(chǎn)品的制造成本降低20%，生產(chǎn)效率提升30%，產(chǎn)品化工作與型號工作已實現(xiàn)有效結(jié)合。

通過柱塞泵產(chǎn)品化及數(shù)字化貨架體系建設(shè)，實現(xiàn)了從型號投產(chǎn)管理模式向通用件組批管理模式轉(zhuǎn)變，較大地提高了柱塞泵的生產(chǎn)效率、辦公效益及管控水平，降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本，為研究所大批量任務(wù)的成功交付及產(chǎn)研模式轉(zhuǎn)型奠定了基礎(chǔ)，其成果具有很好的示范效應(yīng)和推廣價值。