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中国航发AEOS先进团队:设计制造协同流程优化的"点""线""面"

2022-05-30 09:41 中国航发 中国航发 专栏

2021年12月,在涉及研发域和制造域的13位关键角色紧密配合下,一场关于流程“加速”的虚拟验证顺利通过预检。这标志着由中国航发涡轮院和航发动力共同开展的设计制造协同流程优化项目得到初步验证。

14类典型零件和5类典型场景的识别,为协同关键点的精确链接种下了希望的种子;建立多线并行而又环环相扣的“绿色通道”,仅用20天就完成附件机匣模型设计;多领域、跨厂所系统性全局策划,让零部件整体交付时间提前2个月……

当这些令科技人员雀跃的要点渐渐交汇,也就描绘出了设计制造协同流程优化项目团队的工作思路:连接显性化的目标“点”、牵引分层定制的流程“线”、融合全要素的系统“面”,进而助力自主研制的提质加速。

聚焦于协同的这支团队藏身于航空发动机的浩瀚星河之下,不易为人察觉,但他们的工作正在改变我们打造强劲“中国心”的点点滴滴,带着我们乘上了驶向春天的“列车”。

起点:山脚的碎石

不同结构特征、工艺特点的零组件,在设计过程、加工方式上也会不同,这容易导致“个性多样”的零件在单一研制流程中运行不流畅。

这就像互不相通的二维码,每到一地都可能要重新扫码、填报资料,延阻信息顺畅流动。团队负责人许多用两个很有地方特色的词汇来描述这种情况:“山脚的碎石”“阻塞的蜀道”。

本该连接的“山脉”,经常因为各自独立、互不相同的碎石,构成了隔绝。“在自主研发聚沙成塔、聚石成山的正向积累过程中,所有零件都遵循各自标准,但由于形态多样,很难建立起共同的规范,也就无法满足不同状态下厂所协同需求。这样的‘碎石’越来越多,就变成了阻碍。”

这个问题难以回答,但重要、紧急,不可回避。

设计制造协同本质是以产品设计和实物状态信息为载体,围绕产品结构问题进行紧密广泛的协同信息交流,最终达成共识并设计出符合预期的产品。系统识别对航空发动机设计制造关键信息的需求,是认识“协同”的开始,也是优化设计制造流程的起点。

项目初期,团队中年纪最小的成员王晶,每天要做的第一件事就是“通过定制化的表单对比处理设计端和制造端的相同需求”。在6000多个零件中找到具有代表性的“碎石”,才有可能推断出“整座山脉”的全貌。

在吸取了前期试点型号数年的实践启示后,项目团队决定从设计端和制造端双向奔赴,按照覆盖业务域广、协同点多、问题突出的原则对零件进行多轮次分级分类。

为更好归纳和运用这些零件的关键属性,项目团队还采用了“打标签”的方式,依据协同点的个性要素对特定流程进行裁剪,进一步在5类典型协同场景中开展发图标准的识别与规范等工作,最终实现由关键点突破而带来的精细化协同流程管理。

上千个零件再也不用“一套流程打天下”。由典型零件和典型协同场景衍生出的98份个性化表单、13份标准作业指导书成为研制人员在实际工作中实用、想用、好用的操作指南。

线条:“相交”的平行线

对串行的协同模式而言,设计与制造的协同始于“正式图纸发放”,负责设计的人员将图纸交接给负责制造的人员并进入生产准备周期。

这是一套多年养成的惯性十足的流程。这还有加速推进的可能吗?

科技工作者有自己浪漫的答案。

酷爱科幻小说的团队成员兰梅打个了比方:“在《三体》中,人类舰队掌握了宇宙空间流动的变化特性,成功折叠时空、实现了光速的‘曲率驱动’。我们现在要做的,也是将两个平行线折叠、相交。减少设计制造过程中冗余的等待,分类实施生产准备工作,提高设计制造并行度。”

按照“虚拟配套+实物点检”的流程分解方式,团队发现,推进设计制造协同并行的关键在于生产准备周期,而生产准备周期的关键在物料准备线。

“每一条物料准备线的确定和分析至少要两天,一个完整的部件工况设计做完后,还需对每一条线进行测试,完成全部测试得花费大半个月时间。”团队中负责设计制造协同试制活动梳理的李新虎说。

这位年近半百的生产工程师,拥有长期积累的实践经验。在集中攻关那段时间,一方面,他和项目团队一起探索分段审定图纸的新方式,通过新确定的9个协同成熟度点和11个技术评审点,将图纸审定细化嵌入到图纸设计过程中,尽可能减少生产等待;另一方面,他根据原材料采购周期,将零件划分为长周期铸件、长周期锻件和普通件,通过分类实施生产准备,将不同零件生产准备提前。

据计算推演,这样的“分阶段协同模式”,将使总体研制周期有效缩短1至2个月。

不仅如此,为了提升设计整体迭代速度,制造领域5位团队成员还将“生产现场”搬进设计中心,与设计人员同吃、同思、同分享,仅用20天时间就完成了“设计输入-三维模型-铸造工艺”的初步模型构建。

流程、体系不是孤身作战,并行工程也不只是流程的并行,各个环节的同向发力才是百花齐放的理想生态。

成面:一粒沙里看世界

团队成员虽然来自各个专业,但他们有个共同特点——节奏快。关键节点的时间安排常常会精确到半个小时。但快节奏的工作,并不意味放松对精细的追求。

“所谓的精细,就是一粒沙里看世界。不能囫囵一下子全撒了,要用一种体系的眼光、面向未来的眼光从全局角度按需分配。”许多说。

刚刚加入团队不久的杨雨超,参加了一场流程体系架构的研讨。那时,大家对设计制造协同还没有系统认识。参与讨论的人员各抒己见,从各自专业出发交流了很多不同观点,在头脑风暴中,大家逐渐从一个个具体问题,扩展到一种对未来的思考。

在集团总师系统牵引指导下,大家坚定了“高效的设计制造协同必须全员参与”的根本逻辑,作为产品集成研发的核心环节,设计制造协同需要的是专业设计能力、工艺制造能力、IT信息能力等多个技术体系的全方位支撑。

不久之后,一个由协同主流程、多个职能支撑流程和基础流程组成的“1+X+L”流程终于显现。这个流程不仅清晰定义了各阶段准入准出标准,还横向实现协同业务过程端到端拉通,纵向集成研发、制造、质量、构型和项目等多个相关角色,使流程中每一个角色都能够清晰履行自己的职责。

草木蔓发,春山可望。今后这种承制方深度参与设计前端活动、设计方深度掌握制造后端活动的全局性、整体性深度融合,还将在试点型号的实践验证中不断优化、不断提升,从而进一步支撑全集团AEOS建设应用,推动航空发动机自主研制加速驶向春暖花开的远方。

责任编辑:王慧