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中国航空报讯:2021年12月,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。

聚焦于协同的这支团队也许不易为人察觉,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。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”。“在自主研发过程中,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。”

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经验后,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”,这是一套多年养成的流程。还有加速推进的可能吗?

科技工作者有自己的答案。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生产工程师李新虎说。

在集中攻关那段时间,李新虎一方面和项目团队一起探索分段审定图纸的新方式,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1~2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。

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、提升,从而进一步支撑中国航发AEOS建设应用,推动航空发动机自主研制加速驶入春暖花开的远方。