飞机工艺装备正向研制标准体系研究

宋岗，张爽

中航西安飞机工业集团股份有限公司   陕西西安   710089

摘要：我国传统飞机工艺装备研制主要由工艺总方案和工装申请技术条件驱动研制，工装技术人员难以融入在飞机型号产品研制流程中，对航空产品性能指标和技术要求缺乏宏观全面认识。随着工装技术发展，工装已不是单一机械结构，而需集成电气、控制、测量、信息等系统，过去基于工艺设计需求驱动的单一机械式工装研制模式已无法满足工装设备化发展趋势的需求。新型飞机工艺装备研制除了需要采用大量的新技术，还需建立一套科学合理的研制体系，保障和指导飞机工艺装备的快速研制及过程稳定可控。

关键词：飞机工艺装备；正向研制标准体系；需求与识别；总体规划；试用与改进

1. 引言

近年来，随着数字化制造技术在飞机部总装装配过程中的广泛应用，工艺装备设备化、自动化、模块化的特点越来越显著，传统基于飞机产品工艺设计需求驱动的单一机械式工装研制模式已无法满足型号发展需求。通过对国内外先进航空制造企业工艺装备体系建设状况的研究和学习，着重借鉴国内飞机产品研制模式，结合本单位多年来飞机工装研制的宝贵经验，逐步建立了飞机工艺装备正向研制模式，通过型号应用验证，逐步完善工装正向研制标准体系，提升工装研制水平。本文重点从文件体系架构、文件分类和文件作用等方面开展研究，以强化工装研制技术储备和整体规划，加强工装设计、制造、试用验证等全寿命周期的持续改进，固化工装正向研制流程，加快飞机工装快速研制、提前解决和规避技术难题为目的，旨在建立一套系统完整、覆盖全面、相互协调的飞机工艺装备研制体系。

2. 工装正向研制体系结构分析

2.1构建思路

1）顶层规划，系统完整

引入和运用系统工程思维，针对目前工装研制存在技术风险、研制周期、研制成本可控性差等问题，重构以满足型号需求，依据自顶向下的正向研制方法，研究工艺装备正向研制的流程、架构，梳理工艺装备正向研制体系标准树，并结合目前工艺装备研制体系，搭建工艺装备正向研制体系框架。

2）坚持创新，持续改进

大力推进新技术的应用，引入和探索新的管理理念，并努力提高新技术稳定性和成熟度，同时与新管理理念相结合，逐步完善文件体系，提升整体工装研制水平。

3）过程管控，持续优化

推动PDCA等管理工具在工装研制全流程中贯穿运用，持续完善过程管控，优化工装结构，固化研究成果，策划多维度的评价指标，建立有利于设计制造改进及工装质量提升的机制，提升工装质量，降低研制成本，满足用户需求。

2.2框架构建

通过学习借鉴飞机产品研制流程，基于现行的工装研制体系和发展需求，按照研制流程，将体系分为需求识别、总体规划、工装设计、工装制造、工装试用与改进等4个部分，通过型号验证，持续完善工装正向研制体系总体框架。体系框架见如图1所示。

   

图1 工艺装备正向研制体系框架

体系文件主要包括工装正向研制流程文件和工装技术文件两类文件。其中，工装正向研制流程文件是用于串联和固化工装正向研制流程的相关文件。工装技术文件是应用在工装研制各环节重要工作依据。

2.3正向研制流程文件

由于国内航空主机厂工艺装备研制主要学习原苏联研制模式，即由工艺需求驱动的航空工艺装备研制模式，主要是产品制造工艺根据型号研制特点确定工艺方法，形成工艺装备技术需求，工艺装备部门根据需求进行单项装备设计研制。

工装正向研制体系研究是借鉴飞机产品研制模式，在原来的体系基础上向前推演，与飞机型号同步开展工装技术的需求识别研究，在研制过程中突出工装总体规划研究，并借助PDCA工具在工装研制各阶段进行评价与改进，提前规避可能存在的风险，以下着重从这几方面分析探讨。

1）工装技术需求与识别

工装技术识别主要是工装专业专家根据飞机型号特点，提前开展工艺装备技术需求识别、分析与储备。根据不同航空产品技术特点及难度、重要性、经济性等，初步制定技术研制策略，明确生产线建设所需关键工艺装备，以及技术先进水平、技术成熟度、技术可行程度、经济可行程度、社会贡献程度等维度，初步厘清研制相关工装研制关键技术清单，重点面向航空产品制造实现、飞机质量、研制效率、成本等进行必要性分类，依据紧急、依赖、成熟度进行需求度进行二次分类，筛选需要重点突破或应用的关键技术。

2）总体规划

由于飞机的零部件众多，结构复杂，各个零件和部件之间均有严格的配合精度，在各装配阶段针对不同的零组件需设计和使用多种工装，因此在型号研制工艺准备初始阶段，根据各类零组件安装精度和结构特点，参照工艺研制总方案等信息，针对工装关键技术、主要工装项目、工装设计与制造原则、工装数据管理要求、数字化集成工装设计要求、生产线工装设计基本要求、生产线工装结构设计要求、工装制造要求等等，制定统一、协调的工装研制总方案，规划关键部总装工装的设计方案，有助于统筹工装各专业设计和工装技术发展，优化资源配置，降低研制成本。

3）试用与改进

传统航空工艺装备评估主要集中于总装配系统的性能评估，依据装备性能、返修情况及故障率、经济性能，装备研制质量更多是单向输入和单向输出，装备质量形成主要依据故障单和返修率、返修量的多少来衡量，装备研制环节的下游质量信息更多属于被动行为。工装正向研制试用与改进是借助PDCA循环，集中于装备研制环节，通过新技术试验、新材料试用以及调查表、故障单等对工艺装备研制各环节状态等信息进行反馈，信息化平台将各方信息进行汇总并根据权限、质量信息类型、专业不同，将数据传递至装备设计、制造等环节，工艺装备技术人员主动获取反馈信息，优化设计制造、汇集相关输出结果的下游质量信息，并根据相关信息按照分项、专项、全面三个等级进行质量整改或开展装备后续研制及改造。

3. 结束语

工艺装备正向研制体系研究是延伸和拓展原有的体系，突出满足用户需求，实现工装设计与产品设计和顶层工艺设计三方协调以及全流程的评价与改进。体系建设与完善是一个长期的持续性工作，通过各型号应用验证，迭代优化完善体系文件，推进体系的规范和完备，可有效促进工装新技术的应用和发展和提升工装研制管理水平。