基于知识推送的航天产品工艺设计表现形式研究

2022-06-23刘苏王勇梁丹鄢蓉

航天标准化 2022年1期

刘苏王勇梁丹鄢蓉

（首都航天机械有限公司，北京， 100076）

航天产品制造工艺对产品的制造质量、周期和成本等产生直接影响，工艺设计是产品实现过程能够有序进行的前提和基础。新的形势下，工艺设计工作表现出很强的不适应性，主要表现为工艺设计过程知识重用不够、工艺设计的结果精细化和可靠性不高、工艺设计结果的结构化欠缺，导致系统重用困难，难以有效支撑企业向先进制造模式变革转型。

面对航天产品工艺设计细化、量化、规范化、精益化的需求，现有单纯依赖人工编制的工艺设计，已无法满足产品复杂化、数据多元化的制造需求。理清现行工艺构成要素以及要素间关系、组织结构，实现面向产品的工艺要素组合应用，使得工艺设计能够基于知识推送的模式，结合信息化手段，达到工艺设计结构化、标准化、规范化，全面提升工艺文件的质量与效率。

1 工艺设计规范化需求

工艺是使各种原材料、半成品加工成为产品的方法和过程，工艺技术则是其中的方法，主要包括工艺方案、工艺流程、工艺参数及对制造要素和过程的控制要求。

目前，航天产品工艺设计普遍存在规范化程度不高问题，主要表现为工艺设计过程不规范、工艺设计内容表达不规范和不足等。由于未建立工艺知识库等技术手段，工艺设计时工艺方法选用、工艺流程设计等通常依靠工艺人员的个人经验完成，经过充分验证的成熟工艺方法难以进行有效筛选并得到应用，造成工艺设计质量可靠性不高。同时，重新开展工艺设计也不可避免造成工艺设计周期延长，影响产品制造周期。另外，受个人语言和书写表达习惯等影响，工艺内容要求描述存在表达不统一问题，在现场使用时容易造成对工艺文件理解的偏差，并带来产品质量问题。

工艺设计规范化是通过研究产品制造过程中所用工艺技术的表现形式、保存方式、应用规则及设计工具等，解决产品批产工艺设计中工艺文件结构和格式不规范、工艺要素和要求描述不规范、工艺规程可操作性差、工艺设计工具落后、工艺设计效率低等问题。所规范的对象主要是工艺技术的载体和表现形式、工艺设计的行为规则和设计工具等。

2 工艺设计文件的内容架构

通过收集上级相关标准规范资料QJ 903B 系列《航天产品工艺文件管理制度》、 Q/Y 127 系列《型号产品工艺规程编写要求》等，分析工艺设计文件中内容和要素，并结合企业相关专业工艺文件进行研究，分析得出：工艺设计文件主要由共用信息层、工序级信息层和工步级信息层3个层次的内容组成，如图1 所示。

图1 工艺文件的架构及组成关系

主要包括文件的基本信息、受控（审签）信息、文件目次、工艺流程图、工序目录、制造资源明细、材料明细、配套件明细和工序级信息等按一定顺序组成。其中，受控（审签）信息包括按整册工艺规程和按不同内容单元或模块分别进行审签受控的信息。引用文件或程序清单、制造资源明细、材料明细、配套件明细可采取按整册工艺规程汇总，也可按工序汇总放入每个工序下汇总。

由工序基本信息、人员资质信息、制造资源信息、材料信息、环境条件信息、工艺附图和工步级信息等组成。

包括工步基本信息、操作内容或要求（执行程序代码）、加工参数、工步附图、工步资源、安装零件信息、材料信息、检验项目要求、记录项目要求等。

3 工艺设计文件的内容要素

工艺设计文件中的工艺要素量化水平直接影响着产品生产过程的稳定性和生产效率，决定着产品质量的可靠性和一致性。不同专业的工艺设计文件由于规定的工艺要素和要求不同，对应的专业要素表达方式以及表格使用也不尽相同。文件结构规范化就是要对工艺设计文件结构构成、内容编排次序等进行规范化。

3.1 内容要素识别

根据内容架构及内容模块组成，梳理每一模块包含的具体内容要素，根据内容要素信息来源及使用要求等，进行结构化设计，确定内容结构化形式。主要包含的内容要素见表1。

表1 工艺设计文件内容要素

3.2 内容要素量化要求

对于能够规定具体量值的应规定量值（包括参数等数值型以及型号、规格等唯一性特征属性值）；不能规定量值的可采用工装保证（如成形刀具保证活门座R 尺寸、钻模保证对接孔协调性等）方式；对于无法规定具体量值也不能通过工装等手段保证的，应细化过程控制要求等，量化结果落实在工艺文件中。各专业对于相关量化参数值选择和确定主要通过以下方式： ①综合分析产品历史加工数据、曲线以及相应产品质量结果等确定。 ②采取工艺攻关、工艺试验等。 ③工艺分析、仿真、模拟计算等。 ④发掘加工经验，组织相关工艺、工人和检验人员研讨，提炼总结特定设备、特定产品的实际经验数据。