伺服傳動機構(gòu)核心技術(shù)研發(fā)管理研究與實踐

鄭繼貴、豆永強、原譽桐、皮利萍、王春明 /北京精密機電控制設(shè)備研究所

伺服傳動機構(gòu)是伺服系統(tǒng)的核心部件，其性能好壞直接決定伺服系統(tǒng)產(chǎn)品特性。北京精密機電控制設(shè)備研究所開展了面向型號需求的伺服傳動機構(gòu)研究，尤其是針對一直被國外壟斷、需要進口的行星滾柱絲杠產(chǎn)品進行了研究，取得了豐碩的成果。在開展行星滾柱絲杠產(chǎn)品核心技術(shù)開發(fā)過程中，研究所以工程中心為研發(fā)平臺開展工作，組織了超強的研發(fā)團隊，從基礎(chǔ)理論做起，循序漸進地創(chuàng)新核心技術(shù)研發(fā)管理模式和方法，改變了傳統(tǒng)的垂直研發(fā)、順序研發(fā)模式。同時，聯(lián)合國內(nèi)在此技術(shù)上的優(yōu)勢力量，集智攻關(guān)，歷時6 年攻克了行星滾柱絲杠的核心關(guān)鍵技術(shù)，研制的多款產(chǎn)品成功應(yīng)用到多個領(lǐng)域的多個項目中。在此過程中，解決了原有研發(fā)中存在的根據(jù)項目研發(fā)核心技術(shù)與人力資源匹配情況研發(fā)核心技術(shù)的問題，在實踐中逐步形成了面向伺服傳動機構(gòu)核心技術(shù)研發(fā)的管理思路、管理流程和方法，通過核心技術(shù)研發(fā)實踐，實現(xiàn)了“出能力、出成果、出方法、出伙伴”的目標(biāo)。

一、行星滾柱絲杠核心技術(shù)研發(fā)管理

1.原有核心技術(shù)研發(fā)工作流程

圖1 原有核心技術(shù)研發(fā)工作流程

研究所大多采用任務(wù)型和計劃型相結(jié)合的核心技術(shù)研發(fā)管理方式，主要流程如圖1 所示。在項目方案論證過程中，大多是在方案論證的基礎(chǔ)上識別關(guān)鍵技術(shù)、核心技術(shù)，對其實現(xiàn)路徑進行分析，按照項目的研制計劃來研究核心技術(shù)。這種狀態(tài)下，核心技術(shù)研發(fā)的進展直接決定了項目的成敗，成為項目的制約要素，這與多項目并行開展、多專業(yè)快速發(fā)展、項目人力資源短缺的現(xiàn)狀是相沖突的。為了改善這種現(xiàn)狀，并且能充分利用研究所外部的高校和企業(yè)力量，集智攻關(guān)，聯(lián)合研發(fā)，需要面向潛在需求開展技術(shù)攻關(guān)，打敗競爭對手，實現(xiàn)國產(chǎn)化代替的核心技術(shù)產(chǎn)品研制。

2.研發(fā)管理流程創(chuàng)新

針對不同需求，研究所在傳統(tǒng)核心技術(shù)研發(fā)模式的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新，由垂直管理改進為平行管理，提前策劃，實現(xiàn)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品研制超前項目進展的目標(biāo)，如圖2 所示。核心技術(shù)研發(fā)管理包括需求分析、組建團隊、技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)、保障體系建設(shè)4 個環(huán)節(jié)。這4 個環(huán)節(jié)體現(xiàn)了核心技術(shù)研發(fā)的分解流程，在每個環(huán)節(jié)下進行流程分解，將技術(shù)研發(fā)與管理思路細(xì)化，直至實現(xiàn)目標(biāo)。

（1）需求分析

需求是引領(lǐng)，是開展核心技術(shù)研發(fā)的任務(wù)來源。需求來源于3 個方面：外部競爭、專業(yè)需求、項目需求。對于行星滾柱絲杠，外部競爭對手主要是國際上做此種產(chǎn)品的公司，以及國內(nèi)一些在嘗試仿制的企業(yè)；研究所將伺服傳動機構(gòu)專業(yè)作為核心專業(yè)，編制了產(chǎn)品型譜，在型譜的牽引下開展專業(yè)技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品研制；鑒于型號項目對伺服系統(tǒng)高比功率和狹小安裝空間的特殊要求，行星滾柱絲杠的項目需求日益強烈，因此結(jié)合專業(yè)型譜，急需攻克核心技術(shù)，完成產(chǎn)品研制。

（2）組建團隊

研究所非常重視核心技術(shù)研發(fā)，以所長辦公會的方式確定在工程中心層面組建隊伍，開展行星滾柱絲杠核心技術(shù)研發(fā)。同時，根據(jù)研發(fā)需要，在陜西省漢中市設(shè)立工程中心漢中分中心，在當(dāng)?shù)卣衅赣胸S富經(jīng)驗的工藝人員和技能人員，重點開展技術(shù)驗證和產(chǎn)品試制、產(chǎn)品檢測工作；在研究所北京本部內(nèi)設(shè)立精密傳動機構(gòu)研發(fā)組，由博士帶頭組成梯次團隊，重點從事技術(shù)方案論證和產(chǎn)品設(shè)計工作，專職團隊人數(shù)14人。在此基礎(chǔ)上，為加快核心技術(shù)攻關(guān)速度和力度，聯(lián)合了清華大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、漢江機床廠等優(yōu)勢力量，博采眾家之長，聯(lián)合開展技術(shù)研究工作。

（3）技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)

針對核心技術(shù)開發(fā)，建立了面向設(shè)計全過程的研發(fā)流程，將技術(shù)研發(fā)的各個環(huán)節(jié)全面融入到研發(fā)過程中。在做好基礎(chǔ)技術(shù)鋪墊的基礎(chǔ)上，循序漸進地推動核心技術(shù)研發(fā)。具體研發(fā)流程包括基礎(chǔ)理論研究、模型仿真研究、材料特性研究、設(shè)計方法研究、制造工藝研究、裝配調(diào)試技術(shù)研究，這些流程層層遞進，輸入清晰，環(huán)環(huán)相扣，從理論到模型，從模型到方案，從方案到產(chǎn)品實現(xiàn)，從產(chǎn)品實現(xiàn)到產(chǎn)品驗證，連續(xù)閉環(huán)。在研發(fā)過程中，針對提升型面精度、模型仿真、專用設(shè)備研發(fā)等內(nèi)容開展了聯(lián)合攻關(guān)，實現(xiàn)技術(shù)推進、資源共享、成果共用。

圖2 核心技術(shù)研發(fā)管理流程

（4）保障體系

保障體系包括：在產(chǎn)品實現(xiàn)工藝的任務(wù)輸入下，完成核心技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品研制的工藝布局，合理改造廠房，將布局按照技術(shù)研發(fā)流程落地；在現(xiàn)有設(shè)備上進行適應(yīng)性改造，增加特殊工裝夾具，以適應(yīng)關(guān)鍵工序的需求，解決標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備中不能完成的問題；行星滾柱絲杠產(chǎn)品精度高，而且加工工藝特殊，研究并研制特殊使用條件下的刀具和量具；在產(chǎn)品試驗系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)計并研制能夠全面覆蓋考核產(chǎn)品性能的試驗裝置，將產(chǎn)品性能摸透，技術(shù)驗證到位。通過這4 項工作實現(xiàn)技術(shù)到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程的設(shè)備改造環(huán)節(jié)與專業(yè)公司一起進行，確保專機專用好用。

3.基于部門職責(zé)的運營流程

主管專業(yè)技術(shù)發(fā)展的部門按照專業(yè)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃提出研發(fā)需求，由項目負(fù)責(zé)人提出產(chǎn)品研制需求，并以研發(fā)計劃和研制任務(wù)書的方式下達。在研發(fā)中心制定技術(shù)和產(chǎn)品研制計劃，并且由伺服傳動機構(gòu)專業(yè)人員完成產(chǎn)品圖紙和核心工藝的編制，由綜合管理組下達給工程中心漢中分中心進行產(chǎn)品研制，在漢中分中心內(nèi)部實現(xiàn)閉環(huán)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品研制，其研發(fā)運營流程如圖3 所示。

圖3 基于部門職責(zé)的核心技術(shù)研發(fā)運營流程

二、實踐成果

經(jīng)過6 年多的努力，研究所依托工程中心平臺開展了伺服傳動機構(gòu)實踐工作，打造了一支面向核心技術(shù)研發(fā)的作風(fēng)優(yōu)良的團隊，建立了面向行星滾柱絲杠核心技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)的管理流程，形成了基于全生命周期的產(chǎn)品試制能力，培養(yǎng)了多名集設(shè)計、工藝、制造于一身的高素質(zhì)綜合人才。截至目前，已經(jīng)研制出三大類、十幾種產(chǎn)品，并成功應(yīng)用到多個型號項目中，實現(xiàn)了國產(chǎn)化替代。

目前，行星滾柱絲杠技術(shù)研究達到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平，15 噸級行星滾柱絲杠技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品研制獲得中國運載火箭技術(shù)研究院“2017 年科技十件大事”，團隊技術(shù)帶頭人徐強博士獲得研究院“感動人物”稱號。自開展研發(fā)以來，團隊申請技術(shù)專利20余項，出版圖書1 本，發(fā)表論文10 余篇，獲得研究院合理化建議與技術(shù)改進獎一等獎1 項。

伺服傳動機構(gòu)核心技術(shù)研發(fā)凝練了核心技術(shù)研發(fā)管理的思路和方法，這種方法適用于多領(lǐng)域應(yīng)用的核心技術(shù)研發(fā)，踐行了“誠信、堅韌、精細(xì)、和諧”的伺服精神，并且將伺服精神貫穿到技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)品研制的全過程中，探索的基于工程中心作為技術(shù)成果轉(zhuǎn)化平臺的模式是可行的、高效的，依托此平臺構(gòu)建了產(chǎn)學(xué)研用一體化的技術(shù)合作方式和方法，為深度推進技術(shù)探索、知識共享共融作好了鋪墊。

研究所聯(lián)合了清華大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、漢江機床有限公司、漢機開發(fā)有限公司等單位，通過在研發(fā)過程中的不斷磨合，彼此信任度快速提升，按照各自分工計劃完美完成了計劃內(nèi)容，核心技術(shù)研發(fā)牽引了產(chǎn)學(xué)研用合作的深入和升級。未來，研究所將在行星滾柱絲杠的專機設(shè)備研發(fā)及高端應(yīng)用上與合作伙伴開展工作，實現(xiàn)共贏。

核心技術(shù)研發(fā)是一項長期而艱巨的工作，需要在需求的牽引下，有策劃、有組織、有伙伴、有方法才能順利開展，在管理過程中，需求分析、團隊建立、技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)、保障體系建設(shè)缺一不可。北京精密機電控制設(shè)備研究所開展的伺服傳動機構(gòu)核心技術(shù)研發(fā)管理流程創(chuàng)新，已經(jīng)產(chǎn)生了很好的實踐效果，實現(xiàn)了技術(shù)的引領(lǐng)、產(chǎn)品的創(chuàng)新、產(chǎn)品的國產(chǎn)化替代及多項目的成功應(yīng)用，對于類似專業(yè)的核心技術(shù)研發(fā)具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。