柱塞泵產品化及數字化貨架體系建設

王偉、劉會祥、王宇浩、苗克非、黃明明、寧琦 /北京精密機電控制設備研究所

航天柱塞泵是為滿足航天特殊需求而專門研制的特種油泵，是電動液壓伺服系統的“心臟”元件，具有高壓、高速、高溫等特點。柱塞泵產品的特殊功能及性能需求，導致產品精度、熱表處理等要求高，生產加工周期長，為型號批產帶來了一定的困難，加之受型號牽引的傳統產研管理模式導致柱塞泵類產品代號多、狀態繁雜，不利于產品的組批生產，生產組織及過程狀態管理難度大。

貨架是通過梳理研發、外購的產品、器件、材料，按照一定的層級進行管理，以便新產品開發時最大限度地共享原有成果的方式。按照北京精密機電控制設備研究所《伺服產品貨架管理規定》要求，在不同單機、單元產品之間通用的產品、零（組）件、模塊、器件、材料，成熟度等級達到3 級（含3 級）以上且有市場需求或規劃，便于組批生產的通用產品可以形成貨架產品。

數字化設計技術是指利用計算機軟、硬件及其網絡環境，實現產品全過程設計/制造/管理的一種技術。數字化設計制造技術的應用可以大大提高產品質量、勞動生產率及企業的產品開發能力，縮短產品研制周期，降低開發成本。研究所對伺服產品的5 層貨架體系規劃中，將通用零（組）件定位為第3 層。依據貨架體系規劃，構建了柱塞泵通用零（組）件貨架，實現了產品化，并在AVPDM 系統中構建數字化貨架平臺。

一、建設思路

產品化工作以產品型譜建設為起點，以產品成熟度提升為主要途徑，通過貨架式產品的管理，最終實現貨架體系建設，并滿足型號任務的選用。依托研究所產品化規劃及數字化平臺規劃，開展了柱塞泵產品產品化及數字化貨架的建設工作。主要建設思路為：按照型譜類型進行體系結構搭建；提升產品成熟度；搭建基于AVDIM5.0 全生命周期的管理貨架；通用零組件貨架產品管理。具體實施流程如圖1 所示。

圖1 柱塞泵貨架體系建設流程

二、具體實踐

1.搭建通用產品型譜

產品型譜是產品化工作的頂層規劃和核心，產品型譜規劃了產品的發展和應用方向，是產品化工作的核心要素。在通用零（組）件層面，通過全面梳理現有產品，形成了立足于當前并滿足未來發展需求的通用零（組）件級產品型譜。通過建立柱塞泵產品型譜，可以梳理現有產品，打破現有型號條塊分割，并規劃未來產品，使柱塞泵產品真正成為參數化、規格化的貨架式產品庫。

在貫徹實施產品化工作過程中，深入開展了柱塞泵產品的型譜規劃研究。柱塞和轉子是產品的核心零件，柱塞泵產品以柱塞和轉子規格為分類類別，按照產品的最大排量為主要型譜特征，建立了柱塞泵產品的型譜系列。目前，研究所已形成了排量分別為0.5ml/r、1.3ml/r、3.9ml/r、7.6ml/r 的4 類產品型譜，分別對應5 個、13 個、39 個及77 個系列通用件。

根據研究所《通用零(組)件及通用緊固件管理要求》，通用零件代號以“T”開頭，格式為：TXX（號段）—XX（順序號），“T”表示通用零件，柱塞泵類號段為“107”。例如通用零件轉子的代號為T107-01。通用零件簡號與代號相同。

依據通用產品型譜分類及通用零組件管理要求的命名規則，搭建了柱塞泵產品化貨架體系，具體型譜系列見表1。

表1 柱塞泵通用零（組）件型譜系列

型譜序列中13、77 系列的柱塞泵產品應用型號最廣，產品規格最多，因此這2 個系列的產品率先完成了全部零組件產品向通用零（組）件產品的轉化。其中，13 系列通用件主要有7 種規格，經過優化歸一后，將全系列875 個有獨立代號的零件固化為62 個通用零組件。77 系列通用件主要有3 種規格，全系列241 個有獨立代號的零組件，經過優化歸一后，最終固化為61 個通用零組件。通過產品化工作，大幅減少了產品規格，簡化了管理流程。

2.提升通用產品成熟度

產品成熟度是對產品在研制、生產及使用環節等全生命周期所有技術要素的合理性、完備性，以及在一定功能、性能水平下質量穩定性的一種度量。提升產品成熟度是產品化的核心要素，是產品化研究與實踐的重要環節，對構建航天產品專業化發展模式有著非常重要的作用。

采用對設計狀態、機加工藝狀態進行優化、固化的方式提升產品的成熟度，形成了柱塞泵通用件貨架產品。通過采用精簡材料牌號、產品可靠性結構優化、短線材料替代、改進加工工藝方法、提升產品的制造工藝性等方法及措施，對技術狀態和機加工藝狀態進行持續完善，提高了產品可靠性及零件機加效率，并對產品的狀態進行了固化，提高了柱塞泵產品的成熟度，滿足了產品成熟度等級達到3 級（含3 級）以上且有市場需求或規劃，便于組批生產的通用產品可以形成貨架產品的技術要求。

3.建設數字化設計工藝一體化貨架

柱塞泵通用產品貨架依托研究所AVDIM 5.0產品全生命周期管理系統搭建，利用先進的數字化技術改造傳統的產品設計方式，轉變了制造和管理手段，實現產品數據由2D 向3D 的轉變，實現了信息集成化。

在通用件貨架搭建過程中，采用CREO2.0 軟件進行柱塞泵貨架產品的三維在線設計，如圖2 所示，并實現了整機產品的三維數字化模裝，如圖3所示。數字化電子貨架的建設，保證了通用零（組）件數據的安全性、一致性和唯一性，避免因相互借用、錯誤引用引起的錯誤，并實現了設計文件的電子管控，加強了對貨架產品的技術狀態管理。

圖2 基于AVDIM5.0系統的三維在線設計

圖3 整機產品的三維數字化模裝

通過AVPDM+AVMPM+MES 柱塞泵產品的設計工藝一體化電子貨架，實現了從AVPDM 三維設計數據的BOM 發布、工藝BOM 承接、AVMPM結構數字化工藝文件編制，并影射到MES 系統完成生產過程的全周期數字化管理。

柱塞泵數字化設計工藝一體化貨架的建設，使設計與工藝文件實現了技術文件的實時傳遞，使工藝準備和驗證時間提前，使數據的一致性有了可靠保證，大幅縮短了裝配配套制造周期。

4.通用件貨架產品管理

傳統的科研生產模式是以型號為主導的垂直研制模式，通用件產品管理為通用件、去型號化的產品化管理模式。通過柱塞泵產品通用零組件電子貨架的搭建，使產品納入貨架管理，實現了柱塞泵通用件與型號任務的剝離，通過提前生產配套，從而加快整泵齊套工作，實現了早投產、預投產、批投產工作，為型號快速應用產品化成果奠定基礎。

通用件產品的管理模式有效解決了根據型號任務安排生產造成的加工周期緊張的現象，并且在型號任務變化后，不會造成產品浪費。柱塞泵產品化工作開展以來，研究所柱塞泵產品的制造成本降低20%，生產效率提升30%，產品化工作與型號工作已實現有效結合。

通過柱塞泵產品化及數字化貨架體系建設，實現了從型號投產管理模式向通用件組批管理模式轉變，較大地提高了柱塞泵的生產效率、辦公效益及管控水平，降低了產品生產成本，為研究所大批量任務的成功交付及產研模式轉型奠定了基礎，其成果具有很好的示范效應和推廣價值。