基于工藝選用目錄的火箭制造技術評估體系建設與實踐

2022-05-21 02:16:46熊占兵馬康鄧利芬王鵬飛天津航天長征火箭制造有限公司

航天工業管理 2022年4期

熊占兵、馬康、鄧利芬、王鵬飛 /天津航天長征火箭制造有限公司

技術評估由美國眾議院科學技術委員會于1966年提出，目前已經廣泛應用于政府制定政策、技術規劃和確定開發項目等活動中。在制造企業中，技術評估可以起到“預警”和“預言”作用。技術應用之前，通過對技術進行全面系統分析、權衡利弊，可評判該技術是否適合引進、推廣、應用，為企業指明技術發展方向；在技術應用之后進行評估，可評判技術是否應革新、淘汰或繼續應用，幫助企業發現潛在問題并提出改進方向。

工藝選用目錄是在產品制造過程中建立的各類制造工藝清單，目錄中的制造工藝經過工藝鑒定和產品飛行確認，技術可靠、穩定。建立工藝選用目錄可以提高不同型號間工藝技術的一致性，有助于重大或關鍵的工藝技術狀態變化管控。

一、工藝選用目錄的建立方法

為建立工藝選用目錄，首先應依據工藝專業分類（見表1）確定涉及的工藝類別。為了在工藝類別的基礎上對工藝進一步細化分解，制定了以下原則：

表1 工藝專業分類

由于技術原理不同引起的工藝方法差異應進行區分，如熔焊、攪拌焊；

由于產品結構不同引起的工藝方法差異應進行區分，如框環類、桁梁類零件加工方法；

由于材料/毛坯形式不同引起的工藝方法差異應進行區分，如鈦合金零件與鋁合金零件機加工；

由于技術或質量（精度、熱表處理要求等）要求不同引起的工藝方法差異應進行區分，如真空熱處理和普通熱處理等；

由于使用的工具（工裝、設備）不同等引起的工藝方法差異應進行區分，如自動鉚接與手工鉚接；

其它，如操作環境等不同引起的工藝方法差異。

運載火箭制造企業的任務是箭體結構系統零部組件的制造和裝配，主要涉及工藝專業分類中的裝配、測試與試驗、機械加工、鈑金、焊接、鉚接、表面處理、熱處理、膠接、噴涂（涂覆）、電加工、無損檢測、電子裝聯、清潔、標記等15項技術。

二、技術評估方法

1.評估指標的選擇和設計

技術評估的主要內容是對技術價值的評價和技術成熟度的評價。筆者結合天津航天長征火箭制造有限公司的技術現狀及需求，提出了一套定性與定量相結合的評估指標，該套指標以工藝技術目錄中的工藝方法為評估對象，對每個指標進行級別劃分并將其分值化，以便統計分析。

技術價值的評估包括戰略價值、唯一性、先進性3個方面。

（1）戰略價值

戰略價值是指技術的應用能給公司創造的價值及對實現公司戰略目標的重要性。專業技術的戰略價值可劃分為重要戰略價值、一定戰略價值、普通戰略價值3檔。將其進行分值化，分別為5分、3分、1分。

（2）唯一性

唯一性是指該項技術在國際、國內或行業內是否唯一，可劃分為國際唯一、國內唯一、行業唯一、其它4檔。將其進行分值化，分別為5分、4分、3分、1分。

（3）先進性

先進性體現在該技術的自動化與創新性及與其它技術的差距性，可劃分為國際領先、國際先進、國內領先、國內先進/行業領先、其它5檔。將其進行分值化，分別為5分、4分、3分、2分、1分。

技術價值的評價采用定性和定量相結合的評價方法，尤其是對戰略價值的評價，帶有較強的主觀性。技術成熟度的評價則主要采用了定量的評價方法。

技術成熟度主要是指工藝成熟度，是指產品工藝實現過程中滿足設計要求、質量、生產周期、成本等指標的程度，可劃分為成熟、較成熟、一般、不成熟4個等級（見表2）。將其進行分值化，分別為5分、3分、1分、0分。

表2 技術成熟度等級分類及說明

成熟度下設驗證充分性、工藝穩定性、可操作性、可檢測性4個重要因子與完整性、適用性、繼承性、經濟性、安全性、防差錯性、環境友好性7個一般因子。每項因子定義為優秀、良好、一般、較差4個等級，組合成不同的分析矩陣值，具體示例如表3所示。

技術成熟的評價流程如下：

依據表3確定重要因子和一般因子的分析矩陣值和數量，先重要因子，后一般因子；

表3 技術成熟度分析模型矩陣示例

度量重要因子分析矩陣值和數量，依據表4、表5，確定初評區域，分為“成熟或較成熟”“較成熟或一般”“一般或不成熟”“不成熟”4個區域；

表4 技術成熟度評級表

表5 重要因子具體組合表

度量一般因子分析矩陣和數量，依據表4、表6確定升降級區，分為“高級區”“次級區”“降級區”；

表6 一般因子具體組合表

綜合上述第2步驟的初評區和第3步驟的升降級區域，確定最終等級。其中“高級區”表示在第2步初評區的基礎上選定高級別的成熟度，“次級區”表示在第2步初評區的基礎上選定次級別的成熟度，“降級區”表示在第2步初評區的次級別基礎上再降一級。

通過對11項影響因子進行綜合等級評定，最終確定工藝成熟度。由于不成熟工藝無法進入工藝選用目錄，因此在成熟度評級中無不成熟項目。

綜上所述，評估指標及分值見表7。按各項指標對工藝方法進行評估，計算各項指標得分總和，可得到該項工藝方法的得分。

表7 技術評估指標及分值

2.評估結果的統計方法

評估后的數據分析過程尤為重要，決定著結果是否客觀、可信。為得到真實、準確的評價結果，采用直方圖形式展示統計數據，并采用分層法進行進一步分析，即從車間、專業、單項指標等不同層次開展數據分析。理論上技術評估結果呈現出標準的正態分布狀態是最優狀態，圖1展示了幾種可能出現的非正常狀態。

圖1 評估結果可能出現的非正常狀態

3.評估結果

（1）總體情況

對公司234項工藝方法按評估指標打分并繪制直方圖，結果如圖2所示，基本符合正態分布，呈左右對稱，無孤島、峭壁等異常情況，中位數為11.5分，平均分10.6分。從公司評估結果來看，分布中心較中位數偏左，表明總體技術水平較期望水平偏低。

圖2 公司技術評估得分分布

戰略價值平均得分2.8分，得分接近平均分，說明當前技術的應用基本可支撐公司戰略目標的實現，隨著公司的發展，后續可考慮淘汰或改進戰略價值較低的技術，引進戰略價值高的技術；唯一性平均得分1.9分，先進性平均得分1.7分，唯一性和先進性平均得分較平均值偏低，表明在技術自動化、創新性等方面與國際、國內先進水平還存在差距，后續應在智能制造等領域重點突破，以提升技術的唯一性和先進性；成熟度平均得分4.2分，得分遠高于平均分，表明公司現有專業技術水平比較成熟。

（2）各部門主要專業評估結果分析

公司主要加工專業為機械加工、鈑金、熱處理、表面處理、噴涂與涂覆、焊接、鉚接、總裝、測試與試驗，各專業具體得分見表8，各專業的得分分布如圖3所示。

表8 各專業得分情況

機械加工工藝平均得分為10.4分，略低于公司整體平均得分10.6分。表明現有技術比較成熟，戰略價值和先進性得分偏低。后續，應重點提升工藝的先進性，如采取自動建模及自動編程等和改進升級設備、工裝2個方面進行工藝改進。

鈑金專業平均得分為10.43分，略低于公司整體平均得分10.6分?？梢钥闯霈F有技術比較成熟，但唯一性和先進性得分偏低，主要原因是大部分鈑金件手工修整工作較多，勞動強度大，工作效率低，可以考慮采用柔性成形技術和采用專用工裝改進現有鈑金成形工藝。

表面處理專業平均得分為11.1分，高于公司整體平均得分10.6分。表明現有技術相當成熟，而唯一性和先進性得分偏低，應重點提升，如在電鍍工藝方面，可以探索管理監控信息平臺建設，構建電鍍工藝全流程信息管理系統，實時采集關鍵參數并控制關鍵工藝環節，在環境監控實施過程中實現對重點工藝的生產環節、日常運維以及排水排氣污染源監測等環節的可視化、信息化管理。

噴涂、涂覆專業平均得分為10.7分，高于公司整體平均得分10.6分。說明現有噴涂、涂覆技術成熟。噴涂、涂覆工藝有較多手工操作，因此在其先進性上評估得分較低，在后續發展中逐步提高生產自動化水平，實現自動噴涂技術全面覆蓋。

焊接技術得分大部分在9～12分，平均得分為12.45分，高于公司平均分10.6分。數據表明現有焊接技術成熟、戰略價值較高，在先進性與唯一性方面得分較低，存在較大的提升空間。提升先進性可以考慮以下幾個方面：一是進一步擴展攪拌摩擦焊接技術的應用領域，實現5m直徑貯箱攪拌摩擦焊的工程應用；二是推廣先進攪拌摩擦焊接技術，如雙軸肩攪拌摩擦焊、攪拌摩擦點焊、拉拔式摩擦塞補焊等；三是提升現有焊接技術的數字化水平，建立焊接工藝數據庫，實現焊接數據的信息化管理。

鉚接工藝多數得分為9～10分，平均得分為10.82分，略高于公司整體平均得分10.6分。說明現有技術較成熟，但唯一性和先進性得分較低，存在提升空間。提升先進性可從3個方面入手：一是手工鉆鉚仍存在一定比例，工作強度大、環境差、周期長且鉚接質量一致性差，減少手工鉆鉚，增加自動鉆鉚；二是現存的自動鉆鉚設備仍存在許多不足，自動鉆鉚設備功能（定位、鉆孔、吸塵、送釘、鉚接等工序過程）、效率和精度仍有較大提升空間；三是先進鉆鉚工藝相對匱乏，需深入研究無頭鉚釘自動鉆鉚工藝、長壽命連接工藝等。

圖8 各專業得分情況

總裝專業平均得分為11.3分，高于公司平均值10.6分。當前大部分裝配工作均通過手工操作完成，后續可重點從以下2個方面進行提升：一是可重點針對技術的先進性進行提升，應通過自動化裝備、儀器的應用來進一步提升相關專業先進性；二是可通過改善和提升可操作性、防差錯性等手段進一步提升相關技術的成熟度。

測試與試驗專業平均得分11.1分，高于公司平均值10.6分。測試與試驗專業主要有2個方向，一是貯箱焊接后的試驗，二是總裝完成后的出廠測試。出廠測試專業基本實現了自動化測試，后續工作的重點應關注測試流程的優化和測試防錯設計；貯箱焊接后的試驗專業技術較為成熟，后續應重點關注過程數據的自動采集、分析能力。