基于知識推送的航天產品工藝設計表現形式研究

劉蘇 王勇 梁丹 鄢蓉

（首都航天機械有限公司， 北京， 100076）

航天產品制造工藝對產品的制造質量、 周期和成本等產生直接影響， 工藝設計是產品實現過程能夠有序進行的前提和基礎。 新的形勢下， 工藝設計工作表現出很強的不適應性， 主要表現為工藝設計過程知識重用不夠、 工藝設計的結果精細化和可靠性不高、 工藝設計結果的結構化欠缺， 導致系統重用困難， 難以有效支撐企業向先進制造模式變革轉型。

面對航天產品工藝設計細化、 量化、 規范化、 精益化的需求， 現有單純依賴人工編制的工藝設計， 已無法滿足產品復雜化、 數據多元化的制造需求。 理清現行工藝構成要素以及要素間關系、 組織結構， 實現面向產品的工藝要素組合應用， 使得工藝設計能夠基于知識推送的模式， 結合信息化手段， 達到工藝設計結構化、 標準化、規范化， 全面提升工藝文件的質量與效率。

1 工藝設計規范化需求

工藝是使各種原材料、 半成品加工成為產品的方法和過程， 工藝技術則是其中的方法， 主要包括工藝方案、 工藝流程、 工藝參數及對制造要素和過程的控制要求。

目前， 航天產品工藝設計普遍存在規范化程度不高問題， 主要表現為工藝設計過程不規范、工藝設計內容表達不規范和不足等。 由于未建立工藝知識庫等技術手段， 工藝設計時工藝方法選用、 工藝流程設計等通常依靠工藝人員的個人經驗完成， 經過充分驗證的成熟工藝方法難以進行有效篩選并得到應用， 造成工藝設計質量可靠性不高。 同時， 重新開展工藝設計也不可避免造成工藝設計周期延長， 影響產品制造周期。 另外，受個人語言和書寫表達習慣等影響， 工藝內容要求描述存在表達不統一問題， 在現場使用時容易造成對工藝文件理解的偏差， 并帶來產品質量問題。

工藝設計規范化是通過研究產品制造過程中所用工藝技術的表現形式、 保存方式、 應用規則及設計工具等， 解決產品批產工藝設計中工藝文件結構和格式不規范、 工藝要素和要求描述不規范、 工藝規程可操作性差、 工藝設計工具落后、工藝設計效率低等問題。 所規范的對象主要是工藝技術的載體和表現形式、 工藝設計的行為規則和設計工具等。

2 工藝設計文件的內容架構

通過收集上級相關標準規范資料QJ 903B 系列 《航天產品工藝文件管理制度》、 Q/Y 127 系列 《型號產品工藝規程編寫要求》 等， 分析工藝設計文件中內容和要素， 并結合企業相關專業工藝文件進行研究， 分析得出： 工藝設計文件主要由共用信息層、 工序級信息層和工步級信息層3個層次的內容組成， 如圖1 所示。

圖1 工藝文件的架構及組成關系

主要包括文件的基本信息、 受控 （審簽） 信息、 文件目次、 工藝流程圖、 工序目錄、 制造資源明細、 材料明細、 配套件明細和工序級信息等按一定順序組成。 其中， 受控（審簽） 信息包括按整冊工藝規程和按不同內容單元或模塊分別進行審簽受控的信息。 引用文件或程序清單、 制造資源明細、材料明細、 配套件明細可采取按整冊工藝規程匯總， 也可按工序匯總放入每個工序下匯總。

由工序基本信息、 人員資質信息、 制造資源信息、 材料信息、 環境條件信息、 工藝附圖和工步級信息等組成。

包括工步基本信息、 操作內容或要求 （執行程序代碼）、 加工參數、 工步附圖、 工步資源、安裝零件信息、 材料信息、 檢驗項目要求、 記錄項目要求等。

3 工藝設計文件的內容要素

工藝設計文件中的工藝要素量化水平直接影響著產品生產過程的穩定性和生產效率， 決定著產品質量的可靠性和一致性。 不同專業的工藝設計文件由于規定的工藝要素和要求不同， 對應的專業要素表達方式以及表格使用也不盡相同。 文件結構規范化就是要對工藝設計文件結構構成、內容編排次序等進行規范化。

3.1 內容要素識別

根據內容架構及內容模塊組成， 梳理每一模塊包含的具體內容要素， 根據內容要素信息來源及使用要求等， 進行結構化設計， 確定內容結構化形式。 主要包含的內容要素見表1。

表1 工藝設計文件內容要素

3.2 內容要素量化要求

對于能夠規定具體量值的應規定量值 （包括參數等數值型以及型號、 規格等唯一性特征屬性值）； 不能規定量值的可采用工裝保證 （如成形刀具保證活門座R 尺寸、 鉆模保證對接孔協調性等） 方式； 對于無法規定具體量值也不能通過工裝等手段保證的， 應細化過程控制要求等， 量化結果落實在工藝文件中。 各專業對于相關量化參數值選擇和確定主要通過以下方式： ①綜合分析產品歷史加工數據、 曲線以及相應產品質量結果等確定。 ②采取工藝攻關、 工藝試驗等。 ③工藝分析、 仿真、 模擬計算等。 ④發掘加工經驗，組織相關工藝、 工人和檢驗人員研討， 提煉總結特定設備、 特定產品的實際經驗數據。

4 結構化表現形式示例

根據工藝設計文件內容要素， 針對每一個內容模塊， 通過采用設計表格方式制定結構化樣式， 并對應每個表單， 明確具體填寫要求， 從而確保知識的規范性。

4.1 材料信息表現形式示例

材料信息表及填寫說明及示例見附表1。

附表1 材料信息表填寫說明及示例

4.2 檢驗及記錄信息表現形式示例

檢驗及記錄項目表及記錄表填寫說明及示例見附表2。

附表2 檢驗及記錄表填寫說明及示例

工藝設計文件是制造企業積累沉淀知識的重要載體， 是未來通過建立工藝知識庫和智能化工藝設計平臺實現知識自動推送和智能工藝設計的前提， 因此必須首先實現工藝知識結構化、 文件格式標準化、 輸出應用規范化。

本文在借鑒國內外工藝設計工作經驗基礎上， 結合企業制造生產， 初步形成了工藝設計文件的內容架構、 內容要素識別、 量化要求以及結構化表現形式示例， 為基于知識推送模式下的工藝設計打下堅實基礎。