1 引言

    隨著世界高新技術(shù)的發(fā)展和全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快，各個國家在高新科技領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢和深層次競爭日趨激烈，尤其在某些國防尖端領(lǐng)域，如高性能戰(zhàn)機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等方面更是不惜投入力量競相發(fā)展，因此，先進(jìn)的工藝和制造技術(shù)為研發(fā)制造這些高科技產(chǎn)品的軍工企業(yè)提供了支柱作用。

    新時期以來，我國航天軍工企業(yè)的任務(wù)性質(zhì)也正在發(fā)生著深刻的變化，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：承擔(dān)的型號任務(wù)劇增，任務(wù)主體由單一的衛(wèi)星研制轉(zhuǎn)向高密度研制發(fā)射及星座組網(wǎng)，在“十一五”末期及“十二五”期間，航天器和相關(guān)產(chǎn)品的研制生產(chǎn)量是“十五”期間的4～5倍；任務(wù)性質(zhì)由研制試驗(yàn)為主走向科學(xué)試驗(yàn)與裝備應(yīng)用并重；產(chǎn)品研制呈現(xiàn)研制周期縮短、技術(shù)難度加大、質(zhì)量與可靠性要求提高的特點(diǎn)。

    由此可以看出國家對航天的政策導(dǎo)向有加速發(fā)展的態(tài)勢，但基于過去航天傳統(tǒng)的積累和現(xiàn)有條件，要在隊(duì)伍能力、設(shè)備資源、技術(shù)條件保障等方面滿足如此急劇的變化顯然面臨著許多艱巨的工作。而其中的重要一項(xiàng)，就是要加大航天器制造過程中的工藝性研究和決策落實(shí)工作。

2 航天器總裝工藝在航天器研制中的性質(zhì)和作用

    航天器系統(tǒng)集成是航天器研制全生命周期的最后重要一環(huán)，是航天器整體質(zhì)量保證的最后一道屏障，前期所有的技術(shù)手段都要在這一階段接受考驗(yàn)，最終形成一介成功的產(chǎn)品。而且越到研制階段最后，可靠性模型越復(fù)雜，這就決定了航天器系統(tǒng)集成階段的每一項(xiàng)工作都要有嚴(yán)格的質(zhì)量保證和可靠性、安全性保證。航天器的總裝過程貫穿了系統(tǒng)集成過程中的裝配、測試、試驗(yàn)，以及發(fā)射場的再組裝和測試的全過程，總裝質(zhì)量直接影響到航天器的質(zhì)量和飛行試驗(yàn)的成敗。

    航天器總裝工藝工作是連接設(shè)計(jì)與制造的橋梁，工藝問題不僅僅局限于工藝文件的編制，而應(yīng)實(shí)現(xiàn)基于產(chǎn)品生命全周期的工藝流程設(shè)計(jì)、過程管理、技術(shù)問題處理、數(shù)據(jù)分析和信息處理。產(chǎn)品的加工工藝是企業(yè)指揮生產(chǎn)的靈魂，產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)方案是產(chǎn)品生產(chǎn)的神經(jīng)。

3 航天器總裝工藝的發(fā)展歷史及面臨的問題

    航天工藝工作是伴隨著我國的航天事業(yè)發(fā)展壯大而發(fā)展的，也經(jīng)歷了一個漫長的過程，80年代初，當(dāng)時的航天工藝技術(shù)水平和工藝管理現(xiàn)狀與航天制造業(yè)對工藝工作的要求還相去甚遠(yuǎn)，為此，原航天工業(yè)部出臺了《航天工藝工作條例》，加強(qiáng)了工藝師隊(duì)伍及工藝體系的建設(shè)，90年代后期，航天工藝技術(shù)及工藝管理隨著航天事業(yè)的迅速發(fā)展而發(fā)展。中國空間技術(shù)研究院也開始了一系列的重大舉措：首先是將航天器總裝集成業(yè)務(wù)從制造總廠剝離出來成立單獨(dú)的部門，受院直接領(lǐng)導(dǎo)。從而使總裝工藝地位得到提升，總裝工藝工作得到進(jìn)一步重視和加強(qiáng)，工藝師隊(duì)伍得到迅速發(fā)展，工藝與設(shè)計(jì)銜接更加緊密，技術(shù)力量不斷加強(qiáng)；隨后又將航天器總體集成與環(huán)境試驗(yàn)業(yè)務(wù)合并，組建了航天器總裝、測試、試驗(yàn)中心，通過業(yè)務(wù)流程再造，使航天器研制管理更順暢，技術(shù)流程更優(yōu)化，為中國空間技術(shù)研究院的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此期間，航天器總裝工藝技術(shù)及工藝管理也從手工編制、文檔管理、現(xiàn)場跟產(chǎn)過渡到數(shù)字化、信息化時期。

    過去的歲月里，負(fù)責(zé)航天器總裝工藝設(shè)計(jì)的科研工作者為我國諸多型號航天器的研制成功付出了心血和智慧，也留下了許多寶貴的技術(shù)財(cái)富和優(yōu)良傳統(tǒng)。但是，在我國航天事業(yè)高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)也不可避免地面臨著許多問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

    3．1 工藝技術(shù)發(fā)展相對滯后，難以滿足航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求

    當(dāng)今的航天制造業(yè)，新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新理論被不斷運(yùn)用，而工藝技術(shù)發(fā)展的落后則會制約航天產(chǎn)品的研制質(zhì)量和效率。在實(shí)際工作中，“重設(shè)計(jì)、輕工藝”現(xiàn)象依然存在，致使設(shè)計(jì)師往往重視文件、圖紙的“紙上談兵”，而忽視科研生產(chǎn)中產(chǎn)品加工及試驗(yàn)過程的實(shí)際情況，最終導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)。這方面，我們是有深刻教訓(xùn)的，采用成熟平臺技術(shù)的型號的失敗，很大一部分就是這方面的原因。

    3．2 缺乏工藝技術(shù)創(chuàng)新和工藝精細(xì)化研究

    雖然以“載人航天”和“探月工程”為代表的一批重大航天工程項(xiàng)目的成功，使我國的航天技術(shù)水平位于世界先進(jìn)行列，但我國的航天科技工業(yè)與制造技術(shù)和世界先進(jìn)水平還有很大差距，我們所取得的成績是依靠社會主義“集中力量辦大事”的制度優(yōu)越件，缺乏經(jīng)濟(jì)競爭力。面對時代新要求和國內(nèi)外發(fā)展態(tài)勢，必須樹立市場競爭意識，發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新精神，大力開展先進(jìn)制造和先進(jìn)工藝技術(shù)的研究。另外，由于產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速發(fā)展，一線技術(shù)人員新老更替加快，存在著工程經(jīng)驗(yàn)不足、技術(shù)沒有完全吃透、工藝技術(shù)文件不完善的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致質(zhì)量事故時有發(fā)生。技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)成熟度雖然不能在短時間內(nèi)完成積累，但是可以通過信息、技術(shù)的快速溝通和響應(yīng)彌補(bǔ)，這也是信息化的工藝技術(shù)工作所起的作用之一。

    3．3 傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)方法和工藝管理方法存在的問題

    在具體的航天器總裝工藝設(shè)計(jì)和工藝管理工作中，過去的傳統(tǒng)方法存在著如下不足：

    a．工藝文檔編制方式落后，工藝標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，導(dǎo)致工藝設(shè)計(jì)效率低；

    b．工藝設(shè)計(jì)流程不優(yōu)化、工藝術(shù)語不規(guī)范，導(dǎo)勁工藝指導(dǎo)性不高；

    c．企業(yè)傳承的工藝技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)不能得到有效管理和利用；

    d．沒有有效的文檔管理和查詢工具，無法進(jìn)行工藝知識的積累和復(fù)用，現(xiàn)場反饋的數(shù)據(jù)和信息缺乏數(shù)據(jù)庫管理；

    e．工藝管理不到位，工藝技術(shù)文件流通不充分，各方信息傳遞不充分，工作進(jìn)度信息、技術(shù)問題處理響應(yīng)速度慢；

    f．標(biāo)準(zhǔn)工藝總結(jié)困難，工藝支撐數(shù)據(jù)缺乏科學(xué)匯總和管理，不能對總裝工作進(jìn)行科學(xué)有效的評估。

    以上的這些缺陷制約著型號科研項(xiàng)目的進(jìn)度、質(zhì)量和成本，已經(jīng)不能適應(yīng)航天器研制新形勢、新任務(wù)、新要求。為了解決這一矛盾，我單位大力加強(qiáng)了信息化的總裝工藝工作，經(jīng)過一段時期的磨合，取得了很好的效果。

4 航天工藝技術(shù)及工藝管理的信息化

    航天工藝技術(shù)是指在航天型號制造、裝配、檢測工作中具有一定技術(shù)含量，對制造裝配過程具有一定促進(jìn)作用的工藝方法。在生產(chǎn)過程中主要體現(xiàn)為：工藝攻關(guān)，工藝優(yōu)化，新技術(shù)、新材料、新方法的采用等。工藝技術(shù)需要以客觀實(shí)體的形式保存下來，一方面真正改進(jìn)工藝過程，另一方面進(jìn)行知識的傳承。工藝設(shè)計(jì)過程管理的基本任務(wù)是應(yīng)用現(xiàn)代管理科學(xué)理論，對各項(xiàng)工藝任務(wù)進(jìn)行計(jì)劃、組織和控制，使之按一定的原則、程序和方法協(xié)調(diào)有效地進(jìn)行。面向產(chǎn)品全生命周期的工藝設(shè)計(jì)與管理，以產(chǎn)品全生命周期的工藝設(shè)計(jì)與管理為核心，動態(tài)管理和設(shè)計(jì)企業(yè)產(chǎn)品加工的工藝過程，為生產(chǎn)提供完善的數(shù)據(jù)體系。

    工藝技術(shù)信息化是從企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)、工藝管理、工藝數(shù)據(jù)集成利用等多個方面滿足企業(yè)信息化建設(shè)的要求。工藝信息化的作用，不僅僅在于用計(jì)算機(jī)代替人工進(jìn)行工藝文件和工藝卡片的編制，共享信息數(shù)據(jù)，提高工作效率，還在于建立協(xié)同工作模式，規(guī)范工藝標(biāo)準(zhǔn)、工藝資源，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)全過程的管理、數(shù)據(jù)分析和工藝流程，并為生產(chǎn)提供準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)，有利于工藝創(chuàng)新研究，提升工藝水平。

    在航天器總裝工藝工作中，要對工藝工作中的各種信息和過程進(jìn)行管理，主要包括管理體系、工藝文件、工藝紀(jì)律、工藝技術(shù)、工藝服務(wù)、工藝師隊(duì)伍等方面。管理體系及對工藝文件的管理是工藝管理中最主要的方面。管理體系以體系文件為基礎(chǔ)，從工藝工作的各方面規(guī)范工作的方法、流程和結(jié)果，優(yōu)秀的管理體系必然具有完備、便于操作的體系文件。大量的各級標(biāo)準(zhǔn)(如國軍標(biāo)、航天部標(biāo)、中國空間技術(shù)研究院院標(biāo)等)是體系文件的重要組成部分，同時，還包括根據(jù)廠、所不同的環(huán)境和條件不斷積累和總結(jié)而形成的具有良好適應(yīng)性的規(guī)范性文件。工藝文件屬于廣義的范疇，主要包括工藝總方案、物料清單、工藝規(guī)程、技術(shù)通知單、工藝文件更改單等各種工藝規(guī)程類和技術(shù)文檔類文件。工藝文件應(yīng)具有完整性、正確性和統(tǒng)一性。

    信息化工藝管理是指利用PDM(Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)系統(tǒng)提供一個數(shù)字化工作平臺來管理產(chǎn)品的各種信息，建立一個并行化的協(xié)作環(huán)境。以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為核心，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和動態(tài)的工作流程的管理。做到有效的信息共享和利用，解決“信息孤島”問題。利用PDM系統(tǒng)進(jìn)行工藝管理的實(shí)現(xiàn)包括三個方面，即工藝規(guī)劃的管理、產(chǎn)品裝配工藝設(shè)計(jì)的管理、工藝過程的管理。基于PDM系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造的全面集成，從根本上改變傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程。借助成熟的CAD／CAM工具軟件(如UG、Pro／Engineer等)，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息完全依托PDM系統(tǒng)向制造過程傳遞，實(shí)現(xiàn)無圖紙的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。

5 航天器總裝工藝信息化建設(shè)目標(biāo)及解決方案

    航天器總裝工藝信息化系統(tǒng)建設(shè)是根據(jù)航天器研制的整體信息化建設(shè)目標(biāo)，結(jié)合工藝信息化需求特點(diǎn)，本著先進(jìn)實(shí)用、集成開放、安全可靠的指導(dǎo)思想，對航天器總裝工藝設(shè)計(jì)、工藝管理等進(jìn)行全面的科學(xué)管理和規(guī)劃。本方案具有以下特點(diǎn)。

    5．1 建立以標(biāo)準(zhǔn)工藝為基礎(chǔ)的工藝設(shè)計(jì)平臺，實(shí)現(xiàn)工藝文件數(shù)字化及成本控制

    航天器總裝數(shù)字化的建設(shè)，除了實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)程、技術(shù)文件、圖紙以數(shù)字化形式到達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場，并實(shí)現(xiàn)按工藝規(guī)程按權(quán)限在線簽署外，還提出了基于標(biāo)準(zhǔn)工藝文件基礎(chǔ)之上的工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)。在工藝設(shè)計(jì)過程中，對于某些裝配加工方法相同、工藝路線相似的工序可以引用標(biāo)準(zhǔn)工藝文件，在其中加入加工數(shù)量、材料、規(guī)格等信息來生成工藝文件。生成的工藝文件反映了庫房物料、耗材等成本信息，因而也實(shí)現(xiàn)了工藝設(shè)計(jì)階段的成本控制。

    此外，為了提高工藝設(shè)計(jì)效率，提高工藝文件的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，還提供工具化的工藝編輯平臺，包括表格定義、工藝類型管理、典型工藝管理、工藝資源管理、工藝簡圖繪制等功能組件的工具。

    5．2基于面向?qū)ο蟮墓芾硭枷?，進(jìn)行有效的工藝數(shù)據(jù)管理

    航天器總裝工藝信息種類繁多，主要包括裝配加工工藝信息、工藝定額信息以及工程管理信息等，通過基于面向?qū)ο蟮乃枷?，將所有工藝信息圍繞型號對象進(jìn)行有機(jī)的組織。在工藝信息合理組織的基礎(chǔ)上，通過快速有效的歷史工藝文檔檢索和查詢手段，實(shí)現(xiàn)工藝信息的借用和復(fù)用。

    5．3采用項(xiàng)目管理的理念，實(shí)現(xiàn)工藝任務(wù)的自動分派和工藝過程的可控

    針對航天器的工藝設(shè)計(jì)和總體裝配任務(wù)，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃流程建立工藝路線代號與工作任務(wù)的對應(yīng)關(guān)系，自動產(chǎn)生任務(wù)分派，實(shí)現(xiàn)技術(shù)流程和計(jì)劃流程的統(tǒng)一。另外，對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制和管理，對項(xiàng)目完成情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，為企業(yè)的績效管理提供依據(jù)。

   6 航天器系統(tǒng)集成工藝技術(shù)方案

    航天器總裝信息化工藝設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案采用面向產(chǎn)品全生命周期的CAPP／PDM系統(tǒng)，從產(chǎn)生工藝的設(shè)計(jì)過程開始，對工藝設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行有序的符合企業(yè)規(guī)則的管理，形成完整有序的工藝設(shè)計(jì)管理流程。在計(jì)算機(jī)環(huán)境下讓企業(yè)的工藝數(shù)據(jù)流在網(wǎng)絡(luò)上規(guī)則有序地流動，為各個相關(guān)部門所用。

    航天器總裝CAPP／PDM集成系統(tǒng)以大型數(shù)據(jù)庫Oracle為底層支撐，用Java語言開發(fā)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用B／S模式和C／S模式相結(jié)合，標(biāo)準(zhǔn)的J2EE結(jié)構(gòu)。采用主動發(fā)布BOM信息方式，目前建設(shè)成的系統(tǒng)包括七大功能子系統(tǒng)：系統(tǒng)管理、生產(chǎn)計(jì)劃管理、工藝數(shù)據(jù)管理、現(xiàn)場生產(chǎn)管理、總裝物資管理、現(xiàn)場信息查看、虛擬裝配數(shù)據(jù)管理。實(shí)現(xiàn)了工藝路線和工藝規(guī)程編制完成后自動生成物料配套清單、工裝明細(xì)表、材料定額、工藝路線匯總表等各種工藝匯總數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了各類設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)文件和生產(chǎn)BOM表的信息化傳遞、反饋和簽署。并提供報(bào)表格式自定義功能，能滿足不同部門對工藝數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和應(yīng)用需求。

7 航天工藝信息化技術(shù)發(fā)展展望

    長期以來，對CAPP的定義是Computer Aided Process Programing，即計(jì)算機(jī)輔助編制工藝規(guī)程，隨著生產(chǎn)發(fā)展要求和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對于CAPP發(fā)展定位的含義變?yōu)镃omputer Automatic Product Planning，即基于計(jì)算機(jī)的自動化產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)劃。

    總體來說，CAPP在國內(nèi)大體經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：第一代產(chǎn)品：基于智能化專家系統(tǒng)思想開發(fā)的CAPP系統(tǒng)。這種思想過分強(qiáng)調(diào)工藝決策、編制的自動化，而忽視了工藝工作的復(fù)雜性和個性化，所以注定只能作為學(xué)術(shù)研究，很難將其實(shí)際推廣應(yīng)用。第二代產(chǎn)品：基于低端數(shù)據(jù)庫(FoxPro等)開發(fā)的CAPP系統(tǒng)。重視了工藝是以數(shù)據(jù)為主要管理對象，但限于開發(fā)技術(shù)和開發(fā)工具，軟件實(shí)用性差，做不到“所見即所得”的編寫工藝，并且與基于大型數(shù)據(jù)庫的企業(yè)管理系統(tǒng)集成困難，數(shù)據(jù)難以利用。第三代產(chǎn)品：基于AutoCAD或自主(CAD)圖形平臺開發(fā)的CAPP系統(tǒng)。在CAD環(huán)境中開發(fā)CAPP系統(tǒng)，以圖形為研究、管理對象，所以僅僅能夠完成工藝卡片的編制工作，大量的工藝數(shù)據(jù)很難提取、處理和共享，對企業(yè)其它部門效率的提高沒有貢獻(xiàn)，對于系統(tǒng)的企業(yè)信息化建設(shè)作用不大。第四代產(chǎn)品：基于數(shù)據(jù)庫開發(fā)、注重?cái)?shù)據(jù)的管理與集成的綜合式平臺類CAPP系統(tǒng)。綜合了前三代產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)和長處，代表了現(xiàn)代CAPP技術(shù)的主流發(fā)展方向，受到國內(nèi)大中型企業(yè)的廣泛認(rèn)可，事實(shí)也證明這種CAPP系統(tǒng)是企業(yè)信息化建設(shè)的基石。當(dāng)前CAPP／PDM技術(shù)正朝著協(xié)同設(shè)計(jì)、分布實(shí)施的方向發(fā)展，是一個集任務(wù)管理、工藝設(shè)計(jì)、評審管理、版本及發(fā)放管理、文檔管理等功能于一體的復(fù)雜的設(shè)計(jì)和管理體系。

    目前，工程化的CAPP技術(shù)的發(fā)展趨勢有如下幾個特征：

    a．完全基于網(wǎng)絡(luò)大型數(shù)據(jù)庫開發(fā)；

    b．通用的平臺、開放的體系結(jié)構(gòu)；

    c．多種二次開發(fā)手段；

    d．交互式與智能化模塊的結(jié)合；

    e．各種工藝設(shè)計(jì)資源的有效共享和智能化利用；

    f．有效利用3D模型、工藝流程可視化和工藝流程優(yōu)化分析；

    g．產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)準(zhǔn)備、制造的全面集成；

    h．工藝設(shè)計(jì)、工藝管理、工藝數(shù)據(jù)的集成應(yīng)用。

    自從本單位建成基于CAPP／PDM的總裝看板生產(chǎn)系統(tǒng)以來，已經(jīng)向航天器數(shù)字化研制邁開了一大步，系統(tǒng)經(jīng)歷了試運(yùn)行、自適應(yīng)、不斷完善到在型號中應(yīng)用，已經(jīng)取得了很好的效果。相信隨著信息化的航天器總裝工藝技術(shù)和管理的成熟利用和發(fā)展，會使航天器的研制效率更高、質(zhì)量問題的發(fā)生概率更低，從而為迎接航天新發(fā)展提供有力的技術(shù)保障。