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航天科学和技术公司年度数字化标杆发布,航天科技(science and technology卡塔尔五院502所开展飞轮产物设计升级促品质晋
2020-03-17 81

《黄帝内经》有“圣人不治已病治未病”,强调“防”重于“治”的理念。航天科技集团五院502所对待产品质量的态度亦如此。

近年来,中国航天始终在空间发展快车道上飞速前行,航天技术应用不断深入,面临着国际竞争态势日益严峻、所涉技术复杂程度日益增加、型号任务日益密集等形势。

航天科技五院502所国产化小型化长寿命飞轮驱动线路产品作为一个单机产品,虽然只是一个小小的工作单元。然而,它的质量往往决定着整个航天大系统任务的成败。为此,该所在产品设计之初,便将现代转型期的“并行化、市场化、国际化”的产业化理念融入其中,把质量意识贯穿到产品的各个角落,用“航天匠心”把产品做精做细。

在全世界制造企业都快步向高端制造领域迈入的背景下,中国航天科技集团公司所属各单位也在积极利用信息技术手段,搭建数字化设计、仿真、研制生产、试验与评估平台,在提升效率的同时,确保产品的安全和高质量。

截至目前,该所已实现该初正样产品近200台交付,在轨稳定运行30余台,未出现一例质量问题。这一骄人成绩的取得正是得益于该所4年来从“治未病”做起,在管理、设计、生产、测试等方面的质量管控上下足了功夫,并通过不断升级,提升产品质量的可靠性。

近日,集团公司14个数字化项目脱颖而出,成为2015年度科研生产数字化标杆。

施防病于未然之功

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该所国产化小型化长寿命飞轮驱动线路产品是北斗导航重大技术攻关项目成果,在可靠性和寿命方面优于进口产品,现已广泛应用于导航、通信、遥感各大平台及深空探测等卫星。

一院:IPT引领航天型号研制水平迈上新台阶

为了让这一拳头产品“绿树长青”,该所在产品功能性能的设计上与国际产品对标。同时,研制人员采用“并行设计”思想,对不同规格产品同期设计,并梳理出不同型号的试验条件包络,同期进行试验验证。这样不仅保证了研制节点,还通过“并行设计”及时发现设计中的疑点问题和共性问题,从设计源头上保证产品设计的可靠性和通用性。

一院航天产品三维数字化工程研制体系建设与实践,连续5年被集团公司评为数字化标杆工程。

靠着“咬定问题不放松,航天责任在心中。升级验证浑不怕,只要质量得保证”的工作作风,经过一项项关键技术攻关,该所于2013年顺利完成飞轮驱动线路产品正样设计定型工作,3个系列产品同期转入型号研制阶段。

该院以长征七号和长征十一号火箭为试点,开展航天产品三维数字化工程研制体系建设与实践项目,结合型号实际研制工作开展了系统性研究,持续探索出一套数字化工程研制体系,形成了数字化研制模式和工作流程,增强了各专业、各系统协调和信息交流的有效性,节约研制成本,加快研制进度,使该院的数字化应用水平达到国内先进水平。这将引领和带动航天型号工程研制水平迈上新台阶,为集团公司型号产品数字化研制提供范例。

在转入型号研制的初期,研制团队成员继续深入一线,交流沟通,开展了多次工艺和设计的走访调查,梳理总结出薄弱环节50余项。在2015年顺利交付100余台基础上,该所又对产品进行了升级工作,将存在问题隐患的环节逐一进行完善落实。截至今年6月底投产产品90余台,质量控制良好,生产流程更为顺畅。

五院西安分院:数字化平台造就有效载荷高效“管家”

做产品健康管理之事

以“适度超前”为原则,以满足未来10~15年信息化需求为目标,五院西安分院搭建了有效载荷产品数字化科研生产体系与能力平台,该平台是一个占地面积600平方米、几百台数据处理机可同时开展工作的超大型数据中心。

在航天产品研制时间紧、任务重、批量小、品种多等多种因素制约下,如何在保证产品功能性能的前提下进行健康管理?从设计角度出发,就是“复杂的事情简单化,简单的事情流程化,流程的事情自动化”,把生产和测试人员从繁琐重复的工作中解脱出来,使之有更多的精力投入到产品健康管理工作中来。

西安分院通过模型库的建设与应用,建立了核心信息资源的“智库”,实现了知识分享和积累。同时,西安分院建立了面向型号项目的信息管理系统,为每个型号建立全生命周期的信息载体。此外,早已成熟应用于多个型号上的AVIDM系统,也在逐步地升级完善。

200多台产品的交付,过程中伴随着测试人员多少个日日夜夜的辛劳,所以测试人员最了解生产测试试验流程。为让测试人员认识到服务于产品使自己受益的理念,近年来,团队领导鼓励测试人员参加所内小发明、小创造、小设计、小革新、小建议的“五小”论文评比。

2015年,该平台已在62个型号及宇航能力产品中得到全面应用,支撑了载荷产品单机交付能力和分系统交付能力的大幅提升。

测试人员在比赛中多次获奖,在保证产品质量的同时促进了测试人员自身的成长。比如,测试人员2017年的“五小”成果是对测试设备软件的改造升级,设备改造后,产品试验过程中没有人为干预,实现了环境试验全过程测试自动化,避免了人为误操作带来的风险,产品生产可靠性上了一个台阶。

五院载人航天总体部:协同设计平台在航天器设计中大显身手

日前,该所飞轮驱动线路再次完成升级工作,在保证可靠性基础上,提高了产品电磁兼容特性,推动了国产化器件替代进程;在可制造性方面,增加产品防差错设计、减少加工工序、优化流程等多项举措,降低了产品的研制复杂性,提高了研制效率,成为飞轮驱动线路升级进程中的又一里程碑。

五院载人航天总体部“基于模型的系统方案协同设计平台”项目是集团公司首个基于模型的系统工程方向数字化标杆项目。该平台主要利用需求模型和功能逻辑模型两类模型来支持航天器系统方案的设计和技术状态管理。

“打铁还需自身硬”,该所还将在典型单机产品的质量保证和流程优化上下苦工,不断打造品牌产品,用传统“治未病”的理念引导产品设计升级工作,以产品质量第一为己任,施防病于未然之功,做产品健康管理之事,为航天零缺陷的终极理念保驾护航。 来源:航天科技网站

目前,五院载人部已完成了平台基础环境搭建,并在空间站、月球探测、飞船返回舱等型号开展了应用,取得了良好的效果。此外,基于模型的系统工程方法相对于传统的系统工程方法在工作方式上有很大变化,后续还将加强对设计人员基于模型系统工程思想的培训,促进设计思想观念的转变。

一院一部:DSPM平台为设计转型搭建桥梁

一院一部10室大力开展核心参数类专业设计仿真平台的建设工作。目前,平台具备了囊括总体、气动力、弹道、制导、控制、载荷、气动热等多个参数类专业为一体的集中设计分析能力。

DSPM平台的建设着眼于型号设计过程中的具体流程,并针对每类特定的流程将其封装成专门的设计工具。目前,该平台已经在型号小回路设计过程中发挥了重要作用。

DSPM平台后续将朝着专业深耕、专业横牵、专业拓展、专业协同四个方面发展,其建设和应用将有助于促使传统的总体设计过程从粗犷型包络设计向精细化概率设计转变,从以文件为核心的串行设计向以模型为核心的并行设计转变。

16所:快速设计系统提升效率拓市场

16所基于知识和流程的产品快速设计系统,以“知识+流程”的研发模式转型为管理牵引,以集成信息化平台促进管理落地为建设思路,按照流程规范保证设计规范、知识支撑保证设计正确、工具支持保证快捷高效的建设路径,按照知识化、平台化、标准化的理念,分产品层面和业务层面构建了快速设计体系。

该系统的应用使设计师编制文件报告的时间缩短了50%以上,某产品从方案到原理样机的实现时间由以前的一年缩短到4个月,有力地支撑了市场开拓工作。

805所:全数字仿真验证平台为探月三期铺路

805所探月三期对接与样品转移机构全数字仿真验证平台是涉及机构、结构、电气、控制、热力等11个专业的多学科耦合分析平台,具备仿真分析自动化、数据交互自动化、学科耦合自动化、性能考核自动化等显著优势。

在探月三期对接试验策划中,该所梳理出62组工况用于产品性能测试,并同步完成仿真预示。在探月三期对接性能考核中,采用虚拟试验平台代替物理试验,完成对接随机分析,在实现对产品可靠性进行充分有效评估的同时,大幅缩短了研制周期,压缩了试验成本,带来较为可观的质量效益和经济效益。

一院一部:试验与评估系统构造飞行器“真实训练场”

飞行试验往往更关注飞行器本身的性能,而忽略验证在真实空间环境和对抗背景下的表现。为此,一部积极引入体系仿真技术,着力构建飞行器空间对抗体系仿真试验与评估系统,通过模拟各种场景,展开不同飞行器的部署,构建清晰逼真的场景,为飞行器空间遨游打造最真实的场景。有了这个系统,研制人员可以在型号研制阶段随时将研究成果置入其中,通过仿真试验来检验飞行器的各种性能和应对情况,从而及时修正设计中的不足,优化方案;同时,仿真系统还提供了效能评估工具,评估飞行器的综合表现,有力支撑了型号研制和模拟飞行的各个环节。

五院:MES系统融入航天器智能制造

五院面向不同的生产模式,深入开展了多专业MES系统平台的建设和应用工作,在529厂、504所、508所、总环部等形成了独具特色的MES系统应用。

该院根据智能工厂建设规划,结合航天型号多品种小批量等特点,针对生产车间不同的生产特点,通过与AVIDM、物资管理、三维工艺、计划调度等系统集成,实现生产的快速准备。在此基础上,该院分别开展机械加工、装配、电子装联、单机和总装专业MES建设,以满足不同特点车间生产管理的要求。MES系统实现了对现场设备的数据实时采集和运行监控。

后续,该院MES系统将进一步完善智能调度排产功能,全面开展车间自动化设备集成和车间物联网建设,推动节拍控制、可视化物流的现场应用,打造航天器数字化制造中心。

7416厂:保证系统助力发动机装配安全高质量

四院7416厂某重点型号产品装配过程中所使用的5.4万个数据,由“固体发动机装配过程安全质量保证系统”进行识别、检查、校验、管理,使该型号配套正确率达100%;生产准备时间减少约67%;计划调整率降低20%。

该厂利用信息系统对发动机装配的5大关键工步10类质量过程进行有效控制,实现了生产过程质量数据全面采集、管理,系统自动提取配套信息,实时采集零部件信息,自动核对关键信息,有效预防质量问题的发生,并便于查询、追溯,实现对关键作业过程进行多媒体记录,自动生成质量原始记录和质量评估报告,多维度辅助质量评审等。

101所:管理系统为发动机测试提供“最强大脑”

自2012年6月建成并开始服役于动力系统试验台,101所液体火箭发动机试验管理系统已顺利完成了长征五号、长征六号、长征七号火箭3个型号、8个模块共计12次动力系统热试车任务。它像一个“超级大脑”,首次将测量系统、控制系统、摄录像系统、箭上测控系统及附加系统等参数信息集中展现在试验指挥员的面前。

液体火箭发动机试验管理系统是新一代运载火箭动力系统试验台9大工艺系统的数据中枢,为新一代运载火箭各模块进行动力系统试验提供数据集中管理、实时传输显示和判读的技术支持服务。

该试验管理系统突破了若干项关键技术创新,并使各级参试领导与设计人员远离危险试验区域实时指挥协调整个试验过程。该所将以此为契机,实现基于所、院、集团三级试验网络的远程试验集成指挥管理系统,为大型试验数字化协同工作提供支撑。

五院通信卫星事业部:一体化测试系统为型号研制添翼

卫星一体化集成测试系统利用数字化手段,建立起了从卫星设计数据管理到测试设计、测试实施、测试结果评价的全数字化通用业务平台,实现了航天器综合测试各业务环节的一体化。该系统于2009年启动建设,目前已经完成了两期共10余个子系统的建设工作。目前,该系统的三期建设正在紧锣密鼓地进行中。

该系统在玻利维亚通信卫星研制中实现首次全周期应用,将整星AIT时间缩短了55天。迄今为止,该系统已成功应用于12颗卫星的研制,将测试效率提升了30%以上,低层次质量问题数量减少90%以上,并助力测试队伍由原来的14人减少到6人,推动了航天器测试模式的数字化变革,在增强我国通信卫星国际竞争力的同时,每年还可创造上千万元的经济效益。

802所:AVIDM5系统打通设计、工艺、制造的“任督二脉”

10多年前,802所从基础网络建设起步,陆续建立了物资、资产、财务、计划、MES等信息系统,提高了企业的运行效率。2013年,该所启动AVIDM5项目,目前已成功上线并在产品型号中推广使用,实现了业务与信息化深度融合,打通了设计、工艺、制造的“任督二脉”。

AVIDM5的建立,解决了工艺、生产调度人员数据重复录入问题,减少工艺师30%的工作量;科研生产管理部门直接减少了一个专职BOM维护岗位;基础库选型的方式,提升了物资通用化程度,加快了库存消化。同时,该所结合AVIDM5系统的建设,规范业务流程,促进电子数据的标准化和规范化管理,为产品“通用化、标准化、模块化”的深入推进奠定了基础。

八院:一体化管理系统有效提升科研生产能力

2007年,八院以149厂和804所为试点单位开展科研生产管理系统建设,2012年底,全院10家生产类单位全面上线应用。如今,该院在集团公司内率先实现了基于统一平台的科研生产业务全覆盖,将全院军品单位的生产计划、物资管理、质量检测等管理活动集中在同一平台上,从而缩短了产品研制和生产周期,提高了产品质量,降低了产品成本。

该院各单位通过科研生产管理系统的建设和应用,实现了全院计划与物资的精细化管理,实现了车间作业管理及可视化应用,实现了元器件检测的集中管理,实现了财务业务的一体化,为该院形成设计制造一体化新格局奠定了基础。

北京11所:搭建平台实现多地跨单位协同设计生产

北京11所通过实施“基于MBD的多站点设计生产协同”项目,实现了所内各专业设计之间、厂所设计与工艺之间的数字化协同研制工作,提升了数字化技术在型号研制中的应用水平。

目前,该所已实现一个新型号发动机三维模型受控下厂,两个型号发动机总装模型受控,多个型号质疑单的跨院电子审签。

数字化技术的应用为该所全面实现氢氧火箭发动机研制“虚拟化”、“协同化”提供了有力支撑,为实现企业资源的共享和信息的充分流动,降低了资源成本和研发周期,为推动技术创新、管理创新和工作模式的变革奠定了坚实基础。 来源:航天科技网站

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