伺服機(jī)構(gòu)產(chǎn)品化工作實(shí)踐

◎北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所 鄭湘萍 鄭繼貴 付寧 田勝利

近年來(lái)，中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院不斷深入推進(jìn)新體系建設(shè)，產(chǎn)品創(chuàng)新是其中的重要內(nèi)容，也是適應(yīng)高密度發(fā)射、提升自主創(chuàng)新能力的需要，可有效規(guī)范產(chǎn)品管理、提高產(chǎn)品質(zhì)量。深入推進(jìn)產(chǎn)品化工作，對(duì)產(chǎn)研一體化的伺服產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)研究所跨越式發(fā)展具有重要意義。

北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所在航天型號(hào)的牽引下，堅(jiān)持走通用化、系列化和組合化的產(chǎn)品創(chuàng)新道路，開(kāi)發(fā)了近50種伺服機(jī)構(gòu)單機(jī)級(jí)以上產(chǎn)品和300余種伺服動(dòng)力、控制和測(cè)量單元級(jí)產(chǎn)品，形成了較為完善的伺服產(chǎn)品體系。近年來(lái)，研究所在“三化”基礎(chǔ)上開(kāi)展面向產(chǎn)品市場(chǎng)化、成熟化的工作，重點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)制度體系建設(shè)、產(chǎn)品型譜管理、產(chǎn)品貨架管理、產(chǎn)品成熟度提升及定型管理等方面進(jìn)行了深入研究和實(shí)踐。

一、標(biāo)準(zhǔn)制度體系建設(shè)

研究所按照“系統(tǒng)策劃，急用先行，試點(diǎn)推進(jìn)，逐步完善”的思路，根據(jù)實(shí)際需求建立產(chǎn)品體系、保障體系和標(biāo)準(zhǔn)制度體系，固化管理經(jīng)驗(yàn)和成果，以支撐后續(xù)產(chǎn)品化工作順利開(kāi)展。

標(biāo)準(zhǔn)制度體系是型譜管理、產(chǎn)品管理和配套保障條件落實(shí)的有力保障。研究所對(duì)標(biāo)中國(guó)航天科技集團(tuán)公司和研究院科研生產(chǎn)管理評(píng)估手冊(cè)中的產(chǎn)品評(píng)估要素，對(duì)產(chǎn)品化工作進(jìn)行全面策劃，制定了研究所產(chǎn)品化工作管理辦法，初步形成較為協(xié)調(diào)完備的產(chǎn)品化標(biāo)準(zhǔn)制度體系框架（見(jiàn)圖1）；編制了《伺服產(chǎn)品代號(hào)編制規(guī)定》等多項(xiàng)產(chǎn)品化相關(guān)管理要求，確保產(chǎn)品化工作有章可循。

圖1 精密機(jī)電控制設(shè)備研究所產(chǎn)品化標(biāo)準(zhǔn)制度體系框架

二、產(chǎn)品型譜管理

2011年，研究所對(duì)伺服組成產(chǎn)品型譜開(kāi)展研究，編制了《伺服產(chǎn)品型譜管理要求》，明確了部門(mén)職責(zé)、管理流程、型譜的發(fā)布和審查要求以及型譜產(chǎn)品的選用要求等。

伺服產(chǎn)品型譜按照伺服機(jī)構(gòu)型譜、伺服組成產(chǎn)品型譜2個(gè)層次來(lái)管理，前者納入航天科技集團(tuán)型譜，目前共有16種；后者由研究所自主管理，目前已完成25類(lèi)產(chǎn)品型譜簡(jiǎn)表。

產(chǎn)品型譜是產(chǎn)品工程的頂層規(guī)劃和核心，而確定某類(lèi)產(chǎn)品的命名和代號(hào)編制規(guī)則，使產(chǎn)品代號(hào)能夠體現(xiàn)產(chǎn)品最本質(zhì)的特征，是編制產(chǎn)品型譜的重要環(huán)節(jié)。研究所基于“總結(jié)過(guò)去，支撐現(xiàn)在，引領(lǐng)未來(lái)，平穩(wěn)過(guò)渡”的原則，確定伺服產(chǎn)品型譜代號(hào)由名稱代號(hào)、系列代號(hào)和特征代號(hào)3個(gè)必備字段和1個(gè)可選字段（輔助代號(hào)）組成。其中名稱代號(hào)繼承了原產(chǎn)品代號(hào)，為必備字段；系列代號(hào)表示產(chǎn)品系列，為必備字段；特征代號(hào)由3～4個(gè)字段組成，反映產(chǎn)品的主要特征參數(shù)，為必備字段；輔助代號(hào)為可選字段。

三、產(chǎn)品貨架管理

研究所在開(kāi)展伺服組成產(chǎn)品型譜研究的同時(shí)，對(duì)伺服產(chǎn)品貨架管理進(jìn)行了研究，編制了《伺服產(chǎn)品貨架管理要求》，規(guī)范了伺服貨架產(chǎn)品的提出、選用、技術(shù)狀態(tài)控制以及生產(chǎn)管理和質(zhì)量管理等要求。

研究所按照伺服貨架產(chǎn)品分層管理要求，在“長(zhǎng)征”五號(hào)和“長(zhǎng)征”七號(hào)運(yùn)載火箭伺服系統(tǒng)研制之初就充分貫徹產(chǎn)品化要求，以實(shí)現(xiàn)最大限度的共用。對(duì)4種伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行了統(tǒng)籌策劃，最終實(shí)現(xiàn)了基于貨架產(chǎn)品選用的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在開(kāi)展“長(zhǎng)征”三號(hào)甲系列運(yùn)載火箭配套伺服機(jī)構(gòu)定型工作中，以SBB-3C柱塞泵為試點(diǎn)產(chǎn)品，在產(chǎn)品需求分析和定型工作策劃時(shí)貫徹了貨架管理要求，從毛坯預(yù)制件、通用零（組）件、伺服單元產(chǎn)品3個(gè)層次上進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。

四、產(chǎn)品成熟度定級(jí)和定型管理

針對(duì)伺服產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)和小批量生產(chǎn)、高密度發(fā)射的要求，為確保發(fā)射成功及產(chǎn)品長(zhǎng)壽命、高可靠要求，快速提升產(chǎn)品成熟度，研究所在伺服產(chǎn)品成熟度等級(jí)認(rèn)定管理方面進(jìn)行了探索和實(shí)踐，細(xì)化了伺服產(chǎn)品成熟度定級(jí)工作要求（見(jiàn)表1），編制了伺服機(jī)構(gòu)產(chǎn)品成熟度定級(jí)評(píng)估提示單和定級(jí)評(píng)審文件模板，制定了伺服產(chǎn)品等級(jí)認(rèn)定流程（見(jiàn)圖2），通過(guò)產(chǎn)品狀態(tài)基線清理、編制三類(lèi)關(guān)鍵特性表、建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)包、單點(diǎn)故障和薄弱環(huán)節(jié)分析等工作對(duì)伺服產(chǎn)品進(jìn)行成熟度定級(jí)。

表1 伺服產(chǎn)品成熟度等級(jí)細(xì)化要求

研制階段產(chǎn)品成熟度等級(jí)產(chǎn)品成熟度等級(jí)名稱 伺服產(chǎn)品成熟度等級(jí)認(rèn)定主要工作要求3級(jí)飛行產(chǎn)品（試樣飛行前產(chǎn)品）產(chǎn)品初次研制2、 三類(lèi)關(guān)鍵特性在2級(jí)定級(jí)的基礎(chǔ)上完善了清單，重點(diǎn)如關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸和形位公差、頻率特性、密封部位要求、多余物控制環(huán)節(jié)要點(diǎn)、電機(jī)碳刷和換向器磨合面積、電位計(jì)電刷成型質(zhì)量、伺服閥彈簧管剛度及局部圓角加工質(zhì)量、電氣連接可靠性、關(guān)鍵部位擰緊力矩值、對(duì)外協(xié)單位提出過(guò)程質(zhì)量控制要求等，功能性能數(shù)據(jù)包括產(chǎn)品靜態(tài)、穩(wěn)態(tài)、頻率特性和主要能源參數(shù)等接口數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包含原材料、元器件和成品件等；3、 以數(shù)據(jù)表格形式提供產(chǎn)品關(guān)鍵特性實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、功能和性能的地面模擬飛行環(huán)境驗(yàn)收與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及飛行數(shù)據(jù)記錄項(xiàng)要求及表格格式4級(jí)試樣一次飛行考核產(chǎn)品1、經(jīng)過(guò)1次實(shí)際飛行考核，證明滿足飛行應(yīng)用要求；2、 關(guān)鍵特性參數(shù)經(jīng)飛行驗(yàn)證沒(méi)有發(fā)生相關(guān)質(zhì)量問(wèn)題，發(fā)生的非關(guān)鍵特性參數(shù)質(zhì)量問(wèn)題已歸零，有應(yīng)對(duì)措施并經(jīng)驗(yàn)證；3、 提供產(chǎn)品功能和性能的飛行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)分析報(bào)告，完善生產(chǎn)和飛行數(shù)據(jù)表格格式重復(fù)生產(chǎn)和使用5級(jí)試樣多次飛行考核產(chǎn)品1、 經(jīng)過(guò)至少3次實(shí)際飛行考核，完成飛行遙測(cè)數(shù)據(jù)分析報(bào)告，并完成A、C、D組考核；2、發(fā)生的非關(guān)鍵特性參數(shù)質(zhì)量問(wèn)題已歸零，有應(yīng)對(duì)措施并經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證；3、 產(chǎn)品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、關(guān)鍵特性包含多次飛行數(shù)據(jù)和歸零措施，功能和性能的地面測(cè)試與飛行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)分析完整定型和設(shè)計(jì)改進(jìn)6級(jí) 三級(jí)定型產(chǎn)品1、 產(chǎn)品技術(shù)文件完善齊套，工藝和過(guò)程控制文件能保證產(chǎn)品重復(fù)生產(chǎn)，滿足定型要求；2、對(duì)所有在研、飛行相關(guān)的質(zhì)量問(wèn)題歸零工作進(jìn)行了復(fù)查；3、 產(chǎn)品數(shù)據(jù)包中對(duì)多次飛行的產(chǎn)品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和要求值的固化，對(duì)產(chǎn)品關(guān)鍵特性參數(shù)的多次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，對(duì)要求值和驗(yàn)證方法進(jìn)行了固化，并固化了功能和性能指標(biāo)；4、 完成鑒定試驗(yàn)，補(bǔ)充了產(chǎn)品研制、成熟度提升過(guò)程中所有更改、增加及驗(yàn)證結(jié)果數(shù)據(jù)，補(bǔ)充了定型過(guò)程中進(jìn)一步開(kāi)展的試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)，形成最大環(huán)境適應(yīng)性數(shù)據(jù)和極限能力數(shù)據(jù)，積累了功能和性能的多次地面測(cè)試以及飛行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，多次的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)已進(jìn)行比對(duì)分析，產(chǎn)品數(shù)據(jù)包中固化了產(chǎn)品生產(chǎn)及飛行數(shù)據(jù)記錄項(xiàng)、比對(duì)要求及表格格式；5、 確定了要建立成功數(shù)據(jù)包絡(luò)線的參數(shù)，形成信息化的數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)始積累各項(xiàng)數(shù)據(jù)；6、利用已開(kāi)展的地面和飛行考核數(shù)據(jù)進(jìn)行了產(chǎn)品可靠性評(píng)估

圖2 伺服產(chǎn)品等級(jí)認(rèn)定流程圖

按照上述要求，研究所已完成“長(zhǎng)征”三號(hào)甲系列運(yùn)載火箭伺服產(chǎn)品的5級(jí)成熟度認(rèn)定及“長(zhǎng)征”五號(hào)和“長(zhǎng)征”七號(hào)運(yùn)載火箭伺服產(chǎn)品的1級(jí)成熟度認(rèn)定。

伺服產(chǎn)品定型工作以“長(zhǎng)征”三號(hào)甲運(yùn)載火箭產(chǎn)品為主線，同時(shí)兼顧“長(zhǎng)征”三號(hào)乙、丙運(yùn)載火箭等型號(hào)。確定伺服單元產(chǎn)品定型需要編制產(chǎn)品需求分析報(bào)告和產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型策劃報(bào)告。完成了27種單元產(chǎn)品的產(chǎn)品需求分析和設(shè)計(jì)定型工作策劃，從產(chǎn)品名稱與產(chǎn)品代號(hào)、產(chǎn)品研制任務(wù)來(lái)源和應(yīng)用背景需求、產(chǎn)品用途、組成及主要技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品研制應(yīng)用情況、產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)基線說(shuō)明、初始識(shí)別的產(chǎn)品成熟度、需補(bǔ)充開(kāi)展的工作以及計(jì)劃安排等方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述。編寫(xiě)了需開(kāi)展試驗(yàn)的試驗(yàn)大綱，同時(shí)明確了開(kāi)展試驗(yàn)產(chǎn)品的批次和投產(chǎn)的相關(guān)要求。目前，部分產(chǎn)品已完成定型試驗(yàn)。