數(shù)字化條件下航天產(chǎn)品工藝文件管理標(biāo)準(zhǔn)的適用性研究

湯中恒 李建華 馮春霞 毛堅(jiān)英 魏冬邦

（中國航天科技集團(tuán)九院七〇四所， 北京， 100076）

工藝標(biāo)準(zhǔn)化是規(guī)范和簡化工藝設(shè)計(jì)與管理的基礎(chǔ)性工作， 通過工藝標(biāo)準(zhǔn)化可以保障產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性。 對(duì)于典型產(chǎn)品來說， 可以減少重復(fù)性工作量， 規(guī)范工作程序， 提高產(chǎn)品研制過程的工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量， 縮短工藝準(zhǔn)備時(shí)間， 優(yōu)化工藝裝備配置。

航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《航天產(chǎn)品工藝文件管理制度》 是航天企業(yè)組織科研生產(chǎn)的基本技術(shù)管理制度， 是技術(shù)管理的重要支撐標(biāo)準(zhǔn)之一， 規(guī)范了航天產(chǎn)品研制的工作程序， 提高了研制過程的工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量[1]。

近年來， 以結(jié)構(gòu)化工藝為核心的數(shù)字化工藝的迅猛發(fā)展， 將制造過程中所需的人、 機(jī)、 料、 法、環(huán)等要素， 以樹狀結(jié)構(gòu)的方式組織起來， 可對(duì)工序進(jìn)行串行、 并行、 多路徑等流程規(guī)劃， 體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化、 協(xié)同化工藝設(shè)計(jì)理念， 大幅提高了航天產(chǎn)品生產(chǎn)過程中設(shè)計(jì)和制造的管理水平。 數(shù)字化工藝文件脫離了卡片模板的限制， 而是以顆?；?模塊化、精準(zhǔn)化且能被計(jì)算機(jī)直接解構(gòu)的工藝數(shù)據(jù)， 直接用來指導(dǎo)工人操作和組織生產(chǎn)。 面對(duì)全新的航天生產(chǎn)組織模式和工藝文件形式， 需要對(duì)現(xiàn)行航天工藝文件管理標(biāo)準(zhǔn)再次開展適用性研究。

1 概述

1.1 數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

a） 工藝數(shù)據(jù)顆?；?。工藝數(shù)據(jù)顆粒化是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化工藝的基礎(chǔ)， 將指導(dǎo)工藝生產(chǎn)的工藝數(shù)據(jù)分解成顆粒單元。 工藝數(shù)據(jù)的顆粒度由系統(tǒng)能解析的最小數(shù)據(jù)單元決定， 包括以下3 類： ①屬性： 用于描述被管理對(duì)象的集合， 可以直接被系統(tǒng)精準(zhǔn)解析。 ②對(duì)象： 指對(duì)象數(shù)據(jù)庫中管理中的模型、 圖紙、 工藝、 設(shè)備、 刀具、 物料等， 可以精準(zhǔn)地被數(shù)字化平臺(tái)解析。 ③數(shù)據(jù)集： 指在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化工藝內(nèi)存放工藝需求數(shù)據(jù)文件的集合， 需借助第三方平臺(tái)進(jìn)行查看。

b） 工藝流程模塊化。數(shù)字化工藝將工藝數(shù)據(jù)顆粒單元以固化的流程進(jìn)行組織， 最終將所有工藝數(shù)據(jù)顆粒單元以樹狀結(jié)構(gòu)的方式組織起來，其主要流程包括： 工藝路線編制， 材料定額編制， 創(chuàng)建專業(yè)工藝， 創(chuàng)建工序， 創(chuàng)建工步。 在組織工藝數(shù)據(jù)顆粒單元時(shí)， 可以多人同時(shí)參與設(shè)計(jì)活動(dòng)， 從而大幅提高數(shù)字化工藝的編制效率。

c） 工藝數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)化。工藝數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)化通過工藝數(shù)據(jù)以規(guī)定的規(guī)則存儲(chǔ)和傳遞， 實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)的復(fù)用性和可傳遞性。 工藝數(shù)據(jù)接口不僅包括數(shù)字化平臺(tái)與工藝顆粒單元知識(shí)庫之間的接口， 還包括與上下游軟件之間的接口， 如ERP 系統(tǒng)、 MES 系統(tǒng)。 根據(jù)數(shù)字化平臺(tái)的解析規(guī)則制定工藝知識(shí)單元存儲(chǔ)方式， 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與工藝顆粒單元知識(shí)庫之間接口的標(biāo)準(zhǔn)化； 根據(jù)上下游數(shù)據(jù)需求及數(shù)據(jù)類型， 建立標(biāo)準(zhǔn)化的軟件接口協(xié)議， 從而最大限度地提高工藝數(shù)據(jù)在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)利用率。

1.2 工藝文件管理標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化適用性分析方法

在數(shù)字化工藝條件下， 航天產(chǎn)品科研生產(chǎn)模式和工藝文件形式有了顛覆性的改變， 需要對(duì)現(xiàn)行航天工藝文件管理標(biāo)準(zhǔn)開展科學(xué)全面系統(tǒng)的適用性研究。 既要繼承現(xiàn)行管理標(biāo)準(zhǔn)的成熟經(jīng)驗(yàn)，又要考慮到數(shù)字化工藝的特點(diǎn)。 目前， 各單位使用的數(shù)字化系統(tǒng)風(fēng)格各異， 結(jié)合具體數(shù)字化系統(tǒng)提出要求難以脫離主觀因素； 按 《航天產(chǎn)品工藝文件管理制度》 系列標(biāo)準(zhǔn)逐條提出數(shù)字化管理要求， 難以充分融入數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。

《航天產(chǎn)品工藝文件管理制度》 系列標(biāo)準(zhǔn)作為在航天單位得到廣泛貫徹實(shí)施的工藝文件管理制度， 經(jīng)過實(shí)踐的長期檢驗(yàn)， 其管理邏輯是成熟有效的。 以 《航天產(chǎn)品工藝文件管理制度》 系列標(biāo)準(zhǔn)的管理邏輯為基礎(chǔ)， 提出數(shù)字化工藝文件管理要求， 不僅沒有脫離現(xiàn)行管理標(biāo)準(zhǔn)的成熟經(jīng)驗(yàn)， 又考慮到了數(shù)字化工藝的特點(diǎn)。 工藝文件管理標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化適用性分析方法架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 工藝文件管理標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化適用性分析方法架構(gòu)圖

為直觀形象地表達(dá)抽象的管理邏輯， 將 《航天產(chǎn)品工藝文件管理制度》 系列標(biāo)準(zhǔn)的管理邏輯解構(gòu)成細(xì)化的管理要素。 管理要素是從 《航天產(chǎn)品工藝文件管理制度》 系列標(biāo)準(zhǔn)中抽象出的管理對(duì)象和管理維度， 直觀反映了具體條款規(guī)定的內(nèi)容和提出要求的角度。 管理要素在管理邏輯和標(biāo)準(zhǔn)條款之間承擔(dān)著承上啟下的作用， 管理邏輯由所有管理要素構(gòu)成， 標(biāo)準(zhǔn)條款是管理要素的具體要求。 通過逐條款提煉管理要素保證管理要素的全面系統(tǒng)性， 從而保證管理邏輯的全面和系統(tǒng)性。

在提煉 《航天產(chǎn)品工藝文件管理制度》 系列標(biāo)準(zhǔn)管理要素的基礎(chǔ)上， 按管理要素重組所有的標(biāo)準(zhǔn)條款， 開展以管理要素為主線的適用性分析方法。 結(jié)合數(shù)字化工藝和傳統(tǒng)工藝的區(qū)別， 依次對(duì)每個(gè)管理要素下的所有標(biāo)準(zhǔn)條款開展適用性分析， 保留所有適用的標(biāo)準(zhǔn)條款， 結(jié)合數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)， 針對(duì)不適用的條款和適用但需補(bǔ)充的條款， 提出數(shù)字化工藝文件標(biāo)準(zhǔn)修訂建議， 為形成數(shù)字化工藝文件管理標(biāo)準(zhǔn)草案提供基礎(chǔ)。

2 工藝文件管理要素梳理

管理要素是細(xì)化的管理邏輯， 由于 《航天產(chǎn)品工藝文件管理制度》 管理類系列標(biāo)準(zhǔn)和編制類系列標(biāo)準(zhǔn)管理邏輯差異性大， 將管理要素細(xì)分成管理要求類管理要素和編制規(guī)則類管理要素。

2.1 管理要求類管理要素提煉方法

《航天產(chǎn)品工藝文件管理制度》 管理類系列標(biāo)準(zhǔn)包括工藝文件的一般性要求、 完整性、 簽署、 更改、 編號(hào)等， 保證了工藝文件的完整性、齊套性、 協(xié)調(diào)性。 具體標(biāo)準(zhǔn)需進(jìn)一步對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容和事項(xiàng)進(jìn)行討論和明確。

具體條款圍繞管理對(duì)象和管理維度制定管理要求， 管理對(duì)象是標(biāo)準(zhǔn)提煉出的內(nèi)容， 管理維度是管理對(duì)象涉及的維度。 以管理對(duì)象和管理維度組合的方式提煉管理要求類管理要素， 既脫離了具體要求， 又能保證管理內(nèi)容的全面性。 逐條對(duì)條款內(nèi)容逆向解構(gòu)， 按 “管理對(duì)象” + “的” +“管理維度” 的方式命名管理要素。 如 《航天產(chǎn)品工藝文件管理制度 第6 部分： 工藝文件更改規(guī)定》 的條款4.2： “設(shè)計(jì)文件更改引起的工藝文件更改， 應(yīng)以產(chǎn)品設(shè)計(jì)文件更改單為依據(jù)?！痹摋l款屬于原則性要求， 對(duì)應(yīng)的管理對(duì)象為工藝文件更改， 涉及的管理維度是依據(jù)， 最終提煉出的管理要素為工藝文件更改的依據(jù)。

2.2 編制規(guī)則類管理要素提煉方法

《航天產(chǎn)品工藝文件管理制度》 編制類系列標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了各專業(yè)工藝卡片細(xì)化量化的工藝數(shù)據(jù)和卡片格式， 數(shù)字化工藝編制將離散在傳統(tǒng)卡片式工藝文件中的工藝數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)化的形式組織起來，在編制內(nèi)容維度上具備一致性， 因此， 按編制內(nèi)容進(jìn)行提煉， 編制規(guī)則類管理要素具備數(shù)字化條件下的適用性。

2.3 工藝文件管理要素匯總

對(duì) 《航天產(chǎn)品工藝文件管理制度》 系列標(biāo)準(zhǔn)的33 個(gè)組成部分進(jìn)行逐條款的分析， 共梳理了標(biāo)準(zhǔn)條款265 項(xiàng)， 工藝卡片的欄位和填寫內(nèi)容1571 項(xiàng)。 重組所有標(biāo)準(zhǔn)條款， 以管理要素為主線進(jìn)行匯總整理， 對(duì)相同的管理要素進(jìn)行合并，最終梳理出管理要素142 項(xiàng)。 管理要素匯總表示意見表1。

表1 管理要素匯總表示意

3 數(shù)字化條件下的適用性分析

3.1 管理要求類管理要素對(duì)應(yīng)條款的適用性

根據(jù)數(shù)字化工藝的特點(diǎn)， 對(duì)管理要素下所有標(biāo)準(zhǔn)條款進(jìn)行數(shù)字化適用性分析。 以管理要素簽署者的技術(shù)責(zé)任為例， 結(jié)合數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)， 說明管理要求類管理要素對(duì)應(yīng)條款的適用性分析過程， 形成簽署者的技術(shù)責(zé)任所屬條款的適用性分析表， 見表2。

表2 簽署者的技術(shù)責(zé)任所屬條款適用性分析表 （部分）

3.2 編制規(guī)則類管理要素對(duì)應(yīng)條款的適用性

傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)模式下， 所有指導(dǎo)實(shí)際加工生產(chǎn)的工藝數(shù)據(jù)以工藝卡片的形式組織起來， 而在數(shù)字化條件下， 工藝人員將工藝數(shù)據(jù)顆粒單元按模塊化的編制流程組織起來， 最終形成樹狀工藝結(jié)構(gòu)樹。

編制規(guī)則類管理要素是以編制內(nèi)容的角度提煉出的， 數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)同樣需要編制相應(yīng)工藝內(nèi)容， 用來指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)加工。 因此， 從編制內(nèi)容的角度進(jìn)行分析， 編制規(guī)則類管理要素所屬條款是適用的。

編制規(guī)則的差異性體現(xiàn)在工藝數(shù)據(jù)的組織方式， 相較于傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)， 數(shù)字化工藝數(shù)據(jù)以屬性、 對(duì)象、 數(shù)據(jù)集的組織架構(gòu)進(jìn)行組織管理， 因此， 從組織架構(gòu)的角度進(jìn)行分析， 編制規(guī)則類管理要素所屬條款都是不適用的。

4 數(shù)字化條件下工藝文件管理制度建議

4.1 管理要求類管理制度建設(shè)

隨著數(shù)字化工藝文件編制模式的轉(zhuǎn)變， 數(shù)字化工藝文件不僅包括樹狀結(jié)構(gòu)， 還包括工藝數(shù)據(jù)顆粒單元， 面對(duì)工藝文件的架構(gòu)化和工藝數(shù)據(jù)的顆粒化， 需要細(xì)致化的工藝文件管理模式。

a） 工藝文件管理層次

管理層次要和顆?；に嚁?shù)據(jù)的工藝流程相匹配， 依據(jù)管理要求類管理要素， 提出顆粒單元的管理辦法。 如工藝文件更改的實(shí)施管理?xiàng)l款中對(duì)更改方式進(jìn)行了規(guī)定， 包括劃改、 刮改等， 數(shù)字化工藝文件的更改應(yīng)圍繞工藝數(shù)據(jù)顆粒單元展開， 如對(duì)象的更改方式為重新到對(duì)象數(shù)據(jù)庫中選取。

b） 工藝文件管理范疇

數(shù)據(jù)接口的標(biāo)準(zhǔn)化拓寬了工藝文件的管理范疇， 需要建立工藝數(shù)據(jù)庫和接口協(xié)議相關(guān)管理細(xì)則。 數(shù)據(jù)接口的標(biāo)準(zhǔn)化依賴于標(biāo)準(zhǔn)化的工藝數(shù)據(jù)庫和接口協(xié)議， 依據(jù)工藝數(shù)據(jù)庫的種類建立規(guī)范化的工藝數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和引用方式。 接口協(xié)議包括對(duì)外輸出數(shù)據(jù)的規(guī)則和工藝卡片模板庫， 根據(jù)上下游軟件數(shù)據(jù)交互方式， 建立系統(tǒng)對(duì)外輸出數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)制， 根據(jù)科研生產(chǎn)管理實(shí)際需求， 建立系統(tǒng)對(duì)外輸出工藝卡片模板庫。

c） 工藝文件管理職責(zé)

數(shù)字化系統(tǒng)在繼承傳統(tǒng)工藝文件管理標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上， 借助系統(tǒng)功能分擔(dān)了工藝人員的部分管理職責(zé)， 需要重新對(duì)數(shù)字化工藝文件管理職責(zé)進(jìn)行界定。 如管理要素簽署者的技術(shù)責(zé)任， 對(duì)于部分以前需要簽署者進(jìn)行檢查操作的技術(shù)責(zé)任， 信息化系統(tǒng)可以通過軟件的開發(fā)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校驗(yàn)。

4.2 編制規(guī)則類管理制度建議

數(shù)字化工藝文件編制規(guī)則不再局限于最后呈現(xiàn)的樹狀結(jié)構(gòu)的管理， 還包括對(duì)編制過程的管理。

a） 顆粒單元編制規(guī)則

首先明確顆粒單元的屬性特點(diǎn)， 如數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)類型， 對(duì)象數(shù)據(jù)庫的種類等， 還需明確具體細(xì)化量化的工藝參數(shù)所對(duì)應(yīng)的顆粒單元類型。

b） 模塊化工藝編制規(guī)則

通過明確流程中所需編制的顆粒單元， 實(shí)現(xiàn)模塊化的工藝編制模式， 如在編制工序?qū)傩詴r(shí)，要明確工序?qū)傩缘姆N類， 包括工序名稱、 工序特性、 協(xié)作單位等。 數(shù)字化工藝數(shù)據(jù)編制方法更加多樣化， 需要進(jìn)一步明確， 編制方法包括繼承自其他數(shù)據(jù)源、 系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則自動(dòng)生成、 選取自數(shù)據(jù)庫， 工藝人員手動(dòng)填寫等。

5 結(jié)語

通過工藝文件管理要素梳理， 全面分析了《航天產(chǎn)品工藝文件管理制度》 系列標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化條件下的適用性， 提出了數(shù)字化工藝文件管理制度建議， 為以后的標(biāo)準(zhǔn)制定和換版修訂提供了參考。 通過開展現(xiàn)有航天產(chǎn)品工藝文件管理標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化適用性研究， 保證數(shù)字化工藝文件的完整、 正確、 統(tǒng)一、 協(xié)調(diào)。 通過數(shù)字化航天產(chǎn)品工藝文件管理標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)工藝設(shè)計(jì)信息化系統(tǒng)的開發(fā)與建設(shè)， 系統(tǒng)優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)工作流程， 全面規(guī)范工藝文件的編制及管理， 全方位提升航天產(chǎn)品質(zhì)量。