伺服機構產品化工作實踐

◎北京精密機電控制設備研究所 鄭湘萍 鄭繼貴 付寧 田勝利

近年來，中國運載火箭技術研究院不斷深入推進新體系建設，產品創新是其中的重要內容，也是適應高密度發射、提升自主創新能力的需要，可有效規范產品管理、提高產品質量。深入推進產品化工作，對產研一體化的伺服產品專業研究所跨越式發展具有重要意義。

北京精密機電控制設備研究所在航天型號的牽引下，堅持走通用化、系列化和組合化的產品創新道路，開發了近50種伺服機構單機級以上產品和300余種伺服動力、控制和測量單元級產品，形成了較為完善的伺服產品體系。近年來，研究所在“三化”基礎上開展面向產品市場化、成熟化的工作，重點在標準制度體系建設、產品型譜管理、產品貨架管理、產品成熟度提升及定型管理等方面進行了深入研究和實踐。

一、標準制度體系建設

研究所按照“系統策劃，急用先行，試點推進，逐步完善”的思路，根據實際需求建立產品體系、保障體系和標準制度體系，固化管理經驗和成果，以支撐后續產品化工作順利開展。

標準制度體系是型譜管理、產品管理和配套保障條件落實的有力保障。研究所對標中國航天科技集團公司和研究院科研生產管理評估手冊中的產品評估要素，對產品化工作進行全面策劃，制定了研究所產品化工作管理辦法，初步形成較為協調完備的產品化標準制度體系框架（見圖1）；編制了《伺服產品代號編制規定》等多項產品化相關管理要求，確保產品化工作有章可循。

圖1 精密機電控制設備研究所產品化標準制度體系框架

二、產品型譜管理

2011年，研究所對伺服組成產品型譜開展研究，編制了《伺服產品型譜管理要求》，明確了部門職責、管理流程、型譜的發布和審查要求以及型譜產品的選用要求等。

伺服產品型譜按照伺服機構型譜、伺服組成產品型譜2個層次來管理，前者納入航天科技集團型譜，目前共有16種；后者由研究所自主管理，目前已完成25類產品型譜簡表。

產品型譜是產品工程的頂層規劃和核心，而確定某類產品的命名和代號編制規則，使產品代號能夠體現產品最本質的特征，是編制產品型譜的重要環節。研究所基于“總結過去，支撐現在，引領未來，平穩過渡”的原則，確定伺服產品型譜代號由名稱代號、系列代號和特征代號3個必備字段和1個可選字段（輔助代號）組成。其中名稱代號繼承了原產品代號，為必備字段；系列代號表示產品系列，為必備字段；特征代號由3～4個字段組成，反映產品的主要特征參數，為必備字段；輔助代號為可選字段。

三、產品貨架管理

研究所在開展伺服組成產品型譜研究的同時，對伺服產品貨架管理進行了研究，編制了《伺服產品貨架管理要求》，規范了伺服貨架產品的提出、選用、技術狀態控制以及生產管理和質量管理等要求。

研究所按照伺服貨架產品分層管理要求，在“長征”五號和“長征”七號運載火箭伺服系統研制之初就充分貫徹產品化要求，以實現最大限度的共用。對4種伺服機構進行了統籌策劃，最終實現了基于貨架產品選用的優化設計。在開展“長征”三號甲系列運載火箭配套伺服機構定型工作中，以SBB-3C柱塞泵為試點產品，在產品需求分析和定型工作策劃時貫徹了貨架管理要求，從毛坯預制件、通用零（組）件、伺服單元產品3個層次上進行了優化改進。

四、產品成熟度定級和定型管理

針對伺服產品的技術特點和小批量生產、高密度發射的要求，為確保發射成功及產品長壽命、高可靠要求，快速提升產品成熟度，研究所在伺服產品成熟度等級認定管理方面進行了探索和實踐，細化了伺服產品成熟度定級工作要求（見表1），編制了伺服機構產品成熟度定級評估提示單和定級評審文件模板，制定了伺服產品等級認定流程（見圖2），通過產品狀態基線清理、編制三類關鍵特性表、建立產品數據包、單點故障和薄弱環節分析等工作對伺服產品進行成熟度定級。

表1 伺服產品成熟度等級細化要求

研制階段產品成熟度等級產品成熟度等級名稱 伺服產品成熟度等級認定主要工作要求3級飛行產品（試樣飛行前產品）產品初次研制2、 三類關鍵特性在2級定級的基礎上完善了清單，重點如關鍵結構尺寸和形位公差、頻率特性、密封部位要求、多余物控制環節要點、電機碳刷和換向器磨合面積、電位計電刷成型質量、伺服閥彈簧管剛度及局部圓角加工質量、電氣連接可靠性、關鍵部位擰緊力矩值、對外協單位提出過程質量控制要求等，功能性能數據包括產品靜態、穩態、頻率特性和主要能源參數等接口數據，基礎數據包含原材料、元器件和成品件等；3、 以數據表格形式提供產品關鍵特性實測數據、功能和性能的地面模擬飛行環境驗收與實測數據以及飛行數據記錄項要求及表格格式4級試樣一次飛行考核產品1、經過1次實際飛行考核，證明滿足飛行應用要求；2、 關鍵特性參數經飛行驗證沒有發生相關質量問題，發生的非關鍵特性參數質量問題已歸零，有應對措施并經驗證；3、 提供產品功能和性能的飛行實測數據與地面實測數據比對分析報告，完善生產和飛行數據表格格式重復生產和使用5級試樣多次飛行考核產品1、 經過至少3次實際飛行考核，完成飛行遙測數據分析報告，并完成A、C、D組考核；2、發生的非關鍵特性參數質量問題已歸零，有應對措施并經試驗驗證；3、 產品基礎數據、關鍵特性包含多次飛行數據和歸零措施，功能和性能的地面測試與飛行實測數據比對分析完整定型和設計改進6級 三級定型產品1、 產品技術文件完善齊套，工藝和過程控制文件能保證產品重復生產，滿足定型要求；2、對所有在研、飛行相關的質量問題歸零工作進行了復查；3、 產品數據包中對多次飛行的產品基礎數據進行了分析和要求值的固化，對產品關鍵特性參數的多次實測數據進行了分析，對要求值和驗證方法進行了固化，并固化了功能和性能指標；4、 完成鑒定試驗，補充了產品研制、成熟度提升過程中所有更改、增加及驗證結果數據，補充了定型過程中進一步開展的試驗驗證數據，形成最大環境適應性數據和極限能力數據，積累了功能和性能的多次地面測試以及飛行實測數據，多次的實測數據已進行比對分析，產品數據包中固化了產品生產及飛行數據記錄項、比對要求及表格格式；5、 確定了要建立成功數據包絡線的參數，形成信息化的數據庫，開始積累各項數據；6、利用已開展的地面和飛行考核數據進行了產品可靠性評估

圖2 伺服產品等級認定流程圖

按照上述要求，研究所已完成“長征”三號甲系列運載火箭伺服產品的5級成熟度認定及“長征”五號和“長征”七號運載火箭伺服產品的1級成熟度認定。

伺服產品定型工作以“長征”三號甲運載火箭產品為主線，同時兼顧“長征”三號乙、丙運載火箭等型號。確定伺服單元產品定型需要編制產品需求分析報告和產品設計定型策劃報告。完成了27種單元產品的產品需求分析和設計定型工作策劃，從產品名稱與產品代號、產品研制任務來源和應用背景需求、產品用途、組成及主要技術指標、產品研制應用情況、產品技術狀態基線說明、初始識別的產品成熟度、需補充開展的工作以及計劃安排等方面進行了詳細闡述。編寫了需開展試驗的試驗大綱，同時明確了開展試驗產品的批次和投產的相關要求。目前，部分產品已完成定型試驗。