基于精細化流程再造的 廠所外協生產質量控制改進

文|

一、現狀與需求分析

航天產品作為系統集成性強、科技含量高且技術協作廣的高科技成果，從研發到出廠交付用戶方，需要各行業和各部門的大力協作和支持。鑒于目前設計與制造分離的現狀，產品生產制造以外協為主，隨著外協產品任務的不斷增加，外協產品暴露的質量問題（包括管理和技術問題）越來越多，以至于影響到產品集成總裝性能指標和驗收交付。

多年以來，研究所對外協產品的質量管控以交付合格產品為主，在生產和制造等環節的質量管控能力不足，導致在實現生產制造過程中產生的眾多質量問題被隱藏，質量問題一路“過關斬將”，直至靶場執行任務發射時才暴露出來，給項目帶來不可挽救的損失。因此，高質量的產品出自每個高質量環節，在設計、制造、檢驗和交付等環節，運用精細化產品質量管理流程對外協產品質量進行科學和有效的控制，有助于保證產品質量全過程受控和規范產品制造過程管理，最終實現有效和閉環的質量信息管理，提高產品生產效益。

二、建設目標

依據豐田TQS理論與精益制造管理提供的方法和實施步驟，貫徹上級單位全級次供應商管理思想中對航天外協產品管控的要求，選取某典型產品為驗證產品，基于產品數據管理平臺及制造執行平臺，通過數字化平臺的流程流轉驅動與剛性約束開展生產流程精細化再造，通過流程梳理分解、問題分析、優化完善和有效控制等反復迭代過程，最終構建生產流程規范優化、崗位要求系統明晰、過程管控精細量化、智能平臺支撐有力和整體運轉高效通暢的航天產品精細化生產流程，以“一本通”式崗位作業書指導生產過程的具體環節，確保一次就把事情做對和做好，從根本上解決航天產品生產中存在的流程不優化、工藝不規范、過程控制不量化、崗位要求不明晰及剛性約束不夠等突出問題，最終實現提升航天產品外協生產過程的質量管控水平。

三、技術路徑

以航天產品生產流程精細化為指導，應用數字化管理平臺對研制流程進行優化和固化，經過對某典型產品的原有生產流程進行梳理，發現并識別原有生產流程中的一級要素和二級要素，即影響航天產品生產質量的主要問題，在此基礎上形成優化后的流程，在按照“二維度”（過程維度和崗位維度）、“四梳理”（產品形成過程、節點工作內容、流程崗位組成和崗位控制要求）、“八步驟”（流程梳理分解、流程問題分析、流程優化完善、流程有效控制、流程效果評價、流程要素固化、流程配套設計和流程迭代改進）的生產流程精細化再造方法進行重塑。航天產品生產一級流程示意圖如圖1所示。

圖1 航天產品生產一級流程示意圖

首先，將試點產品生產流程從過程維度和崗位維度進行梳理，形成機加生產二維度流程64個，裝配生產二維度流程圖10個。“一本通”結合二維度流程圖對從過程和崗位兩個維度重新定義了作業指導書的內容，生產依據二維度流程圖合理組織串并行工序，提高生產效率。其次，梳理了產品形成過程、節點工作內容及要求、流程崗位組成和崗位控制要求，結合梳理出的關鍵節點與流程瓶頸，形成6個二級流程清單和74個三維流程清單，識別出流程中的各相關崗位并編制了崗位清單。最后，以試點產品生產為主線，依據梳理出的產品生產流程，結合信息化手段，依據廠所協同PDM系統，通過外協生產車間的MES系統，使“八步驟”的工作方法和實際生產的一級流程充分融合，實現試點產品從任務接收到產品出廠的全流程打通。航天產品生產流程展開示意圖如圖2所示。

圖2 航天產品生產流程展開示意圖

從“流程問題梳理”到“流程迭代改進”，我們充分利用數字化平臺對流程控制的剛性約束，線上線下齊頭并進，分步驟和階段實施研討，對試點產品生產過程中不精不優和制約質量及效率的環節充分分析，并制定了解決措施，然后將其固化于“一本通”崗位作業書中，通過試點產品的試生產加以驗證，最后再總結，為下階段迭代優化提供基礎。

四、建設內容

項目建設內容主要包括數字化管理平臺建設和生產流程梳理及優化兩大部分。

1、數字化管理平臺建設

數字化管理平臺架構以PDM系統和MES系統為基礎平臺，以NX工具為主要設計工具，以研究所和制造廠為主要實施單位，描述廠所之間的三維數字化協同的整體業務邏輯，如圖3所示。研究所的主管設計在NX中完成產品零件/單機模型建模、零件/單機模型MBD三維標注、零件/單機模型質量檢查、裝配模型建模和裝配模型MBD三維標注以及裝配模型質量檢查，通過NX與PDM的自動映射，在PDM系統中生成產品設計BOM及產品明細。

圖3 數字化管理平臺總體架構

基于PDM系統的多結構管理器，實現基于EBOM指派快速形成PBOM結構，對PBOM結構進行調整或替換，體現工藝中的拆分件以及工藝過程對BOM結構的調整，最終將形成的PBOM與EBOM以協同關聯的形成保存在PDM中，便于EBOM和PBOM的關聯展現。結合PDM的制造工藝規劃器功能和制造廠工藝編制需求，定義特定的工藝類型和工藝屬性，滿足工藝編制的需要。工藝人員通過接收到的工藝分工信息，可在系統上完成工藝任務的創建、工序模型的構建和工藝資源的指派等，完成結構化的工藝編制任務。PDM系統中結構架工藝示意圖如圖4所示。

圖4 PDM 系統中結構架工藝示意圖

通過MES與PDM系統集成，技術研發部技術人員在PDM系統下發的結構化工藝數據（包括工藝規程數據和技術通知單數據）到MES系統，并通知分廠計劃員進行接收，只有接收的工藝數據才能在后續的MES系統中使用，分廠的計劃員、技術研發部技術人員可以在MES系統中查看下發的工藝規程數據（工序、工步、設備、工裝、輔料、裝入件、數控程序名稱、工時和材料定額等信息）和技術通知單數據。生產計劃分解與車間計劃管理如圖5所示。

圖5 生產計劃分解與車間計劃管理

2、生產流程梳理與優化

以某典型產品一級生產流程為基礎，梳理出了6個二級流程和74個三級流程，將原流程及崗位進行了細化，細化到了可獨立操作的單元，并形成了流程清單，為后續“一本通”崗位作業書細化程度的編制提供了依據。產品組合體生產一級流程圖及控制艙裝配三級流程圖如圖6所示。

圖6 組合體生產一級流程及控制艙裝配三級流程圖

在產品生產流程方面，全面梳理了試點產品基于三維模型的形成過程所涉及到的機加和裝配工藝流程，找出了制約產能和質量的關鍵環節，形成了《試點產品精細化流程再造關鍵環節分析表》，分析出了8處關鍵環節，制定了可執行的優化措施，并落實于“一本通”崗位作業書中。試點產品精細化再造關鍵環節分析表示意圖如圖7所示。

圖7 試點產品精細化再造關鍵環節分析表示意圖

在業務管理流程方面，依據已梳理的一、二、三級業務流程，各部門從完備性和精細化程度兩方面對比分析流程整體上存在的問題，并梳理出了流程上不精不優的具體環節，主要包括：

◎ 部分二級流程存在冗余環節，降低了工作效率；

圖8 機加“一本通”崗位作業書示例圖

◎ 部分三級流程不細化、不量化及不易考核；

◎ 部分二級、三級流程銜接界面不清晰，存在職責盲區。

產品生產流程優化以8個關鍵環節為問題導向，按照流程問題分析中的辦法進行了優化完善。以過程為節點，將崗位要求、技術要求、檢驗要求和工藝文件融為“一本通”式的崗位作業書，主要體現在機加“一本通”式的崗位作業書編制、裝配“一本通”式的崗位作業書編制以及關鍵工序控制方面。已形成的“一本通”式崗位作業書將機加的切削參數、吃刀量和工步視圖等進行了新增和完善，并在模型上增加了裝卡位置、裝夾方式的標注，以及機加工裝和工件裝配關系的體現。機加“一本通”崗位作業書示例圖如圖8所示。

裝配“一本通”崗位作業書中，裝配的爆炸視圖以及裝配引導線在模型中進行了新增，并將風險點和易錯點在作業書中以多媒體形式展。現有“一本通”比二維批產工藝更能直接和直觀地展現要加工的內容、具體加工方法和參數，對裝配的位置和方法的表示更加清晰易懂。

五、應用效果

項目建設完成后，研究所從外協產品生產質量控制提升、生產流程精細化再造的內涵、評價體系、數據傳遞和信息化系統建設等方面開展了大量工作，有效提升了外協產品質量管控能力，取得的效果如下：

1、構建協同管理平臺，提升外協產品質量管控能力

項目貫徹了上級單位全級次供應鏈管理中質量控制要求，基于豐田TQS與精益制造管理方法，依托產品數據管理平臺與制造執行平臺實現了外協產品生產質量管控能力的提升，并成功應用于航天產品的生產與質量數據聯動。經統計，試點產品檢驗數據統計效率提升了83%以上，數據的準確性和實時性達到了88%，進度風險可控率較之前提升了56%，生產效率較原先手工排產提高了62%，單發產品生產總時間節約30%～35%。

2、優化生產流程，減少工藝更改

以強化外協產品生產質量為中心，以持續提升航天型號產品質量保證能力為目標，某典型產品生產流程梳理一級要素6項，二級要素10項，優化流程后梳理一級要素8項，二級要素20項，形成機加生產二維度流程64個，裝配生產二維度流程圖10個，通過流程優化，工藝更改較之前減少了16%，產品制造一次成功率提高了12%。

3、重構生產流程，落實精細化質量管理

通過流程梳理分解、問題分析、優化完善、有效控制和數字化平臺固化與優化等反復迭代過程，最終構建生產流程規范優化、崗位要求系統明晰、過程管控精細量化、智能平臺支撐有力和整體運轉高效通暢的航天產品精細化生產流程，產品研制效率較之前提升15%，精細化質量控制貫穿設計、工藝、制造和檢驗等產品研制各個環節。“一本通”崗位作業書較傳統二維工藝規程可操作性提高20%，低層次操作問題減少85%以上，外協產品制造過程質量數據反饋率98%，產品質量問題可追溯性達95%以上。

綜上，基于流程精細化再造的廠所外協生產質量控制改進項目，通過流程梳理分解、問題分析、優化完善、有效控制和數字化平臺固化與優化等反復迭代過程，基于廠所數字化協同平臺固化流程實現“一本通”崗位作業書的剛性約束，并在某典型產品中開展驗證應用，解決了航天產品生產中存在的流程不優化、工藝不規范、過程控制不量化、崗位要求不明晰和剛性約束不夠等突出問題，提升了航天產品生產過程的質量管控水平，具有重要的示范效應與推廣價值。