復雜異形結構體產品質量能力提升措施探索與實踐

沈美、宋燚、李曉東、陳婧旖、郝大千 /北京航天長征飛行器研究所

航天領域質量能力提升是為應對常態化高強密度研制生產任務、解決突出質量問題、提升質量基礎能力與組織管理能力，而在一定時期內實施的一種目標較強且行之有效的方法和手段。近兩年，在中國航天科技集團有限公司推動下，各系統、各單位全面開展了質量能力提升工作，確定了各級各類提升項目目標和內容。

某復雜異形結構體量產較大，在生產制造過程中發生質量問題次數較多，或帶隱患交付下階段環節發生質量問題，制約了研制與交付進度。該異形結構體采用金屬與非金屬復合結構且不規則的外形，其制造工藝無成熟經驗可借鑒，因此常規、單一地依靠制造單位采取改善工藝、優化升級設備、生產人員培訓等措施無法快速、本質提升產品質量，需要產品抓總單位創新思維、打破設計制造邊界、加強組織級推動，將解決具體產品問題與組織能力提升結合在一起，充分利用組織資源，開展切實可行的質量能力提升工作。本文對該復雜異形結構體產品質量能力提升的措施進行了研究和實踐。

一、工作與實踐

1.復雜異形結構體制造特點

該復雜異形結構體的金屬部分采用鑄造工藝技術，金屬與非金屬結合采用固化成型工藝技術，鑄造和固化均為常規工藝，在傳統結構產品生產中大量使用。傳統結構體一般為規則結構，鑄造成型容易，內部缺陷少，而復雜異形殼體，因結構復雜，澆道設計、冷卻設計難度大，熱處理各部位受熱不均，產品易產生鑄造內部缺陷，若在檢測環節未及時發現鑄件毛坯成品的缺陷，流入后續工藝生產環節，則可能會在經受一定應力情況下出現裂紋等質量問題。

目前該復雜異形結構體鑄件成品合格率較低，僅為傳統規則結構體合格率的70%左右，且合格交付的成品在后續工藝環節出現了裂紋等現象。鑄造單位采取了強化冷卻措施、優化鑄造參數、加強檢測確認等手段，但并未從根本上杜絕質量問題的發生。由此可知，為徹底提升該產品生產質量，需要在包容、借鑒現有制造工藝能力的基礎上，從設計源頭、產品使用界面、生產工藝流程、檢測手段等方面梳理薄弱點、找到突破口，提升產品的健壯性。

2.復雜異形結構體質量能力提升方法

由上述分析可知，為提升某復雜異形結構體產品質量，需要從全局、全流程的角度對產品設計、制造、驗收、使用等環節進行綜合梳理，靈活運用項目管理、數據統計、調研交流等管理手段和方法，開展質量提升工作。

（1）利用項目管理思路進行質量提升工作策劃

根據復雜異形結構體的制造特點及質量現狀，可利用項目管理的思路開展質量提升工作策劃，由產品抓總單位牽頭組建跨組織、跨專業、跨地域的質量提升工作團隊，利用項目管理工具如項目描述表、責任分配表等明確質量提升活動的目標、所需資源以及團隊成員的分工等內容。項目描述見表1，責任分配見表2。

表1 XX質量提升項目描述表

表2 XX質量提升項目責任分配表（Δ負責，O輔助，□通知）

利用上述管理工具實施質量提升活動，能夠較全面、系統地制定實施方案，有利于提升工作的順利開展。

（2）借鑒PDCA 循環進行質量提升工作跟蹤

由于復雜異形結構體產品質量提升涉及設計、制造等多個環節，每個環節涉及多個具體實施活動，且不同的活動之間存在制約影響關系，因此在實施過程中，可以利用PDCA 循環對提升工作的實施進展和效果進行跟蹤和監控，利用推進會、組織級協調會、記錄表了解工作進展、取得的效果及需要協調的內容，記錄見表3。

表3 XX質量提升記錄表

定期對質量提升活動進行跟蹤、評估，有利于及時發現工作推進中出現的問題，有助于快速實現預期目標。

（3）聯合優勢資源進行質量提升工作實施

如前所述，復雜異形結構體產品的生產涉及鑄造、固化等環節，不同環節下產品所經受的內部應力直接影響產品的質量。了解產品生產、使用過程經歷的力學環境，對于進行設計優化、本質提升產品質量至關重要，這需要一些理論的依據作為支撐。工程設計單位和制造單位往往理論不夠深入，可以根據需要借助高校、研究所等專業優勢單位進行合作，利用仿真、研究等途徑解決工程上不能實現的問題。

（4）采用數據統計進行質量提升效果評估

復雜異形結構體質量能力提升的效果體現在最終交付產品的質量上，其中金屬鑄件的交付質量對最終產品的質量影響最大。為掌握質量提升實施階段產品質量情況，產品抓總單位除統計最終產品交付質量外，可定期對各鑄造單位的產品質量數據進行收集（見表4），計算產品合格率，從而定期評估質量提升的效果。

表4 XX質量統計表

3.復雜異形結構體質量能力提升實施

研究所利用上述思路及方法開展了該復雜異形結構體產品的質量提升工作。

（1）設計制造聯動，發揮團隊聚合力

產品抓總單位在質量提升方案策劃時，利用項目管理的思路，聯合設計和制造單位組建工作團隊，形成總的工作方案，在方案中明確了目標、具體內容、責任人、完成時間及需要保障的資源等要素。在總方案的基礎上，各制造單位同時成立各自的提升工作組，針對具體工藝實施開展能力提升，形成設計—制造聯動，發揮了團隊聚合力。

（2）全周期力學仿真，優化設計參數

開展了該復雜異形結構體產品整個使用剖面的力學仿真，識別出了高應力區域的工況；與國內某高校合作，針對固化成型的特殊過程開展了工藝過程仿真分析，獲取了產品受力情況和變形趨勢，識別出了該工藝過程對產品造成的風險點，為產品結構參數優化提供了指導。

（3）密切過程跟蹤，方案適時調整

按季度召開質量提升工作推進會，按需召開設計工藝交流會，按周進行實施進展情況電話溝通。利用PDCA 循環表提前整理實施情況及需解決的問題，在推進會上針對目標實現情況以及組織需協調的問題進行討論，并形成會議紀要。根據需要，對質量提升方案進行了局部的增加或調整。

（4）持續數據統計，關注產品合格率

持續跟蹤、收集鑄造單位產品質量數據，在設計單位溝通交流中、歷次推進會過程中，針對統計的數據進行分析，據此制定鑄造產品合格率提升指標，作為質量提升活動的目標之一。此次質量提升工作，按年度制定了鑄造產品合格率提升指標，鑄造單位圍繞該指標，采取了各項工藝優化措施。

二、實踐效果

1.實現了設計—工藝—生產的深度融合

通過多頻次的設計—制造交流活動，提高設計狀態的工藝性、完善工藝攻關與改進，建立設計—工藝—生產一體化工作模式，通過設計參數優化、工藝方案改進、檢測手段完善等手段，實現了設計—工藝—制造的深度融合，全面提升了產品質量保證能力。

2.設計、工藝技術水平得到了提升

通過仿真分析，首次獲得固化過程中應力使用工況，建立了固化過程仿真評估方法，為設計改進和新產品設計提供依據；首次建立了產品制造—使用全周期應力分析方法，為提高產品在全生命周期的使用可靠性提供了重要支撐，復雜異形結構體產品的設計能力得到進一步提升。研究所進行了鑄造工藝方法研究、產品內部組織缺陷工藝研究、鑄件力學性能提升工藝研究、檢測手段調研等工作，形成了一系列工藝指導性文件，有力提升了復雜異形結構體的產品實現能力。

3.產品質量得到了提升

通過質量提升活動，該復雜異形結構體鑄造產品一次交驗合格率提升了約30%，最終交付的復雜異形結構體產品在后續使用環節未出現裂紋，產品的生產效率得到了提升，產品質量得到了保證。

三、后續思路

本文針對某復雜異形結構體產品的質量提升活動，提出了創新管理思維，利用項目管理、PDCA 循環、聯合專業優勢等管理方法開展相關工作的思路，通過具體實踐取得了較好的提升效果，對于類似復雜結構體的設計活動或質量提升活動有一定的借鑒作用。質量管理沒有一勞永逸的方法，需要在實施過程中，分析具體特點、圍繞特定目標，靈活運用各項管理思路和工具，達到提升產品質量的目的。▲