基于数字化工艺的标准化要求贯彻

胡雪梅

（南京晨光集团有限责任公司，南京，210012）

工艺标准化是运用标准化手段对产品制造的工艺过程、操作方法和工艺要求进行统一和简化。主要工作内容包括统一工艺工作名词术语、统一工艺文件的格式和管理方法、工艺要素的标准化、工艺规程的典型化等。工艺标准化是规范和简化工艺设计与管理的基础性工作，通过工艺标准化可以保障产品设计与工艺设计的协调性，对典型产品可以减少重复性工作量，规范工作程序，提高产品研制过程的工艺设计质量，缩短工艺准备时间，优化工艺装备配置。目前航天行业内全面贯彻数字化工业体系核心能力建设要求，积极推进数字化体系建设，工艺工作正在经历数字化工艺工作模式变革，逐步构建数字化工艺技术和管理体系。因此在数字化工艺建设同时贯彻落实标准化工作思路，对促进工艺标准化与工艺工作的充分融合意义重大。

1 工艺标准化现状分析

工艺文件是指导如何在过程中实现最终产品的各类文件，规定了经济合理地达到产品质量的要求、方法、手段和测试工具，是保证产品质量的基础，是指导工人操作和用于生产、工艺管理等的各类技术文件。工艺标准化最重要的作用直接体现在工艺文件的形成过程。从现有问题统计分析，目前工艺标准化存在以下问题：

● 标准化审查遗漏，标准化意见未统一管理及分析；

● 工艺资源各类属性未按标准填写；

● 使用过期的工艺技术标准；

● 工艺文件命名及属性等不标准；

● 工艺内容描述不标准、不规范；

● 类似产品工艺方案或工艺参数不一致；

● 汇总类工艺文件与工艺规程标准不一致。

经分析，造成上述问题的主要原因包括以下几点：①标准化审查按人工送审方式，依靠人工操作，易产生失误；②审批意见采用文本记录，信息离散，收集整理困难；③设计过程中使用的工艺资源、工艺标准、工艺知识等信息采用人工填写方式，准确性和规范性都不能保证；④未建立典型工艺文件的共享利用，新工艺人员难以继承成熟的工艺方案和工艺规范。由此可见，人工填写、人工检查的方式人为因素占比大，虽有标准规范，但无法保证人人在设计、审批过程中能做到和标准规范一致。

2 数字化模式下工艺标准化设计与管理

数字化工艺设计是以产品数字化研制体系流程为主线，根据设计端基于MBD（Model Based Definition，基于模型的定义）的产品BOM 物料清单数据开展工艺、工装设计和产品制造、检验工作。通过设计与工艺集成、基于MBD 的工艺设计、三维工艺仿真与验证、工艺与制造集成等技术，构建符合企业实际情况的基于模型和BOM 的数字化工艺设计技术体系，打通设计、工艺、制造环节的业务流和数据流，保证设计、工艺、制造等各业务环节的有效衔接和信息的顺畅流转。数字化工艺平台实现“产品设计—工艺设计—产品制造”全流程的数字化工艺设计与管理转型。基于平台基础功能实现主线工艺设计功能、支撑工艺设计功能、辅助工艺设计功能、系统集成功能4 大功能架构。

在数字化工作模式下，工艺设计从传统二维人工模式向结构化三维工艺设计方式转变，实现从人工编制手工录入制图向人工交互下继承选用模式转变，最终实现自动编制智能创成模式。因此数字化模式的转变也带来了工艺标准化前置和标准自动贯彻的契机。

3 标准化模式转变方案

3.1 标准化审查工作流程化

标准化审查由传统的纸质文件、人工审阅方式，转变为电子对象或数据的流程审批模式。主要包括：①流程化定义确保标准化检查完整性：根据工艺对象定义各种审批流程，将工艺审批流程中的标准化审批环节作为必选节点，确保标准化审查不遗漏；②审批意见结构化管理：对审批意见进行分类管理，明确审批意见进行标准化分类；③审批意见闭环机制管理：针对审批意见采用反馈联锁机制，确保标准化意见落实到位。标准化审查流程如图1 所示。

3.2 工艺设计结构化

工艺设计由表格填写设计方式向结构化工艺设计方式转变。针对工艺各专业特点进行分类总结，实现在统一编辑器基础上开展各具特点的工艺专业设计工作，将工艺规程过程分解为模块化设计过程：工艺流程设计（工序工步）—资源设计（设备、工装、辅料）—工艺参数设计—工艺内容设计—工艺模型设计。工艺设计流程中的工艺标准化内容很多，包括：典型工艺应用，工序名称、工艺内容等工艺术语的使用，设备、工装、物料、参数等工艺要素的确定，工艺标准、建模标准的使用，文件格式的统一等。结合数字化设计模式，将标准化工作要求前置或嵌入工艺设计过程，可以实现工艺标准化要求与工艺设计过程的有机融合和贯彻。主要涉及的标准化贯彻要点如下。

图1 标准化审查流程及意见闭环

a）基于典型工艺的快速工艺设计。建立典型工艺库，包括典型工艺路线和典型工艺规程，总结归纳确定相似材料、类似结构和技术要求的产品的最优工艺方案。工艺设计时可直接引用典型工艺、标准工艺创建全新工艺流程及工艺内容，保证工艺设计的合理性和高效性。

b）工艺术语的标准化推送。按标准工序工步名称规范工序工步名称，采用工艺术语按工艺专业推送标准化工序内容用词。

c）基于基础数据的工艺资源标准化前置。改变手工填写为资源选用方式，把资源标准化工作前置到基础资源库建设中。开展设计资源库（材料、标准件、外购件等）、工艺资源库（设备、工装、仪器仪表等）建设，采用标准资源推送的防差错技术，确保资源数据标准化；基于设计BOM（EBOM）—工艺BOM（PBOM）和制造BOM（MBOM）—工艺设计，继承基于资源库的设计物料，确保基于BOM 的工艺设计与上游设计的一致性和规范性；工艺设计资源采用资源库推送的结构化设计模式，规范的资源库数据源确保结构化对象和工艺对象输出资源数据均符合标准。

d）基于知识库的工艺参数推送。根据工艺专业特点开展工艺专业参数库建设；实现不同工序要求下的工艺参数推送机制，保证工艺知识的有效传承。上述基于结构化设计的标准化要求贯彻示例如图2 所示。

图2 标准化要求嵌入结构化工艺设计示例

e）标准有效性自动管理。通过两种方式推进标准有效性管理。一是针对工艺对象中引用标准有效性采用自动检查功能，确保标准化文件引用的正确性；二是基于集成模式实现有效标准引用，在“标准网”中开展工艺标准体系专业分类建设、工艺平台与“标准网”集成。工艺设计可实时查阅现行有效的标准明细及文本，并直接选取标准快速填入工艺文件，确保制定的工艺文件选用准确、现行有效的各层级标准，提高引用标准的准确性和快捷性。

f）检验要求结构化。与工艺规程设计整合开展质量（检验）规划设计，如图3 所示。继承工艺规程工序、工步信息，根据质量特性分析检验特征要求类型、理论要求、上下偏差、严酷度系数及检测方式等，形成结构化的质量特性检测要求，进行质量数据的标准化管理。

3.3 工艺管理标准化

数字化工艺设计实现了基于文档向基于对象的工艺设计与管理模式转变，设计、工艺均采用了面向对象的方式进行，明确各类对象标识、属性构成及相互关系。因此必须首先实现工艺对象的标准化定义和描述，才能实现对工艺对象的合规性管理，这是数字化工艺设计的基础要求。主要包括以下内容。

图3 结构化检测规划设计示例

a）基础数据管理：对产品信息、更改信息、工艺方法、工装类型、阶段标记等大量基础数据进行维护，这些基础数据的标准化设置是保证在工艺设计过程中各种工艺对象创建及工艺要素描述的标准化基础。

b）工艺对象及属性定义：工艺对象标识采用基于规则的自动化创建方式，工艺属性采用基于设计EBOM 及基础资源库的继承性或选择性填充方式，有效实现工艺对象定义和描述的工艺要素的标准化。

c）工艺对象模板化管理：工艺对象类型众多，一般需完成BOM 类、管理类、路线类、规程类、工装类、汇总类等工艺对象的模板；汇总类对象实现了基于PBOM 的工艺装备明细汇总、非标设备汇总、关键工序控制汇总、工装总目录等汇总类文件，自动合成的快速设计模式保证了对象完整性要求和规范性，避免了手工统计。

4 实施效果

4.1 数字化工艺与标准化要求实现双推进

数字化工艺平台的运行实施后，数字化工艺不断推进业务覆盖率，实现公司结构件制造、总装、伺服机构、地面设备所有工艺专业100%覆盖。基于数字化模式的标准化要求自动贯彻，逐步拓展工艺资源库和工艺知识库标准数据源的积累，不断提升数字化工艺的标准化工作质量，实现工艺设计质量和效率的双提升。

4.2 制度建设，形成长效管理机制

根据基于数字化工艺设计的标准化要求贯彻情况，完整构建了基于工艺对象的数字化工艺标准体系，包括工艺基础、工艺设计、工艺管理类标准等方面，见附表。明确了数字化工艺设计与管理的工作流程和各部门工作职能，将标准化要求落实在各项工作流程和规范中，确保数字化工艺全过程的工作规范性。

附表 数字化工艺标准体系表

在数字化工艺转型过程中，工艺标准化工作基于数字化工艺平台的规划和实施同步开展工作。通过工艺资源库、工艺知识库等数据源标准化实现工艺标准化要求前置，通过工艺流程和工艺结构化设计系统性规范化方式贯彻工艺标准化要求，基于工艺模板和统一数据源的工艺汇总推动工艺设计的自动化，保证数据的一致性。因此通过数字化工作模式，实现标准化要求嵌入数字化设计与管理全过程，有效提高工艺设计质量和效率，提升公司整体工艺管理能力。