1 引言

    隨著世界高新技術的發(fā)展和全球經濟一體化進程的加快，各個國家在高新科技領域的發(fā)展態(tài)勢和深層次競爭日趨激烈，尤其在某些國防尖端領域，如高性能戰(zhàn)機、導彈、衛(wèi)星等方面更是不惜投入力量競相發(fā)展，因此，先進的工藝和制造技術為研發(fā)制造這些高科技產品的軍工企業(yè)提供了支柱作用。

    新時期以來，我國航天軍工企業(yè)的任務性質也正在發(fā)生著深刻的變化，主要體現在以下幾點：承擔的型號任務劇增，任務主體由單一的衛(wèi)星研制轉向高密度研制發(fā)射及星座組網，在“十一五”末期及“十二五”期間，航天器和相關產品的研制生產量是“十五”期間的4～5倍；任務性質由研制試驗為主走向科學試驗與裝備應用并重；產品研制呈現研制周期縮短、技術難度加大、質量與可靠性要求提高的特點。

    由此可以看出國家對航天的政策導向有加速發(fā)展的態(tài)勢，但基于過去航天傳統(tǒng)的積累和現有條件，要在隊伍能力、設備資源、技術條件保障等方面滿足如此急劇的變化顯然面臨著許多艱巨的工作。而其中的重要一項，就是要加大航天器制造過程中的工藝性研究和決策落實工作。

2 航天器總裝工藝在航天器研制中的性質和作用

    航天器系統(tǒng)集成是航天器研制全生命周期的最后重要一環(huán)，是航天器整體質量保證的最后一道屏障，前期所有的技術手段都要在這一階段接受考驗，最終形成一介成功的產品。而且越到研制階段最后，可靠性模型越復雜，這就決定了航天器系統(tǒng)集成階段的每一項工作都要有嚴格的質量保證和可靠性、安全性保證。航天器的總裝過程貫穿了系統(tǒng)集成過程中的裝配、測試、試驗，以及發(fā)射場的再組裝和測試的全過程，總裝質量直接影響到航天器的質量和飛行試驗的成敗。

    航天器總裝工藝工作是連接設計與制造的橋梁，工藝問題不僅僅局限于工藝文件的編制，而應實現基于產品生命全周期的工藝流程設計、過程管理、技術問題處理、數據分析和信息處理。產品的加工工藝是企業(yè)指揮生產的靈魂，產品的工藝設計方案是產品生產的神經。

3 航天器總裝工藝的發(fā)展歷史及面臨的問題

    航天工藝工作是伴隨著我國的航天事業(yè)發(fā)展壯大而發(fā)展的，也經歷了一個漫長的過程，80年代初，當時的航天工藝技術水平和工藝管理現狀與航天制造業(yè)對工藝工作的要求還相去甚遠，為此，原航天工業(yè)部出臺了《航天工藝工作條例》，加強了工藝師隊伍及工藝體系的建設，90年代后期，航天工藝技術及工藝管理隨著航天事業(yè)的迅速發(fā)展而發(fā)展。中國空間技術研究院也開始了一系列的重大舉措：首先是將航天器總裝集成業(yè)務從制造總廠剝離出來成立單獨的部門，受院直接領導。從而使總裝工藝地位得到提升，總裝工藝工作得到進一步重視和加強，工藝師隊伍得到迅速發(fā)展，工藝與設計銜接更加緊密，技術力量不斷加強；隨后又將航天器總體集成與環(huán)境試驗業(yè)務合并，組建了航天器總裝、測試、試驗中心，通過業(yè)務流程再造，使航天器研制管理更順暢，技術流程更優(yōu)化，為中國空間技術研究院的產業(yè)化進程打下了堅實的基礎。在此期間，航天器總裝工藝技術及工藝管理也從手工編制、文檔管理、現場跟產過渡到數字化、信息化時期。

    過去的歲月里，負責航天器總裝工藝設計的科研工作者為我國諸多型號航天器的研制成功付出了心血和智慧，也留下了許多寶貴的技術財富和優(yōu)良傳統(tǒng)。但是，在我國航天事業(yè)高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的工藝設計也不可避免地面臨著許多問題，主要體現在以下幾個方面。

    3．1 工藝技術發(fā)展相對滯后，難以滿足航天產業(yè)發(fā)展要求

    當今的航天制造業(yè)，新技術、新設備、新材料、新理論被不斷運用，而工藝技術發(fā)展的落后則會制約航天產品的研制質量和效率。在實際工作中，“重設計、輕工藝”現象依然存在，致使設計師往往重視文件、圖紙的“紙上談兵”，而忽視科研生產中產品加工及試驗過程的實際情況，最終導致產品質量不過關。這方面，我們是有深刻教訓的，采用成熟平臺技術的型號的失敗，很大一部分就是這方面的原因。

    3．2 缺乏工藝技術創(chuàng)新和工藝精細化研究

    雖然以“載人航天”和“探月工程”為代表的一批重大航天工程項目的成功，使我國的航天技術水平位于世界先進行列，但我國的航天科技工業(yè)與制造技術和世界先進水平還有很大差距，我們所取得的成績是依靠社會主義“集中力量辦大事”的制度優(yōu)越件，缺乏經濟競爭力。面對時代新要求和國內外發(fā)展態(tài)勢，必須樹立市場競爭意識，發(fā)揚創(chuàng)新精神，大力開展先進制造和先進工藝技術的研究。另外，由于產業(yè)規(guī)模迅速發(fā)展，一線技術人員新老更替加快，存在著工程經驗不足、技術沒有完全吃透、工藝技術文件不完善的現象，從而導致質量事故時有發(fā)生。技術人員的經驗和技術成熟度雖然不能在短時間內完成積累，但是可以通過信息、技術的快速溝通和響應彌補，這也是信息化的工藝技術工作所起的作用之一。

    3．3 傳統(tǒng)工藝設計方法和工藝管理方法存在的問題

    在具體的航天器總裝工藝設計和工藝管理工作中，過去的傳統(tǒng)方法存在著如下不足：

    a．工藝文檔編制方式落后，工藝標準化程度不高，導致工藝設計效率低；

    b．工藝設計流程不優(yōu)化、工藝術語不規(guī)范，導勁工藝指導性不高；

    c．企業(yè)傳承的工藝技術和經驗不能得到有效管理和利用；

    d．沒有有效的文檔管理和查詢工具，無法進行工藝知識的積累和復用，現場反饋的數據和信息缺乏數據庫管理；

    e．工藝管理不到位，工藝技術文件流通不充分，各方信息傳遞不充分，工作進度信息、技術問題處理響應速度慢；

    f．標準工藝總結困難，工藝支撐數據缺乏科學匯總和管理，不能對總裝工作進行科學有效的評估。

    以上的這些缺陷制約著型號科研項目的進度、質量和成本，已經不能適應航天器研制新形勢、新任務、新要求。為了解決這一矛盾，我單位大力加強了信息化的總裝工藝工作，經過一段時期的磨合，取得了很好的效果。

4 航天工藝技術及工藝管理的信息化

    航天工藝技術是指在航天型號制造、裝配、檢測工作中具有一定技術含量，對制造裝配過程具有一定促進作用的工藝方法。在生產過程中主要體現為：工藝攻關，工藝優(yōu)化，新技術、新材料、新方法的采用等。工藝技術需要以客觀實體的形式保存下來，一方面真正改進工藝過程，另一方面進行知識的傳承。工藝設計過程管理的基本任務是應用現代管理科學理論，對各項工藝任務進行計劃、組織和控制，使之按一定的原則、程序和方法協(xié)調有效地進行。面向產品全生命周期的工藝設計與管理，以產品全生命周期的工藝設計與管理為核心，動態(tài)管理和設計企業(yè)產品加工的工藝過程，為生產提供完善的數據體系。

    工藝技術信息化是從企業(yè)的工藝設計、工藝管理、工藝數據集成利用等多個方面滿足企業(yè)信息化建設的要求。工藝信息化的作用，不僅僅在于用計算機代替人工進行工藝文件和工藝卡片的編制，共享信息數據，提高工作效率，還在于建立協(xié)同工作模式，規(guī)范工藝標準、工藝資源，實現工藝設計全過程的管理、數據分析和工藝流程，并為生產提供準確、有效的數據，有利于工藝創(chuàng)新研究，提升工藝水平。

    在航天器總裝工藝工作中，要對工藝工作中的各種信息和過程進行管理，主要包括管理體系、工藝文件、工藝紀律、工藝技術、工藝服務、工藝師隊伍等方面。管理體系及對工藝文件的管理是工藝管理中最主要的方面。管理體系以體系文件為基礎，從工藝工作的各方面規(guī)范工作的方法、流程和結果，優(yōu)秀的管理體系必然具有完備、便于操作的體系文件。大量的各級標準(如國軍標、航天部標、中國空間技術研究院院標等)是體系文件的重要組成部分，同時，還包括根據廠、所不同的環(huán)境和條件不斷積累和總結而形成的具有良好適應性的規(guī)范性文件。工藝文件屬于廣義的范疇，主要包括工藝總方案、物料清單、工藝規(guī)程、技術通知單、工藝文件更改單等各種工藝規(guī)程類和技術文檔類文件。工藝文件應具有完整性、正確性和統(tǒng)一性。

    信息化工藝管理是指利用PDM(Product Data Management，產品數據管理)系統(tǒng)提供一個數字化工作平臺來管理產品的各種信息，建立一個并行化的協(xié)作環(huán)境。以產品數據為核心，實現靜態(tài)的產品數據和動態(tài)的工作流程的管理。做到有效的信息共享和利用，解決“信息孤島”問題。利用PDM系統(tǒng)進行工藝管理的實現包括三個方面，即工藝規(guī)劃的管理、產品裝配工藝設計的管理、工藝過程的管理。基于PDM系統(tǒng)可以實現設計、制造的全面集成，從根本上改變傳統(tǒng)的產品開發(fā)過程。借助成熟的CAD／CAM工具軟件(如UG、Pro／Engineer等)，使產品的設計信息完全依托PDM系統(tǒng)向制造過程傳遞，實現無圖紙的產品設計與制造。

5 航天器總裝工藝信息化建設目標及解決方案

    航天器總裝工藝信息化系統(tǒng)建設是根據航天器研制的整體信息化建設目標，結合工藝信息化需求特點，本著先進實用、集成開放、安全可靠的指導思想，對航天器總裝工藝設計、工藝管理等進行全面的科學管理和規(guī)劃。本方案具有以下特點。

    5．1 建立以標準工藝為基礎的工藝設計平臺，實現工藝文件數字化及成本控制

    航天器總裝數字化的建設，除了實現工藝規(guī)程、技術文件、圖紙以數字化形式到達生產現場，并實現按工藝規(guī)程按權限在線簽署外，還提出了基于標準工藝文件基礎之上的工藝設計系統(tǒng)。在工藝設計過程中，對于某些裝配加工方法相同、工藝路線相似的工序可以引用標準工藝文件，在其中加入加工數量、材料、規(guī)格等信息來生成工藝文件。生成的工藝文件反映了庫房物料、耗材等成本信息，因而也實現了工藝設計階段的成本控制。

    此外，為了提高工藝設計效率，提高工藝文件的標準化和規(guī)范化，還提供工具化的工藝編輯平臺，包括表格定義、工藝類型管理、典型工藝管理、工藝資源管理、工藝簡圖繪制等功能組件的工具。

    5．2基于面向對象的管理思想，進行有效的工藝數據管理

    航天器總裝工藝信息種類繁多，主要包括裝配加工工藝信息、工藝定額信息以及工程管理信息等，通過基于面向對象的思想，將所有工藝信息圍繞型號對象進行有機的組織。在工藝信息合理組織的基礎上，通過快速有效的歷史工藝文檔檢索和查詢手段，實現工藝信息的借用和復用。

    5．3采用項目管理的理念，實現工藝任務的自動分派和工藝過程的可控

    針對航天器的工藝設計和總體裝配任務，根據生產計劃流程建立工藝路線代號與工作任務的對應關系，自動產生任務分派，實現技術流程和計劃流程的統(tǒng)一。另外，對生產過程進行控制和管理，對項目完成情況進行統(tǒng)計匯總，為企業(yè)的績效管理提供依據。

   6 航天器系統(tǒng)集成工藝技術方案

    航天器總裝信息化工藝設計技術實現方案采用面向產品全生命周期的CAPP／PDM系統(tǒng)，從產生工藝的設計過程開始，對工藝設計所產生的工藝數據進行有序的符合企業(yè)規(guī)則的管理，形成完整有序的工藝設計管理流程。在計算機環(huán)境下讓企業(yè)的工藝數據流在網絡上規(guī)則有序地流動，為各個相關部門所用。

    航天器總裝CAPP／PDM集成系統(tǒng)以大型數據庫Oracle為底層支撐，用Java語言開發(fā)，系統(tǒng)的設計采用B／S模式和C／S模式相結合，標準的J2EE結構。采用主動發(fā)布BOM信息方式，目前建設成的系統(tǒng)包括七大功能子系統(tǒng)：系統(tǒng)管理、生產計劃管理、工藝數據管理、現場生產管理、總裝物資管理、現場信息查看、虛擬裝配數據管理。實現了工藝路線和工藝規(guī)程編制完成后自動生成物料配套清單、工裝明細表、材料定額、工藝路線匯總表等各種工藝匯總數據，實現了各類設計、工藝、生產文件和生產BOM表的信息化傳遞、反饋和簽署。并提供報表格式自定義功能，能滿足不同部門對工藝數據的統(tǒng)計和應用需求。

7 航天工藝信息化技術發(fā)展展望

    長期以來，對CAPP的定義是Computer Aided Process Programing，即計算機輔助編制工藝規(guī)程，隨著生產發(fā)展要求和計算機網絡技術的發(fā)展，對于CAPP發(fā)展定位的含義變?yōu)镃omputer Automatic Product Planning，即基于計算機的自動化產品生產規(guī)劃。

    總體來說，CAPP在國內大體經歷了四個發(fā)展階段：第一代產品：基于智能化專家系統(tǒng)思想開發(fā)的CAPP系統(tǒng)。這種思想過分強調工藝決策、編制的自動化，而忽視了工藝工作的復雜性和個性化，所以注定只能作為學術研究，很難將其實際推廣應用。第二代產品：基于低端數據庫(FoxPro等)開發(fā)的CAPP系統(tǒng)。重視了工藝是以數據為主要管理對象，但限于開發(fā)技術和開發(fā)工具，軟件實用性差，做不到“所見即所得”的編寫工藝，并且與基于大型數據庫的企業(yè)管理系統(tǒng)集成困難，數據難以利用。第三代產品：基于AutoCAD或自主(CAD)圖形平臺開發(fā)的CAPP系統(tǒng)。在CAD環(huán)境中開發(fā)CAPP系統(tǒng)，以圖形為研究、管理對象，所以僅僅能夠完成工藝卡片的編制工作，大量的工藝數據很難提取、處理和共享，對企業(yè)其它部門效率的提高沒有貢獻，對于系統(tǒng)的企業(yè)信息化建設作用不大。第四代產品：基于數據庫開發(fā)、注重數據的管理與集成的綜合式平臺類CAPP系統(tǒng)。綜合了前三代產品的優(yōu)點和長處，代表了現代CAPP技術的主流發(fā)展方向，受到國內大中型企業(yè)的廣泛認可，事實也證明這種CAPP系統(tǒng)是企業(yè)信息化建設的基石。當前CAPP／PDM技術正朝著協(xié)同設計、分布實施的方向發(fā)展，是一個集任務管理、工藝設計、評審管理、版本及發(fā)放管理、文檔管理等功能于一體的復雜的設計和管理體系。

    目前，工程化的CAPP技術的發(fā)展趨勢有如下幾個特征：

    a．完全基于網絡大型數據庫開發(fā)；

    b．通用的平臺、開放的體系結構；

    c．多種二次開發(fā)手段；

    d．交互式與智能化模塊的結合；

    e．各種工藝設計資源的有效共享和智能化利用；

    f．有效利用3D模型、工藝流程可視化和工藝流程優(yōu)化分析；

    g．產品設計、工藝技術準備、制造的全面集成；

    h．工藝設計、工藝管理、工藝數據的集成應用。

    自從本單位建成基于CAPP／PDM的總裝看板生產系統(tǒng)以來，已經向航天器數字化研制邁開了一大步，系統(tǒng)經歷了試運行、自適應、不斷完善到在型號中應用，已經取得了很好的效果。相信隨著信息化的航天器總裝工藝技術和管理的成熟利用和發(fā)展，會使航天器的研制效率更高、質量問題的發(fā)生概率更低，從而為迎接航天新發(fā)展提供有力的技術保障。