引言:航空發動機之所以是“皇冠上的鉆石”,本質是因為它集合了技術極限、材料極限、工程極限和戰略極限。全球能獨立研發先進航空發動機的國家僅有美國、俄羅斯、英國、法國、中國5個,能同時覆蓋軍用、民用發動機的國家僅美國、英國、中國3個。它不僅是航空工業的核心,更是一個國家工業實力、科技水平、經濟實力和國防實力的綜合名片。
航空發動機的制造如同鉆石般歷經千錘百煉方能成型,是設計落地的終極工程,圍繞高精度成型、超精密加工、特種連接、精密裝配、嚴苛檢測五大核心環節,既要實現設計圖紙的微米級還原,又要保障極端工況下的長壽命與可靠性,對制造工藝、裝備和過程控制的要求達到工業領域頂級水平。
●核心部件精密成型技術:奠定先天精度基礎,成型技術直接決定部件的材料致密度、晶粒結構和基礎尺寸精度,是制造的第一道門檻
●超精密加工技術:實現微米級精度還原,核心部件的加工精度直接影響氣動效率,需突破難加工材料的切削、磨削極限
●特種連接技術:保障結構完整性與密封性,航空發動機部件多為分體成型、整體工作,連接技術需實現高強度、高密封、低變形
●精密裝配與間隙控制技術:實現整機協同性能,裝配精度直接影響發動機的氣動效率、振動水平和壽命,核心是微米級定位和精準間隙控制
●嚴苛檢測與質量控制技術:守住可靠性底線,發動機部件需在高溫、高壓、高頻振動環境下工作數萬小時,檢測技術需實現全尺寸、全缺陷、全壽命覆蓋
因此,航空發動機制造對工藝設計的多目標平衡(工藝策劃、多方案)、多專業環境適配(多專業工藝設計)、全過程數據一致性(結構化數據傳遞與關聯)、全過程狀態可控(多形態有效性控制)等提出了嚴苛要求,工藝設計不僅要實現圖紙到產品的精準轉化,還要解決材料難加工、結構復雜、工況苛刻、批量穩定等多重矛盾,是整個制造環節的核心瓶頸。
1、客戶背景
中國航發某航空發動機有限責任公司(以下簡稱“航發某公司”)是我國航空發動機領域的核心骨干企業,在國防航空和民用動力裝備領域有著舉足輕重的地位,該公司是國內領先的航空發動機制造企業,工藝技術水平處于國內航空發動機制造領域的頂尖梯隊,部分核心工藝達到國際先進水平,不僅打破了多項國外技術封鎖,還構建了完善的自主工藝體系,有力支撐了我國航空發動機與燃氣輪機的自主研制。
2、客戶痛點
航發某公司的生產研制是典型的廠所分離模式,從上游主機研發單位接收設計數據,并開展工藝策劃、任務分工、多專業工藝詳細設計、發布應用等全過程,圍繞工藝體系全領域,涵蓋了工藝規劃、設計、管理等全維度工作。
●在工藝規劃環節
■基于原系統對接上游設計單位,采用工作流驅動數據的傳遞與接收,但對三維設計模型尚未輕量化處理,未對模型中的PMI等屬性信息進行提取,造成后續利用三維模型開展三維工藝設計的便利性不足;
■在多級分工策劃過程中,基于工藝流水的輔工藝設計任務未完全納入工藝計劃準備的管理過程,致使無法對工藝任務計劃完全按節點進行狀態監控,在線管理存在真空區域。
●在工藝協同環節
■主輔工藝間的協作通過初始編制的工藝規程的預簽審模式展開,其他分廠/工段輔工藝人員通過會簽獲取工藝編制需求,任務接收后人工終止簽審流程,時常出現流程未被及時終止,造成工藝文件誤定版而發起不必要的工藝更改,增加了人員工作量;
■通過預簽審的協作方式,毛坯工藝、主工藝與輔工藝規程間相對獨立,無法直接關聯,缺乏生成整本化工藝的技術基礎。
●在工藝設計環節
■所有專業都使用相同的工藝編輯器,隨著數據量增大,系統加載、反應速度慢,常發生異常退出,嚴重影響工藝編制效率;且缺乏面向不同專業工藝設計的特色應用,無法很好滿足工藝設計的多種應用性需求;
■編制內容時,對于機加等特殊符號需要通過特殊字符轉化,無法直觀顯示,影響用戶的編制體驗與效率;
■工序內容編制時,無法在線直觀瀏覽工序簡圖及模型,工序內容與工序簡圖的尺寸標注間缺少聯動,對于復雜零件的工序內容編制存在極大挑戰,編制工作量巨大且易出錯;
■為了滿足標準化管理需要,編制工序內容時需過多關注內容排版,且需要根據工藝報表生成格式調整內容排版,無形中極大增加了工藝設計人員的工作量;
■檢驗數據通過線下檢驗卡片的形式記錄,造成工藝與檢驗業務之間存在多處斷點,數據準確性不高;
■通過在工步的文字描述建立工序與數控工步卡間的關聯,工序與相應的數控工步卡之間缺乏直接聯系,易造成版本文件不匹配,導致加工錯誤;
■缺乏工序級的工時定額管理,無法為后端生產排程提供標準工時依據,易造成排程不合理引發生產瓶頸;
■工序模板的屬性及界面排版規范性不高,且對部分關鍵屬性值未進行相應約束,絕大部分依靠手工填寫,導致工藝內容規范性低且易出錯。
●在工藝發布環節
■通過PDM系統的簽審流程完成工藝規程的審批,并以整份卡片形式下發至生產,操作者需要瀏覽整份工藝文件查找其需要執行的工序內容,費時費力;
■系統中相同零組件不同分廠的工藝文件間缺少直接關聯,各分廠工藝文件相對獨立,無法按數據邏輯生成全本化工藝;
■在簽審過程中,無法差異化展示前后不同版本的內容,任何微小的改動都需要瀏覽查看全部工藝規程內容,使得簽審過程的文件內容校核工作量巨大;
■工藝報表生成時缺乏智能化、人性化的排版規則約束,發布格式常出現差錯,需要人工反復返回編制界面依靠經驗調整內容后,再次生成工藝報表后查看,極大影響工藝編制效率與應用體驗。
●在工藝變更環節
■臨時偏離(包括超越、臨時卡片等)作為標準工藝的臨時分支,使用OFFICE或卡片編制,且僅作為文件管理。未進行結構化,管理顆粒度較粗,與正式工藝管理相對脫節,極大增加了管理難度;
■臨時偏離文件采用臺份、批次、數量、時間(/周期)等多種有效性,在工藝研制階段會產生大量臨時偏離文件,且有效性管理不清晰,車間操作者需從大量的臨時文件中,通過人工判斷識別當前需要執行的臨時文件,極容易出錯且執行效率低。
●在資源應用環節:
■雖已構建了分類管理的工藝資源庫,但缺乏規范、準確的管理,無法完全通過屬性值查詢獲取相關資源,相當程度上降低了工藝設計效率;
■缺乏制造資源數據組織關聯模型,工序、工種、工位等未建立綁定關聯,依靠人員經驗進行匹配選用,對于新手容易導致資源選用錯誤;
■相關工藝知識庫尚不完善,檢驗策略庫、標準用語庫、工藝參數庫、知識規則庫尚未形成規;芾砼c應用,工藝知識難以持續積累沉淀,導致寶貴的經驗知識難以復用,難以從全局上提升工藝設計的先進性;
■未建立工藝與參考標準間的直接關聯,無法對參考標準的使用情況進行分析,且無法及時獲取參考標準的更新。
3、合作契機
原系統通過多年的優化改造與應用推廣,雖然滿足了工藝規劃、設計、管理的基本需要,但未能實現工藝任務的全面在線化、工藝設計的高度專業化、工藝變更的連續化、工藝數據的深度結構化、工藝資源知識的沉淀與應用、三維設計模型的傳遞與應用等不足。時常造成設計可行、工藝難落地的矛盾,為下游生產制造帶來諸如要求不一致、數據不準確等較多問題,導致工藝迭代緩慢且狀態管理混亂。
國睿信維基于全自主的REACH.MPM(睿知集成化三維工藝系統)平臺在工藝平臺的架構設計、工藝數據治理與深度結構化、三維模型在工藝端的應用、多專業工藝協同設計等領域擁有成熟技術與標桿案例,尤其在工藝設計平臺的完全自主化、復雜裝備工藝數據深度結構化、多專業工藝協同設計等方面的能力,與航發某公司的核心需求高度契合。
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