王伟、刘会祥、王宇浩、苗克非、黄明明、宁琦 /北京精密机电控制设备研究所

航天柱塞泵是为满足航天特殊需求而专门研制的特种油泵，是电动液压伺服系统的“心脏”元件，具有高压、高速、高温等特点。柱塞泵产品的特殊功能及性能需求，导致产品精度、热表处理等要求高，生产加工周期长，为型号批产带来了一定的困难，加之受型号牵引的传统产研管理模式导致柱塞泵类产品代号多、状态繁杂，不利于产品的组批生产，生产组织及过程状态管理难度大。

货架是通过梳理研发、外购的产品、器件、材料，按照一定的层级进行管理，以便新产品开发时最大限度地共享原有成果的方式。按照北京精密机电控制设备研究所《伺服产品货架管理规定》要求，在不同单机、单元产品之间通用的产品、零（组）件、模块、器件、材料，成熟度等级达到3 级（含3 级）以上且有市场需求或规划，便于组批生产的通用产品可以形成货架产品。

数字化设计技术是指利用计算机软、硬件及其网络环境，实现产品全过程设计/制造/管理的一种技术。数字化设计制造技术的应用可以大大提高产品质量、劳动生产率及企业的产品开发能力，缩短产品研制周期，降低开发成本。研究所对伺服产品的5 层货架体系规划中，将通用零（组）件定位为第3 层。依据货架体系规划，构建了柱塞泵通用零（组）件货架，实现了产品化，并在AVPDM 系统中构建数字化货架平台。

一、建设思路

产品化工作以产品型谱建设为起点，以产品成熟度提升为主要途径，通过货架式产品的管理，最终实现货架体系建设，并满足型号任务的选用。依托研究所产品化规划及数字化平台规划，开展了柱塞泵产品产品化及数字化货架的建设工作。主要建设思路为：按照型谱类型进行体系结构搭建；提升产品成熟度；搭建基于AVDIM5.0 全生命周期的管理货架；通用零组件货架产品管理。具体实施流程如图1 所示。

图1 柱塞泵货架体系建设流程

二、具体实践

1.搭建通用产品型谱

产品型谱是产品化工作的顶层规划和核心，产品型谱规划了产品的发展和应用方向，是产品化工作的核心要素。在通用零（组）件层面，通过全面梳理现有产品，形成了立足于当前并满足未来发展需求的通用零（组）件级产品型谱。通过建立柱塞泵产品型谱，可以梳理现有产品，打破现有型号条块分割，并规划未来产品，使柱塞泵产品真正成为参数化、规格化的货架式产品库。

在贯彻实施产品化工作过程中，深入开展了柱塞泵产品的型谱规划研究。柱塞和转子是产品的核心零件，柱塞泵产品以柱塞和转子规格为分类类别，按照产品的最大排量为主要型谱特征，建立了柱塞泵产品的型谱系列。目前，研究所已形成了排量分别为0.5ml/r、1.3ml/r、3.9ml/r、7.6ml/r 的4 类产品型谱，分别对应5 个、13 个、39 个及77 个系列通用件。

根据研究所《通用零(组)件及通用紧固件管理要求》，通用零件代号以“T”开头，格式为：TXX（号段）—XX（顺序号），“T”表示通用零件，柱塞泵类号段为“107”。例如通用零件转子的代号为T107-01。通用零件简号与代号相同。

依据通用产品型谱分类及通用零组件管理要求的命名规则，搭建了柱塞泵产品化货架体系，具体型谱系列见表1。

表1 柱塞泵通用零（组）件型谱系列

型谱序列中13、77 系列的柱塞泵产品应用型号最广，产品规格最多，因此这2 个系列的产品率先完成了全部零组件产品向通用零（组）件产品的转化。其中，13 系列通用件主要有7 种规格，经过优化归一后，将全系列875 个有独立代号的零件固化为62 个通用零组件。77 系列通用件主要有3 种规格，全系列241 个有独立代号的零组件，经过优化归一后，最终固化为61 个通用零组件。通过产品化工作，大幅减少了产品规格，简化了管理流程。

2.提升通用产品成熟度

产品成熟度是对产品在研制、生产及使用环节等全生命周期所有技术要素的合理性、完备性，以及在一定功能、性能水平下质量稳定性的一种度量。提升产品成熟度是产品化的核心要素，是产品化研究与实践的重要环节，对构建航天产品专业化发展模式有着非常重要的作用。

采用对设计状态、机加工艺状态进行优化、固化的方式提升产品的成熟度，形成了柱塞泵通用件货架产品。通过采用精简材料牌号、产品可靠性结构优化、短线材料替代、改进加工工艺方法、提升产品的制造工艺性等方法及措施，对技术状态和机加工艺状态进行持续完善，提高了产品可靠性及零件机加效率，并对产品的状态进行了固化，提高了柱塞泵产品的成熟度，满足了产品成熟度等级达到3 级（含3 级）以上且有市场需求或规划，便于组批生产的通用产品可以形成货架产品的技术要求。

3.建设数字化设计工艺一体化货架

柱塞泵通用产品货架依托研究所AVDIM 5.0产品全生命周期管理系统搭建，利用先进的数字化技术改造传统的产品设计方式，转变了制造和管理手段，实现产品数据由2D 向3D 的转变，实现了信息集成化。

在通用件货架搭建过程中，采用CREO2.0 软件进行柱塞泵货架产品的三维在线设计，如图2 所示，并实现了整机产品的三维数字化模装，如图3所示。数字化电子货架的建设，保证了通用零（组）件数据的安全性、一致性和唯一性，避免因相互借用、错误引用引起的错误，并实现了设计文件的电子管控，加强了对货架产品的技术状态管理。

图2 基于AVDIM5.0系统的三维在线设计

图3 整机产品的三维数字化模装

通过AVPDM+AVMPM+MES 柱塞泵产品的设计工艺一体化电子货架，实现了从AVPDM 三维设计数据的BOM 发布、工艺BOM 承接、AVMPM结构数字化工艺文件编制，并影射到MES 系统完成生产过程的全周期数字化管理。

柱塞泵数字化设计工艺一体化货架的建设，使设计与工艺文件实现了技术文件的实时传递，使工艺准备和验证时间提前，使数据的一致性有了可靠保证，大幅缩短了装配配套制造周期。

4.通用件货架产品管理

传统的科研生产模式是以型号为主导的垂直研制模式，通用件产品管理为通用件、去型号化的产品化管理模式。通过柱塞泵产品通用零组件电子货架的搭建，使产品纳入货架管理，实现了柱塞泵通用件与型号任务的剥离，通过提前生产配套，从而加快整泵齐套工作，实现了早投产、预投产、批投产工作，为型号快速应用产品化成果奠定基础。

通用件产品的管理模式有效解决了根据型号任务安排生产造成的加工周期紧张的现象，并且在型号任务变化后，不会造成产品浪费。柱塞泵产品化工作开展以来，研究所柱塞泵产品的制造成本降低20%，生产效率提升30%，产品化工作与型号工作已实现有效结合。

通过柱塞泵产品化及数字化货架体系建设，实现了从型号投产管理模式向通用件组批管理模式转变，较大地提高了柱塞泵的生产效率、办公效益及管控水平，降低了产品生产成本，为研究所大批量任务的成功交付及产研模式转型奠定了基础，其成果具有很好的示范效应和推广价值。