推动产品设计与生产过程双向融合 2020-12-08 

  

瞿飞
  新产品导入(New Product Introduction,简称NPI)流程作为电子产品量产必不可少的环节,在全球电子制造服务业被广泛应用,构建具有敏捷、高效、高品质、低成本的NPI流程已成为产品获得成功的关键。目前,NPI流程在OEM生产中应用较多,然而,针对武器装备多品种、小批量的研制特点,常规多阶段试生产的导入模式存在单件制造成本高、研制周期短等痛点,制约了NPI流程在武器电子装备制造企业中的施行。
  近年来,航空工业上电所积极创新,以基于模型的嵌入式深度应用系统工程为主线,将NPI过程融入产品研发系统工程,构建技术研发过程融合、技术管理过程融合、组织使能过程融合的NPI机制。基于研发系统流程中的协同理念、门径管理流程理念,研究现有的研发体系模式,以建立适用于上电所的NPI流程体系,最终形成前端设计协同、节点评估控制、生产协同与反馈的体系化工作模式。
  建立以DFX工程技术 为核心的协同开发平台
  航空电子装备的工程化设计过程涉及机械、电子、软件等多个专业学科。为了适应复杂航空电子装备的工程化设计需求,上电所大力发展DFX工程技术,开展专业化分工和工程化协同研发体系的创建,从“流程、工具、方法”三要素夯实DFX工程技术应用基础,匹配新型武器装备的研发需要。
  DFX(Design for X)工程技术以工程数据为驱动,以提升产品设计可制造性、可维护性、可测试性、经济性及可靠性为价值目标,其核心在知识管理,关键在信息化建设。上电所聚焦产品工程化设计环节中存在的痛点问题,围绕产品可制造性设计(DFM)、可装配性设计(DFA)、可靠性设计(DFR)和可测试性设计(DFT),结合所内生产实际与未来发展,进行了系统化和集成化的平台探索,并最终取得了诸多成果。一是论证、实施多专业DFX工作方法,涵盖结构设计、PCB布局布线、PCBA、整机集成等设计过程,将专业工程化知识转化为DFX工具语言,将原有基于文档的人工检查模式改进为基于数据、基于模型的工程化设计自动审查,实现了工程化知识的有效复用;二是建立设计工艺协同研发信息化平台,深入集成设计开发环境及DFX审查工具,实现基于EBOM、设计模型、工艺知识、DFX审查规则的产品协同开发,在提升产品研发效率的同时,通过信息化流程及数据管控等措施,保证产品DFX设计问题全闭环,弥补了新产品开发过程中的工程化设计管理短板,支撑产品研发能力与质量双提升。
  构建基于工程审查的首件试制验证机制
  按照国军标要求,武器装备研制企业通过开展首件鉴定来检查、发现产品生产过程中存在的问题,以验证生产过程是否具备生产条件。然而对于新研装备,由于从未被生产,在首次试制时,除了需要验证生产过程中5M1E(人、机、料、法、环、测)要素是否满足生产需求外,验证范围还应包括产品工程化设计的实施质量,确保装备转产后的质量稳定可靠。为满足新研装备试制过程的质量及效率需求,上电所积极构建基于工程审查的首件试制验证机制。
  问题导向定依据。通过结合设计质量历史问题数据,以产品生产路线为索引,提炼生产流程中可被识别及定性的工程化设计问题,结合FMEA、六西格玛等工具和方法,整理、归纳,并最终形成工序级别的首件试制审查项目指南。
  信息协同提效率。依托制造执行系统(MES),将首件试制审查项目指南与生产工序信息化绑定关联,并同步开放工艺工程师审查端口,实现了基于MES工作流试制工序的同步验证,在提高验证效率的同时,极大降低了验证工作对生产进度的影响。
  管理机制促归零。试制验证过程中发现的问题由质量管理系统(QMS)进行质量跟踪管理,结合NPI管理采取试制问题处理措施,如开展首件试制后的试制问题分析、转产前的问题归零总结等,确保达到“零缺陷设计”和“零缺陷制造”的双重目的。
  面对武器装备快速发展的现实需要,新研装备的快速试制及高效转产已成为各军工企业生产单元的提升方向。上电所将以构建产品研发制造一体化体系为目标,将系统工程与NPI流程相结合,建立以DFX为核心的协同开发平台,构建基于工程审查的首件试制验证机制,逐步实现产品设计与生产过程的融合,形成设计与生产组织协同、设计与生产流程协同、设计与生产数据协同、设计与生产信息系统协同的一体化研发模式,全面提升新产品的工程研发能力及工艺制造能力,从研、产双向支撑新装备研发的质量与周期需求。