中國航發:協同設計,讓型號研制更好更快
軍工資源網 2023年12月01日“咱們的方案論證目前進展到哪個階段了?”
“這型發動機技術規范能否再發我一份?”
“這次評審還需要整理哪些文件?”
……
一個接一個問題撲面而來,電話鈴聲也在耳邊反復響起。這樣“熱鬧”的場面,曾經每天都在中國航發動研所不同部門的不同辦公室內輪番上演。
作為我國中小型航空發動機及直升機傳動系統研發基地,動研所產品種類多、型號課題多、人員交叉嚴重,拿出大量時間協調工作成為誰都不愿承認、但又不得不面對的事實。
不過,在很多一線科研人員的印象中,他們已經有一年多的時間沒有再感受過這種“熱鬧”的工作模式了。說起來,這樣的改變還得益于CDM的全面建設與應用。
以問題為導向 讓系統“把得更準” -
CDM,即協同設計管理系統。簡單地說,就是要讓每個人都參與到設計過程中。項目組所有成員從設計活動發生之時,就能夠查看和利用所有涉及該項目的各項規范、標準、文件、數據,從而完美實現設計流程上下游專業間的信息共享。
借助CDM,大家在統一的標準上進行協同設計,減少各專業之間以及專業內部由于溝通不暢或溝通不及時導致的錯、漏、碰、缺問題,實現所有活動元素的規范性和準確性,提升設計效率和設計質量。
航空發動機是典型的知識和技術高度密集的高科技產品,其研制過程中的每項工作都嚴格按照“概念、計劃、開發、驗證”四個階段執行。每個階段還要處理好整機與部件、部件與部件、部件內部、通用專業與其他專業等多對關系,這意味著設計師有大量工作需要完成。
然而,從項目準備到研發過程再到完成歸檔,傳統的設計過程往往淹沒在方案論證迭代、數據傳遞處理、各類進度匯報、問題推倒重來等一系列漫長且反復的“洪流”中,產品研制周期需求和傳統研發手段之間的矛盾日益凸顯。
“設計師作為獨立個體,既不了解整個研發流程,也不清楚自身任務在整個流程中的位置;研制工作需要大量數據支撐,但無論是借鑒成熟產品成功經驗,還是規避既往故障問題,都需要在浩如煙海的資料中尋找。”動研所發動機總體研究部宋明波坦言,“需求、計劃、設計等數據分布各異,我們早已苦于在各個平臺中導出導入各種數據。”
一線設計人員的苦惱往往最能直觀反映困境。不難看出,協同設計歸根結底是要解決流程、協作和管理問題。
為了解決這三大問題,動研所按照集團AEOS建設部署,充分識別業務場景,試圖通過逐步搭建CDM,讓其成為固化正向研發流程、培養正向研發習慣的主陣地。
以實用為基礎 讓系統“貼得更緊” -
CDM是從動研所壓氣機研究部開始著手搭建的。
2022年春節剛過,壓氣機研究部領導帶頭,專門組建了一支體系推進員隊伍。“推進員的數量不在多,但一定要有推進研發流程變革的信心和決心。”壓氣機研究部黨總支書記、副部長賀象說。
畢竟是一套新的工具,只有設計人員覺得好用,才愿意用。因此無論是工具的開發還是平臺的搭建,體系推進員不僅要考慮界面是否清晰規范,還要考慮設計人員使用是否方便、容易上手,更要考慮是否符合已有型號研制的習慣和經驗。
接受、消化集團發布的研發規范流程文件;
分解、理清動研所壓氣機部件研發的實際需求;
學習、借鑒兄弟單位研發平臺過程中的有益經驗;
摸索、搭建能夠反映內部研發邏輯的網絡平臺;
……
緊鑼密鼓的工作開始了。體系推進員邀請內部專家對平臺所涉及的功能與模塊進行反復討論、確認;逐一對壓氣機性能、結構、強度等多個專業的每個階段每個環節的每個要素進行明確;挨個梳理、導入設計所需的要求、規范與大綱。
2022年6月,壓氣機部件協同設計管理模塊上線試運行。前期整理形成的300余個工具、500余份文件模板在平臺上全部集成,研發所涉及的上下游流程、文件的輸入輸出對象、各個任務的時間節點和責任人以及完成進度一目了然。
“以前的研發工作是離散式的點狀分布,較多受到各專業人員的個人水平與經驗影響。”壓氣機研究部體系推進員吳靚昕有感而發,“現在從方案設計到工程設計,每一個階段都有標準規范的框架和模板進行指導,尤其是新入職員工,不再像‘沒頭蒼蠅’一樣了。”
以全面為目標 讓系統“管得更寬” -
壓氣機協同設計管理模塊的建設應用只解決了部件內部的協同設計問題。如何將各專業之間技術活動的線性傳遞關系改為網狀連接關系,是迫切要解決的問題。
作為發動機的核心部件,無論是壓氣機、燃燒室還是渦輪葉片,都要經過方案設計、方案論證、技術設計與工程設計,流程“大同小異”,但具體執行中很大程度上受設計人員的個人經驗與水平影響,導致產出結果“各有千秋”。
基于此,動研所發動機總體研究部立足整機、統籌考慮,在集團規范要求的剛性支撐下,按各研發階段與實際執行情況劃分專業流程界面,明確各部件研發流程、任務位置、文件規范、設計工具,定義并打通總體與部件之間、部件與部件之間等多方數據接口,讓協同設計貫穿于發動機研制的全過程、全周期,從而實現研發流程的細化與本地化。
“面對海量歷史數據,我們從整體布局出發,篩選出具有針對性的正反面案例,并將其精準匹配到每一個環節,大大提高了設計一次成功率。”總體研究部設計主管向有志說。
目前,CDM平臺已自主集成了包括流程、活動、工具、指導書在內的近萬個體系要素,遍布全部設計專業和設計環節,在研發動機型號及傳動系統項目全部上線:
——設計流程實施全面動態管理,設計人員、總師、所領導只需輕點鼠標,即可了解各項目進度,再也不用輾轉于各類匯報會議。
——信息數據實現全程全位共享,設計人員個人的靜態設計轉變為項目的動態設計,減少差錯與反復,設計周期大幅縮短,多個型號一次成功。