伺服机构产品化工作实践

◎北京精密机电控制设备研究所 郑湘萍 郑继贵 付宁 田胜利

近年来，中国运载火箭技术研究院不断深入推进新体系建设，产品创新是其中的重要内容，也是适应高密度发射、提升自主创新能力的需要，可有效规范产品管理、提高产品质量。深入推进产品化工作，对产研一体化的伺服产品专业研究所跨越式发展具有重要意义。

北京精密机电控制设备研究所在航天型号的牵引下，坚持走通用化、系列化和组合化的产品创新道路，开发了近50种伺服机构单机级以上产品和300余种伺服动力、控制和测量单元级产品，形成了较为完善的伺服产品体系。近年来，研究所在“三化”基础上开展面向产品市场化、成熟化的工作，重点在标准制度体系建设、产品型谱管理、产品货架管理、产品成熟度提升及定型管理等方面进行了深入研究和实践。

一、标准制度体系建设

研究所按照“系统策划，急用先行，试点推进，逐步完善”的思路，根据实际需求建立产品体系、保障体系和标准制度体系，固化管理经验和成果，以支撑后续产品化工作顺利开展。

标准制度体系是型谱管理、产品管理和配套保障条件落实的有力保障。研究所对标中国航天科技集团公司和研究院科研生产管理评估手册中的产品评估要素，对产品化工作进行全面策划，制定了研究所产品化工作管理办法，初步形成较为协调完备的产品化标准制度体系框架（见图1）；编制了《伺服产品代号编制规定》等多项产品化相关管理要求，确保产品化工作有章可循。

图1 精密机电控制设备研究所产品化标准制度体系框架

二、产品型谱管理

2011年，研究所对伺服组成产品型谱开展研究，编制了《伺服产品型谱管理要求》，明确了部门职责、管理流程、型谱的发布和审查要求以及型谱产品的选用要求等。

伺服产品型谱按照伺服机构型谱、伺服组成产品型谱2个层次来管理，前者纳入航天科技集团型谱，目前共有16种；后者由研究所自主管理，目前已完成25类产品型谱简表。

产品型谱是产品工程的顶层规划和核心，而确定某类产品的命名和代号编制规则，使产品代号能够体现产品最本质的特征，是编制产品型谱的重要环节。研究所基于“总结过去，支撑现在，引领未来，平稳过渡”的原则，确定伺服产品型谱代号由名称代号、系列代号和特征代号3个必备字段和1个可选字段（辅助代号）组成。其中名称代号继承了原产品代号，为必备字段；系列代号表示产品系列，为必备字段；特征代号由3～4个字段组成，反映产品的主要特征参数，为必备字段；辅助代号为可选字段。

三、产品货架管理

研究所在开展伺服组成产品型谱研究的同时，对伺服产品货架管理进行了研究，编制了《伺服产品货架管理要求》，规范了伺服货架产品的提出、选用、技术状态控制以及生产管理和质量管理等要求。

研究所按照伺服货架产品分层管理要求，在“长征”五号和“长征”七号运载火箭伺服系统研制之初就充分贯彻产品化要求，以实现最大限度的共用。对4种伺服机构进行了统筹策划，最终实现了基于货架产品选用的优化设计。在开展“长征”三号甲系列运载火箭配套伺服机构定型工作中，以SBB-3C柱塞泵为试点产品，在产品需求分析和定型工作策划时贯彻了货架管理要求，从毛坯预制件、通用零（组）件、伺服单元产品3个层次上进行了优化改进。

四、产品成熟度定级和定型管理

针对伺服产品的技术特点和小批量生产、高密度发射的要求，为确保发射成功及产品长寿命、高可靠要求，快速提升产品成熟度，研究所在伺服产品成熟度等级认定管理方面进行了探索和实践，细化了伺服产品成熟度定级工作要求（见表1），编制了伺服机构产品成熟度定级评估提示单和定级评审文件模板，制定了伺服产品等级认定流程（见图2），通过产品状态基线清理、编制三类关键特性表、建立产品数据包、单点故障和薄弱环节分析等工作对伺服产品进行成熟度定级。

表1 伺服产品成熟度等级细化要求

研制阶段产品成熟度等级产品成熟度等级名称 伺服产品成熟度等级认定主要工作要求3级飞行产品（试样飞行前产品）产品初次研制2、 三类关键特性在2级定级的基础上完善了清单，重点如关键结构尺寸和形位公差、频率特性、密封部位要求、多余物控制环节要点、电机碳刷和换向器磨合面积、电位计电刷成型质量、伺服阀弹簧管刚度及局部圆角加工质量、电气连接可靠性、关键部位拧紧力矩值、对外协单位提出过程质量控制要求等，功能性能数据包括产品静态、稳态、频率特性和主要能源参数等接口数据，基础数据包含原材料、元器件和成品件等；3、 以数据表格形式提供产品关键特性实测数据、功能和性能的地面模拟飞行环境验收与实测数据以及飞行数据记录项要求及表格格式4级试样一次飞行考核产品1、经过1次实际飞行考核，证明满足飞行应用要求；2、 关键特性参数经飞行验证没有发生相关质量问题，发生的非关键特性参数质量问题已归零，有应对措施并经验证；3、 提供产品功能和性能的飞行实测数据与地面实测数据比对分析报告，完善生产和飞行数据表格格式重复生产和使用5级试样多次飞行考核产品1、 经过至少3次实际飞行考核，完成飞行遥测数据分析报告，并完成A、C、D组考核；2、发生的非关键特性参数质量问题已归零，有应对措施并经试验验证；3、 产品基础数据、关键特性包含多次飞行数据和归零措施，功能和性能的地面测试与飞行实测数据比对分析完整定型和设计改进6级 三级定型产品1、 产品技术文件完善齐套，工艺和过程控制文件能保证产品重复生产，满足定型要求；2、对所有在研、飞行相关的质量问题归零工作进行了复查；3、 产品数据包中对多次飞行的产品基础数据进行了分析和要求值的固化，对产品关键特性参数的多次实测数据进行了分析，对要求值和验证方法进行了固化，并固化了功能和性能指标；4、 完成鉴定试验，补充了产品研制、成熟度提升过程中所有更改、增加及验证结果数据，补充了定型过程中进一步开展的试验验证数据，形成最大环境适应性数据和极限能力数据，积累了功能和性能的多次地面测试以及飞行实测数据，多次的实测数据已进行比对分析，产品数据包中固化了产品生产及飞行数据记录项、比对要求及表格格式；5、 确定了要建立成功数据包络线的参数，形成信息化的数据库，开始积累各项数据；6、利用已开展的地面和飞行考核数据进行了产品可靠性评估

图2 伺服产品等级认定流程图

按照上述要求，研究所已完成“长征”三号甲系列运载火箭伺服产品的5级成熟度认定及“长征”五号和“长征”七号运载火箭伺服产品的1级成熟度认定。

伺服产品定型工作以“长征”三号甲运载火箭产品为主线，同时兼顾“长征”三号乙、丙运载火箭等型号。确定伺服单元产品定型需要编制产品需求分析报告和产品设计定型策划报告。完成了27种单元产品的产品需求分析和设计定型工作策划，从产品名称与产品代号、产品研制任务来源和应用背景需求、产品用途、组成及主要技术指标、产品研制应用情况、产品技术状态基线说明、初始识别的产品成熟度、需补充开展的工作以及计划安排等方面进行了详细阐述。编写了需开展试验的试验大纲，同时明确了开展试验产品的批次和投产的相关要求。目前，部分产品已完成定型试验。