装备产品工艺的设计开发与控制

李继雄

(中国特种飞行器研究所， 湖北 荆门 448035)

装备产品工艺的设计开发与控制

李继雄

(中国特种飞行器研究所， 湖北 荆门 448035)

从标准对工艺设计和工艺控制的要求入手，分析了标准的内涵，给出了工艺设计、评审、验证、确认、更改的基本概念，在此基础上，对如何开展工艺设计活动提供了基本思路，对几种主要的工艺文件如何编制给出了指导性意见，对主要的工艺控制活动如何开展给出了方法，最后指出做好工艺工作对组织生存和发展均具有重大意义。

工艺； 质量体系； 设计和开发； 控制

在装备产品全寿命周期中，设计和开发是产品实现的重要过程，它是将顾客要求转换成产品的指标、规范并规定产品实现的途径。

通常所讲的产品设计和开发只是设计和开发的一部分。一般来讲，设计和开发对产品而言，应包括产品的设计开发和过程的设计开发，而过程的设计和开发就是工艺的设计开发。

如何从广义的角度理解设计和开发，在进行产品设计和开发的同时，并行地开展工艺的设计和开发，并对其过程加以有效的控制，对能否经济有效地实现产品设计，最终向顾客提供符合要求的满意产品，具有至关重要的意义。

1 质量体系标准的要求

GJB 9001B-2009《质量管理体系要求》对生产制造过程中的工艺控制非常重视，提出了相应的要求，深入理解标准要求与工艺设计与控制的关系，对有效地开展工艺设计与控制会有所帮助。

1.1 对工艺设计的要求

1.1.1 7.1注2“组织也可将7.3的要求应用于产品实现过程的开发。”工艺的设计和开发有时也可称为过程的设计和开发，可见，工艺的设计和开发可通过标准的7.3条来实现。

1.1.2 7.3.1中j）明确指出：“设计和开发中采用的新技术、新器材、新工艺，应经过论证、试验和鉴定。”这表明，在设计和开发的策划时，组织应同步考虑工艺设计的要求。

1.1.3 7.3.2中e）明确了“工艺要求”。这表明，在设计和开发的输入中应考虑工艺方面的要求，即设计和开发要满足产品的工艺性和可实现性。

1.1.4 7.3.3中，e）“编制关键件（特性）、重要件（特性）项目明细表，并在产品设计文件和工艺文件上作相应标识”；注2“适用时，产品的设计输出包括产品规范、工艺总方案、工艺规程、用户资料、诊断指南以及产品安全使用的培训教程。”这表明，在设计和开发输出中，明确提出了工艺设计的主要内容和重点。

总之，标准明确：如果组织承担了工艺设计和开发过程，则应按标准7.3.1～7.3.9的全部内容组织实施和控制。

1.2 对工艺控制的要求

1.2.1 在4.1中，提出了识别并控制外包过程的要求，实施时应包含对工艺技术和工艺保证方面的内容。

1.2.2 在按7.3开展设计和开发时，应包含对工艺的设计和开发，产品设计的输出是工艺设计的输入，工艺过程的评审、验证、确认、更改以及新产品试制、试验控制等是工艺过程控制的重要内容。

1.2.3 在按7.4实施采购时，对原材料、元器件及外包、外协产品的控制应与工艺过程控制有直接关系，工艺设计和技术文件的要求也是采购的依据之一。

1.2.4 在7.5中，明确提出了规范生产和服务过程的受控条件，如：编制工艺文件，指导生产操作，特殊过程确认与控制，对关键过程的控制除一般要求外，还需开展工艺评审、首件鉴定、生产准备状态检查和产品质量评审等，均与工艺过程密切相关，必须进行控制。

1.2.5 在按8.2.3开展过程的监视和测量时，应特别关注产品实现过程，其中，工艺能力评审，过程参数的监视和测量，工艺纪律的监督检查等均与工艺技术过程有关。

1.2.6 在按8.5进行不合格品控制时，工艺人员应参与不合格品审理，制定处置后的技术措施，采取相应的纠正措施。

2 工艺设计与控制的概念

2.1 工艺设计的概念

从概念上讲，广义的设计和开发包括产品设计和开发、过程设计和开发、体系设计和开发，而工艺设计和开发亦即过程设计和开发。

工艺的设计和开发是以产品的设计和开发的输出为重要依据，是实现产品设计意图的重要环节，工艺设计是一种转换过程，其目的是将产品设计输出的特性和规范转换成符合顾客要求的实物产品。

装备产品工艺设计的主要内容是工艺技术准备工作，它是产品生产准备的重要组成部分，是生产准备的前期工作，其目的是采用先进的工艺技术方案，运用科学合理、经济可行的工艺方法，设计成套的、合理可行的工艺文件，快速研制出满足产品设计要求的装备产品。

2.2 工艺设计的控制

为确保研制出顾客满意的产品，必须对工艺设计过程实施有效的控制，其主要控制活动包括：工艺评审、工艺验证、工艺确认和工艺更改。

2.2.1 工艺评审的概念

工艺评审是为确定工艺设计和开发达到规定目标的适宜性、充分性和有效性所进行的活动。

2.2.2 工艺设计验证的概念

工艺设计验证是针对工艺设计输出满足工艺设计输入要求而进行的认定，是对工艺设计中编制的各种工艺文件和设计的工艺装备通过试生产来检验其合理性，是全面的综合性的验证活动。

而针对某一具体的工艺设计，可采用通用定义中的任何单一验证方式，也可以进行综合性的验证活动。

2.2.3 工艺设计确认的概念

工艺设计确认是工艺设计过程控制的手段之一，是通过提供客观证据，认定工艺设计的输出满足规定的或预期的使用要求。客观证据可通过产品或样品在预期用途或应用要求的条件下进行试验、模拟、鉴定或定型来证实产品能够满足规定的使用要求或已知的预期用途的要求。

2.2.4 工艺设计更改

工艺设计更改是针对工艺设计过程中形成的各种文件所发生的更改，对工艺设计更改应参照产品设计更改的控制方式实施严格的控制，确保研制质量。

3 工艺设计的要求

广义的工艺设计应包括产品的工艺设计和工装设计，限于篇幅，本文只涉及产品的工艺设计。

3.1 工艺设计和开发策划

工艺设计和开发过程的策划按7.3.1要求进行，形成相应的策划文件。

策划的结果一般形成如下文件：工艺技术准备计划、工艺总方案、工艺说明书、工艺规程、表格类工艺文件、卡片类工艺文件等。

3.2 工艺设计的输入

● 产品设计文件，如：图纸、技术要求、技术状态表等；

● 产品生产纲领，如：产量、批次、交付周期、配套产品的供货状态等；

● 用户要求，如：性能指标、使用维护、交付状态等；

● 有关法律、法规、标准和规范要求等；

● 类似经验等。

3.3 工艺设计的输出

工艺设计的输出一般为：

● 用于生产制造的各种规范和方案，如：工艺总方案、工艺说明书、工艺路线、制造计划等；

● 工艺规程、制造流程图、作业指导书、采购信息、工时定额、材料消耗清单等；

● 过程接受准则/产品验收准则；

● 工装设计和接收准则。

3.4 工艺文件的编制

限于篇幅，本文只介绍几种主要工艺设计文件的编制要求。

3.4.1 工艺技术准备计划

工艺技术准备计划包括对以下工作的安排，主要内容是：

● 工艺人员参与设计；

● 工艺性审查；

● 制定工艺总方案；

● 编制工艺路线；

● 编制工艺规程；

● 编制材料消耗定额；

● 提出工装等要求；

● 关键工艺攻关；

● 制定相关制度及标准；

● 工艺总结及评审安排；

● 工艺定型及文件归档。

3.4.2 工艺总方案

工艺总方案是产品生产的纲领性文件，用来全面规划、部署产品的工艺技术、生产准备及实施，一般包括如下内容：

● 任务来源、生产类型及规模；

● 产品结构、性能、工艺特点及主要工艺方法和工艺规程；

● 生产线及工艺分工的调整；

● 新工艺、新技术的应用，产品的工艺关键技术及解决的措施；

● 产品零、部、组件的互换协调方式和工装配置要求；

● 工艺文件的编制原则及工艺标准化要求。

3.4.3 工艺规程

专业不同，工艺规程包含的内容不尽相同，但一般应包括：

● 产品的图号及技术要求和工艺证明；

● 选用毛坯的原材料牌号、规格及尺寸、材料的工艺状态；

● 部、组件组装所需的零、部件配套目录和数量；

● 加工设备、专用刀量具和专用工装，测试设备和主要工艺参数；

● 检验量具和工具、试验设备和检验要求；

● 加工所需的工序及草图等。

3.4.4 表格类工艺文件

常用的表格类工艺文件有：

● 工艺路线表；

● 工艺状态表；

● 配套明细表；

● 锻铸件汇总表；

● 标准件、外购件汇总表；

● 外包件明细表及技术协议；

● 材料消耗工艺定额明细表；

● 专用工装明细表。

3.4.5 卡片类工艺文件

常用的卡片类工艺文件有：

各类专业工艺卡，如工艺过程卡、机械加工工艺卡、数控加工工艺卡、钣金工艺卡、焊接工艺卡、装配工艺卡、调试及测试工艺卡、电气装配工艺卡、检验工艺卡。

工序卡及关键工序质量控制卡，如工序卡、关键工序作业指导书、关键工序质量控制卡。

4 工艺设计的控制

工艺设计是实现产品设计意图的重要环节，是编制各种工艺文件和设计工装的过程。工艺设计直接关系到能否经济有效地实现产品设计，必须对其过程实施有效的控制，一般包括：工艺评审、工艺验证、工艺确认和工艺更改等过程。

4.1 工艺评审

GJB 1269A-2000《工艺评审》对工艺评审进行了详细的规定，可参照执行。

一般来讲，工艺评审的项目如下：

● 工艺总方案和工艺说明书的评审；

● 关键件、重要件、关键工序工艺文件的评审；

● 重要工艺规程、部段、总装工艺规程的评审；

● 特种工艺文件的评审；

● 新工艺、新技术、新材料、新设备的评审；

● 大型、复杂工装及非标准设备的工艺评审；

● 批量生产的工序能力的评审。

4.2 工艺验证

工艺验证包括对工艺文件的合理性，对工艺装备的适应性、可靠性、安全性进行验证。

4.2.1 工艺验证的方式

4.2.1.1 工艺文件验证

可采取以下方式：

● 进行试验、试制；

● 设计文件发表前进行评审；

● 与类似工艺规范进行比较；

● 其他方式。

4.2.1.2 工装验证

可采取以下方式：

● 变换计算方法进行计算；

● 与类似工装设计进行比较；

● 进行试验和演示；

● 工装图纸和文件发布前进行评审。

4.2.1.3 首件鉴定可作为验证的一种方式。

4.2.2 工艺验证的内容

4.2.2.1 工艺文件验证的内容可参照GJB 1269A-2000执行，重点考核工艺文件合理性，以及工艺输出满足工艺输入要求的程度。

4.2.2.2 工装验证

其验证内容是：

● 工装与生产设备的适应性；

● 工装与被加工件的关系；

● 工装与工艺的关系。

4.2.2.3 试生产工艺验证

其验证内容是：

● 关键件工艺的合理性；

● 设备和工装的适应性；

● 检验手段的合理性；

● 装配工艺的符合性。

4.3 工艺设计确认

工艺设计确认一般通过工艺、生产定型或产品鉴定来确认。

工艺确认应在产品交付或生产和服务实施之前进行，通常是针对最终产品，如产品存在不同的预期用途，也可以多次确认。

确认通常包括产品试用，或由顾客参与路试、台架试验等方式，对复杂装备，可采用鉴定会或定型会的方式。

工艺确认有时称为生产确认，一般通过试生产，对过程要素进行认定，对产品进行检验、试验和试用。

确认应进行产品功能和性能试验，在使用条件或模拟情况下进行，并邀请顾客参加。

工艺确认必须经过顾客审查，最终由顾客来认可，或由权威机构认可。

4.4 工艺更改

工艺更改主要是针对工艺设计过程中形成的各种文件的更改，工艺文件控制的范围应包括各类工艺技术文件、工艺管理文件及规范，主要是控制文件的更改申请、批准、贯彻和记录的保存。

引起工艺更改的原因很多，一般包括：

● 产品设计文件的更改；

● 生产需要和条件限制；

● 质量问题；

● 法律法规要求；

● 工艺评审、验证、确认活动要求；

● 顾客要求；

实施工艺更改时，应做到：

● 识别更改需求，并提出更改申请；

● 批准更改；

● 必要时，评审更改；

● 必要时，进行工装更改；

● 如涉及，通知外包方做相应更改；

● 更改文件的受控及保存。

5 结束语

工艺设计工作贯穿于装备产品从方案设计一直到生产、使用、维护的全过程，在装备研制中起着十分重要的作用。

工艺设计工作是发展装备技术的基础，是生产经营活动的技术核心，工艺工作的质量是产品质量和稳定性的前提，工艺工作产生的效率和质量，对研制周期有直接的影响。

总之，只有做好工艺设计与控制工作，才能做到使顾客满意，使组织始终具有持续发展的活力，并在激烈的市场竞争中立于不败之地。

（编辑：雨晴）

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C

1003–6660（2014）05–0023–04

10.13237/j.cnki.asq.2014.05.007

2014-07-10