伺服传动机构核心技术研发管理研究与实践

郑继贵、豆永强、原誉桐、皮利萍、王春明 /北京精密机电控制设备研究所

伺服传动机构是伺服系统的核心部件，其性能好坏直接决定伺服系统产品特性。北京精密机电控制设备研究所开展了面向型号需求的伺服传动机构研究，尤其是针对一直被国外垄断、需要进口的行星滚柱丝杠产品进行了研究，取得了丰硕的成果。在开展行星滚柱丝杠产品核心技术开发过程中，研究所以工程中心为研发平台开展工作，组织了超强的研发团队，从基础理论做起，循序渐进地创新核心技术研发管理模式和方法，改变了传统的垂直研发、顺序研发模式。同时，联合国内在此技术上的优势力量，集智攻关，历时6 年攻克了行星滚柱丝杠的核心关键技术，研制的多款产品成功应用到多个领域的多个项目中。在此过程中，解决了原有研发中存在的根据项目研发核心技术与人力资源匹配情况研发核心技术的问题，在实践中逐步形成了面向伺服传动机构核心技术研发的管理思路、管理流程和方法，通过核心技术研发实践，实现了“出能力、出成果、出方法、出伙伴”的目标。

一、行星滚柱丝杠核心技术研发管理

1.原有核心技术研发工作流程

图1 原有核心技术研发工作流程

研究所大多采用任务型和计划型相结合的核心技术研发管理方式，主要流程如图1 所示。在项目方案论证过程中，大多是在方案论证的基础上识别关键技术、核心技术，对其实现路径进行分析，按照项目的研制计划来研究核心技术。这种状态下，核心技术研发的进展直接决定了项目的成败，成为项目的制约要素，这与多项目并行开展、多专业快速发展、项目人力资源短缺的现状是相冲突的。为了改善这种现状，并且能充分利用研究所外部的高校和企业力量，集智攻关，联合研发，需要面向潜在需求开展技术攻关，打败竞争对手，实现国产化代替的核心技术产品研制。

2.研发管理流程创新

针对不同需求，研究所在传统核心技术研发模式的基础上进行创新，由垂直管理改进为平行管理，提前策划，实现技术研发和产品研制超前项目进展的目标，如图2 所示。核心技术研发管理包括需求分析、组建团队、技术与产品研发、保障体系建设4 个环节。这4 个环节体现了核心技术研发的分解流程，在每个环节下进行流程分解，将技术研发与管理思路细化，直至实现目标。

（1）需求分析

需求是引领，是开展核心技术研发的任务来源。需求来源于3 个方面：外部竞争、专业需求、项目需求。对于行星滚柱丝杠，外部竞争对手主要是国际上做此种产品的公司，以及国内一些在尝试仿制的企业；研究所将伺服传动机构专业作为核心专业，编制了产品型谱，在型谱的牵引下开展专业技术开发和产品研制；鉴于型号项目对伺服系统高比功率和狭小安装空间的特殊要求，行星滚柱丝杠的项目需求日益强烈，因此结合专业型谱，急需攻克核心技术，完成产品研制。

（2）组建团队

研究所非常重视核心技术研发，以所长办公会的方式确定在工程中心层面组建队伍，开展行星滚柱丝杠核心技术研发。同时，根据研发需要，在陕西省汉中市设立工程中心汉中分中心，在当地招聘有丰富经验的工艺人员和技能人员，重点开展技术验证和产品试制、产品检测工作；在研究所北京本部内设立精密传动机构研发组，由博士带头组成梯次团队，重点从事技术方案论证和产品设计工作，专职团队人数14人。在此基础上，为加快核心技术攻关速度和力度，联合了清华大学、北京工业大学、西北工业大学、汉江机床厂等优势力量，博采众家之长，联合开展技术研究工作。

（3）技术与产品研发

针对核心技术开发，建立了面向设计全过程的研发流程，将技术研发的各个环节全面融入到研发过程中。在做好基础技术铺垫的基础上，循序渐进地推动核心技术研发。具体研发流程包括基础理论研究、模型仿真研究、材料特性研究、设计方法研究、制造工艺研究、装配调试技术研究，这些流程层层递进，输入清晰，环环相扣，从理论到模型，从模型到方案，从方案到产品实现，从产品实现到产品验证，连续闭环。在研发过程中，针对提升型面精度、模型仿真、专用设备研发等内容开展了联合攻关，实现技术推进、资源共享、成果共用。

图2 核心技术研发管理流程

（4）保障体系

保障体系包括：在产品实现工艺的任务输入下，完成核心技术研发和产品研制的工艺布局，合理改造厂房，将布局按照技术研发流程落地；在现有设备上进行适应性改造，增加特殊工装夹具，以适应关键工序的需求，解决标准设备中不能完成的问题；行星滚柱丝杠产品精度高，而且加工工艺特殊，研究并研制特殊使用条件下的刀具和量具；在产品试验系统设计的基础上，设计并研制能够全面覆盖考核产品性能的试验装置，将产品性能摸透，技术验证到位。通过这4 项工作实现技术到产品的转化，转化过程的设备改造环节与专业公司一起进行，确保专机专用好用。

3.基于部门职责的运营流程

主管专业技术发展的部门按照专业技术发展规划提出研发需求，由项目负责人提出产品研制需求，并以研发计划和研制任务书的方式下达。在研发中心制定技术和产品研制计划，并且由伺服传动机构专业人员完成产品图纸和核心工艺的编制，由综合管理组下达给工程中心汉中分中心进行产品研制，在汉中分中心内部实现闭环技术研发和产品研制，其研发运营流程如图3 所示。

图3 基于部门职责的核心技术研发运营流程

二、实践成果

经过6 年多的努力，研究所依托工程中心平台开展了伺服传动机构实践工作，打造了一支面向核心技术研发的作风优良的团队，建立了面向行星滚柱丝杠核心技术及产品研发的管理流程，形成了基于全生命周期的产品试制能力，培养了多名集设计、工艺、制造于一身的高素质综合人才。截至目前，已经研制出三大类、十几种产品，并成功应用到多个型号项目中，实现了国产化替代。

目前，行星滚柱丝杠技术研究达到国内领先、国际先进水平，15 吨级行星滚柱丝杠技术开发和产品研制获得中国运载火箭技术研究院“2017 年科技十件大事”，团队技术带头人徐强博士获得研究院“感动人物”称号。自开展研发以来，团队申请技术专利20余项，出版图书1 本，发表论文10 余篇，获得研究院合理化建议与技术改进奖一等奖1 项。

伺服传动机构核心技术研发凝练了核心技术研发管理的思路和方法，这种方法适用于多领域应用的核心技术研发，践行了“诚信、坚韧、精细、和谐”的伺服精神，并且将伺服精神贯穿到技术攻关和产品研制的全过程中，探索的基于工程中心作为技术成果转化平台的模式是可行的、高效的，依托此平台构建了产学研用一体化的技术合作方式和方法，为深度推进技术探索、知识共享共融作好了铺垫。

研究所联合了清华大学、西北工业大学、北京工业大学、汉江机床有限公司、汉机开发有限公司等单位，通过在研发过程中的不断磨合，彼此信任度快速提升，按照各自分工计划完美完成了计划内容，核心技术研发牵引了产学研用合作的深入和升级。未来，研究所将在行星滚柱丝杠的专机设备研发及高端应用上与合作伙伴开展工作，实现共赢。

核心技术研发是一项长期而艰巨的工作，需要在需求的牵引下，有策划、有组织、有伙伴、有方法才能顺利开展，在管理过程中，需求分析、团队建立、技术和产品研发、保障体系建设缺一不可。北京精密机电控制设备研究所开展的伺服传动机构核心技术研发管理流程创新，已经产生了很好的实践效果，实现了技术的引领、产品的创新、产品的国产化替代及多项目的成功应用，对于类似专业的核心技术研发具有现实的指导意义。