基于工艺选用目录的火箭制造技术评估体系建设与实践

熊占兵、马康、邓利芬、王鹏飞 /天津航天长征火箭制造有限公司

技术评估由美国众议院科学技术委员会于1966年提出，目前已经广泛应用于政府制定政策、技术规划和确定开发项目等活动中。在制造企业中，技术评估可以起到“预警”和“预言”作用。技术应用之前，通过对技术进行全面系统分析、权衡利弊，可评判该技术是否适合引进、推广、应用，为企业指明技术发展方向；在技术应用之后进行评估，可评判技术是否应革新、淘汰或继续应用，帮助企业发现潜在问题并提出改进方向。

工艺选用目录是在产品制造过程中建立的各类制造工艺清单，目录中的制造工艺经过工艺鉴定和产品飞行确认，技术可靠、稳定。建立工艺选用目录可以提高不同型号间工艺技术的一致性，有助于重大或关键的工艺技术状态变化管控。

一、工艺选用目录的建立方法

为建立工艺选用目录，首先应依据工艺专业分类（见表1）确定涉及的工艺类别。为了在工艺类别的基础上对工艺进一步细化分解，制定了以下原则：

表1 工艺专业分类

由于技术原理不同引起的工艺方法差异应进行区分，如熔焊、搅拌焊；

由于产品结构不同引起的工艺方法差异应进行区分，如框环类、桁梁类零件加工方法；

由于材料/毛坯形式不同引起的工艺方法差异应进行区分，如钛合金零件与铝合金零件机加工；

由于技术或质量（精度、热表处理要求等）要求不同引起的工艺方法差异应进行区分，如真空热处理和普通热处理等；

由于使用的工具（工装、设备）不同等引起的工艺方法差异应进行区分，如自动铆接与手工铆接；

其它，如操作环境等不同引起的工艺方法差异。

运载火箭制造企业的任务是箭体结构系统零部组件的制造和装配，主要涉及工艺专业分类中的装配、测试与试验、机械加工、钣金、焊接、铆接、表面处理、热处理、胶接、喷涂（涂覆）、电加工、无损检测、电子装联、清洁、标记等15项技术。

二、技术评估方法

1.评估指标的选择和设计

技术评估的主要内容是对技术价值的评价和技术成熟度的评价。笔者结合天津航天长征火箭制造有限公司的技术现状及需求，提出了一套定性与定量相结合的评估指标，该套指标以工艺技术目录中的工艺方法为评估对象，对每个指标进行级别划分并将其分值化，以便统计分析。

技术价值的评估包括战略价值、唯一性、先进性3个方面。

（1）战略价值

战略价值是指技术的应用能给公司创造的价值及对实现公司战略目标的重要性。专业技术的战略价值可划分为重要战略价值、一定战略价值、普通战略价值3档。将其进行分值化，分别为5分、3分、1分。

（2）唯一性

唯一性是指该项技术在国际、国内或行业内是否唯一，可划分为国际唯一、国内唯一、行业唯一、其它4档。将其进行分值化，分别为5分、4分、3分、1分。

（3）先进性

先进性体现在该技术的自动化与创新性及与其它技术的差距性，可划分为国际领先、国际先进、国内领先、国内先进/行业领先、其它5档。将其进行分值化，分别为5分、4分、3分、2分、1分。

技术价值的评价采用定性和定量相结合的评价方法，尤其是对战略价值的评价，带有较强的主观性。技术成熟度的评价则主要采用了定量的评价方法。

技术成熟度主要是指工艺成熟度，是指产品工艺实现过程中满足设计要求、质量、生产周期、成本等指标的程度，可划分为成熟、较成熟、一般、不成熟4个等级（见表2）。将其进行分值化，分别为5分、3分、1分、0分。

表2 技术成熟度等级分类及说明

成熟度下设验证充分性、工艺稳定性、可操作性、可检测性4个重要因子与完整性、适用性、继承性、经济性、安全性、防差错性、环境友好性7个一般因子。每项因子定义为优秀、良好、一般、较差4个等级，组合成不同的分析矩阵值，具体示例如表3所示。

技术成熟的评价流程如下：

依据表3确定重要因子和一般因子的分析矩阵值和数量，先重要因子，后一般因子；

表3 技术成熟度分析模型矩阵示例

度量重要因子分析矩阵值和数量，依据表4、表5，确定初评区域，分为“成熟或较成熟”“较成熟或一般”“一般或不成熟”“不成熟”4个区域；

表4 技术成熟度评级表

表5 重要因子具体组合表

度量一般因子分析矩阵和数量，依据表4、表6确定升降级区，分为“高级区”“次级区”“降级区”；

表6 一般因子具体组合表

综合上述第2步骤的初评区和第3步骤的升降级区域，确定最终等级。其中“高级区”表示在第2步初评区的基础上选定高级别的成熟度，“次级区”表示在第2步初评区的基础上选定次级别的成熟度，“降级区”表示在第2步初评区的次级别基础上再降一级。

通过对11项影响因子进行综合等级评定，最终确定工艺成熟度。由于不成熟工艺无法进入工艺选用目录，因此在成熟度评级中无不成熟项目。

综上所述，评估指标及分值见表7。按各项指标对工艺方法进行评估，计算各项指标得分总和，可得到该项工艺方法的得分。

表7 技术评估指标及分值

2.评估结果的统计方法

评估后的数据分析过程尤为重要，决定着结果是否客观、可信。为得到真实、准确的评价结果，采用直方图形式展示统计数据，并采用分层法进行进一步分析，即从车间、专业、单项指标等不同层次开展数据分析。理论上技术评估结果呈现出标准的正态分布状态是最优状态，图1展示了几种可能出现的非正常状态。

图1 评估结果可能出现的非正常状态

3.评估结果

（1）总体情况

对公司234项工艺方法按评估指标打分并绘制直方图，结果如图2所示，基本符合正态分布，呈左右对称，无孤岛、峭壁等异常情况，中位数为11.5分，平均分10.6分。从公司评估结果来看，分布中心较中位数偏左，表明总体技术水平较期望水平偏低。

图2 公司技术评估得分分布

战略价值平均得分2.8分，得分接近平均分，说明当前技术的应用基本可支撑公司战略目标的实现，随着公司的发展，后续可考虑淘汰或改进战略价值较低的技术，引进战略价值高的技术；唯一性平均得分1.9分，先进性平均得分1.7分，唯一性和先进性平均得分较平均值偏低，表明在技术自动化、创新性等方面与国际、国内先进水平还存在差距，后续应在智能制造等领域重点突破，以提升技术的唯一性和先进性；成熟度平均得分4.2分，得分远高于平均分，表明公司现有专业技术水平比较成熟。

（2）各部门主要专业评估结果分析

公司主要加工专业为机械加工、钣金、热处理、表面处理、喷涂与涂覆、焊接、铆接、总装、测试与试验，各专业具体得分见表8，各专业的得分分布如图3所示。

表8 各专业得分情况

机械加工工艺平均得分为10.4分，略低于公司整体平均得分10.6分。表明现有技术比较成熟，战略价值和先进性得分偏低。后续，应重点提升工艺的先进性，如采取自动建模及自动编程等和改进升级设备、工装2个方面进行工艺改进。

钣金专业平均得分为10.43分，略低于公司整体平均得分10.6分。可以看出现有技术比较成熟，但唯一性和先进性得分偏低，主要原因是大部分钣金件手工修整工作较多，劳动强度大，工作效率低，可以考虑采用柔性成形技术和采用专用工装改进现有钣金成形工艺。

表面处理专业平均得分为11.1分，高于公司整体平均得分10.6分。表明现有技术相当成熟，而唯一性和先进性得分偏低，应重点提升，如在电镀工艺方面，可以探索管理监控信息平台建设，构建电镀工艺全流程信息管理系统，实时采集关键参数并控制关键工艺环节，在环境监控实施过程中实现对重点工艺的生产环节、日常运维以及排水排气污染源监测等环节的可视化、信息化管理。

喷涂、涂覆专业平均得分为10.7分，高于公司整体平均得分10.6分。说明现有喷涂、涂覆技术成熟。喷涂、涂覆工艺有较多手工操作，因此在其先进性上评估得分较低，在后续发展中逐步提高生产自动化水平，实现自动喷涂技术全面覆盖。

焊接技术得分大部分在9～12分，平均得分为12.45分，高于公司平均分10.6分。数据表明现有焊接技术成熟、战略价值较高，在先进性与唯一性方面得分较低，存在较大的提升空间。提升先进性可以考虑以下几个方面：一是进一步扩展搅拌摩擦焊接技术的应用领域，实现5m直径贮箱搅拌摩擦焊的工程应用；二是推广先进搅拌摩擦焊接技术，如双轴肩搅拌摩擦焊、搅拌摩擦点焊、拉拔式摩擦塞补焊等；三是提升现有焊接技术的数字化水平，建立焊接工艺数据库，实现焊接数据的信息化管理。

铆接工艺多数得分为9～10分，平均得分为10.82分，略高于公司整体平均得分10.6分。说明现有技术较成熟，但唯一性和先进性得分较低，存在提升空间。提升先进性可从3个方面入手：一是手工钻铆仍存在一定比例，工作强度大、环境差、周期长且铆接质量一致性差，减少手工钻铆，增加自动钻铆；二是现存的自动钻铆设备仍存在许多不足，自动钻铆设备功能（定位、钻孔、吸尘、送钉、铆接等工序过程）、效率和精度仍有较大提升空间；三是先进钻铆工艺相对匮乏，需深入研究无头铆钉自动钻铆工艺、长寿命连接工艺等。

图8 各专业得分情况

总装专业平均得分为11.3分，高于公司平均值10.6分。当前大部分装配工作均通过手工操作完成，后续可重点从以下2个方面进行提升：一是可重点针对技术的先进性进行提升，应通过自动化装备、仪器的应用来进一步提升相关专业先进性；二是可通过改善和提升可操作性、防差错性等手段进一步提升相关技术的成熟度。

测试与试验专业平均得分11.1分，高于公司平均值10.6分。测试与试验专业主要有2个方向，一是贮箱焊接后的试验，二是总装完成后的出厂测试。出厂测试专业基本实现了自动化测试，后续工作的重点应关注测试流程的优化和测试防错设计；贮箱焊接后的试验专业技术较为成熟，后续应重点关注过程数据的自动采集、分析能力。

笔者提出了一套系统、科学、定性与定量相结合的技术评估指标及评价方法，并基于各专业工艺技术目录对公司专业技术开展评估，评估效果基本符合公司实际情况，可作为专业技术发展规划的依据，为“十四五”乃至中长期技术规划指明了发展方向、提供了数据支撑。