设计与生产相分离的航天型号产品超差代料治理思路与措施

赵鹏飞、张增阳、胡云、许春来、杨庆功/中国运载火箭技术研究院

随着中国航天事业蓬勃发展，航天任务逐年井喷式增长，以宇航领域为例，“十三五”以来，“长征”系列运载火箭年均发射任务近28 次，特别是2022年发射任务突破50+。在航天型号研制和发射任务急剧增加的同时，超差、代料这一型号产品共性、基础性问题长期存在于型号研制生产过程中，反映出解决问题的系统性不够、彻底性不足等问题，给产品带来了质量风险隐患，问题的产生一定程度上与设计、生产分离的现状有关，制约了研制效率提升和生产成本控制，影响一流企业的发展，急需采取措施予以解决。

为彻底解决超差、代料问题，进一步提高产品质量、提升产品制造能力，打造航天卓越产品体系，通过全面梳理航天型号产品超差、代料情况，深入分析超差、代料问题特征，彻底摸清问题底数；依据横向一致、优化指标、严格管控原则，提出了系统的治理对策，精准分类施策，显著减少了型号产品超差、代料问题，进一步提高产品质量、提升产品制造能力，支撑航天卓越产品体系的构建。

一、航天产品超差、代料类型分析

1.超差类型分析

技术指标超差。因技术指标过高或工艺能力不足、工人操作不到位等原因造成的产品性能指标不符合技术文件要求。

产品尺寸超差。分为形位尺寸超差、加工尺寸超差，因操作难度大或操作不当、工艺方案考虑不周、多尺寸公差精度配合不到位等导致。

外观质量超差。因误操作导致的偶然性磕碰伤、缺陷等超差。

2.代料类型分析

（1）材料本质没有改变，标准更新导致的标准代号、牌号等代料

标准代料。新老标准替代，采购材料标准与技术文件标准不符。标准代料在各型代料中数量最多，如某型号标准代料占代料总数的70%以上。

牌号代料。标准更新后材料牌号发生变换，与技术文件要求牌号不一致，新老牌号的材料成分、性能均一致，不影响产品使用。

规格代料。无货或缺料的情况下，用现有规格的原材料以大代小、以厚代薄，再经过加工达到技术文件要求。

（2）实际应用材料与技术文件不符，设计让步使用的代料

复验代料。材料某些性能或表面质量在入厂复验时不符合标准要求。

精度代料。板材厚度、精度等指标未满足标准要求而产生代料。

状态代料。材料供货状态与设计要求状态不符，如弹簧钢丝用无“银亮”状态代替“银亮”状态。

（3）非金属材料超期代料

超期代料。非金属材料放置时间超过有效期。

二、治理总体思路

设计、生产、物资联动开展横向对比分析，逐项分析同类产品在不同型号的超差、代料控制情况，从物资（含元器件、金属材料、非金属及复合材料等）选用、技术状态控制、产品设计特性优化等方面提出设计改进措施；针对设计不能采取措施的项目，设计单位牵头生产单位、物资供应单位共同制定生产改进措施。

1.横向一致

同类产品存在超差、代料的情况，在其它型号、其它单位有解决方案的，该产品的超差、代料必须要进行对标改进；在各型号、各单位均无法解决的，对标国内外相关产品和技术，进行深入研究，提出改进方案。

2.优化指标

长期存在的普遍性、共性产品超差项目，加强产品特性超差包络分析和容差分析，在经过多个型号地面验证、飞行试验考核的基础上，对于确实由于指标要求过高导致的超差情况，应在一定的数据积累基础上适当优化设计指标，提高生产效率，降低制造成本。

3.严格管控

严格控制超差、代料办理，对于不得不办理的超差、代料，应进行风险分析，制定风险控制措施。

三、航天产品超差、代料治理措施

对近一段时间内有研制生产任务的型号超差、代料办理情况进行系统梳理和统计分析，按照同类产品超差代料问题合并处理、偶发性超差代料杜绝再次出现的原则，逐项分析确认，形成超差、代料问题清单，分析超差和代料类型，理清每个型号超差、代料办理情况，做到问题清楚、型号清楚、产品清楚。按照超差、代料类型制定相应改进措施，分类开展治理。

1.超差治理措施

（1）技术指标超差

长期存在的普遍性、共性产品技术指标超差项目，主要是防热结构件、阀门、管路的性能指标超差，设计与生产单位共同研究制定切实的有效措施：一方面，对确实不影响型号质量特性指标、普遍让步接收的项目，由设计单位进行产品特性超差包络分析和容差分析，重新确定指标范围，或者进一步优化完善要求，制定统一、规范的标准，提高产品的合格率水平；另一方面，针对影响产品性能指标或影响质量可靠性、稳定性的特性超差，要开展工艺优化改进研究，逐步减少因工艺能力不足导致的产品超差及让步使用，不断提高产品质量。

针对焊缝气孔、未焊满等焊接缺陷问题导致的超差，设计与生产单位在充分考核及包络分析基础上，通过焊接标准替代、焊缝技术指标优化等措施，进一步完善设计技术要求，细化焊缝质量等级分类标准，同时提高焊缝无损检测能力和焊缝缺陷判读精准性，提升产品合格率；针对焊接导致的变形问题，如对外接口尺寸，要进一步研究减少焊接变形的工艺控制措施，开展工艺技术攻关，通过采用多道焊、焊前预热、焊后矫正、使用夹固工装、优化焊接参数等措施控制变形量，提升整体变形控制技术能力。

针对化铣超差，全面分析论证历史数据，有针对性地放宽化铣缺陷评判标准；采用机铣等先进工艺替代化铣工艺，从根本上解决化铣超差问题。

（2）尺寸超差

针对形位尺寸超差，开展形位尺寸超差项目梳理及包络分析，由设计单位更改可放宽的指标项目；由于部分研制型号子样数据少，针对因误差累计、图纸不协调导致的超差，生产单位加强数据积累及采集，根据产品实物状态及子样数据，与设计部门沟通协调，优化设计技术指标。针对钣金成形、热处理、铸造等特殊过程中的产品外形、结构尺寸等零件级产品超差，加强设计与工艺协同，通过提升生产能力、细化工艺过程控制、优化改进工艺流程、强化管理措施落实等途径，提升特殊过程整体技术能力和精细化管控水平；生产单位要结合具体产品，开展薄弱环节治理、可靠性提升等工作，通过增材制造技术等新工艺适用性研究应用，解决特殊过程超差瓶颈问题。

针对加工尺寸超差，实施工艺优化、新技术推广应用，持续提升机械加工尺寸控制能力；针对机械加工变形问题，总结以往数据，通过改进工艺参数、工装和产品装夹方式，合理匹配粗加工、时效、精加工来释放加工应力，减少加工过程变形。

（3）外观质量超差

针对工艺控制防护不到位、操作不精细导致的超差，通过精益产品质量保证，加强工艺稳定性控制；提升产品防护、自动化加工检测、防呆设计等防差错技术手段，强化过程管控；进一步细化工艺规程，固化操作方法，严格现场管理，加强技能人员培训，提高操作稳定性；对于设备故障导致的超差，要加强设备维护保养，强化设备管理，杜绝低层次超差问题。

2.代料治理措施

（1）标准代料、牌号代料

因标准升级或标准替代产生的同种材料标准代料、牌号代料，短期内可以制定通用的代料管理细则，提高管理效率；长期应研究图纸和技术条件的更新换代，强化技术文件与标准要求的匹配性，从根本上彻底解决代料问题。对后续新产品，要全面开展型号产品配套原材料选用目录编制工作，规范设计选用过程，从设计源头上控制代料。

（2）规格代料

针对供货不足等原因导致的规格代料，加强物资库存和采购信息的可知可视，指导开展基于可用性的物资设计选用；物资供应部门加强物资采购的计划性，组织供应商开展技术能力提升，提前与供应商签订暂定价框架合同，明确合作意见，精准控制订货及到货节奏，减少因进度紧张及物资库存积压带来的代料；制定备份供应商开发计划，疏通供货渠道，通过实施全链条管控和优化供给能力，严格控制因缺料及质量不满足要求导致的代料。

（3）复验代料、精度代料、状态代料

针对同种材料不同规格性能的复验代料、精度代料、状态代料，加强原材料订货的质量控制，向供应商传递质量控制要求，从生产源头提高原材料质量，并严格按图样、技术条件要求采购、验收；同时，设计单位开展产品功能影响分析，结合材料统型采购，选择临近规格和性能材料的选用设计，完成设计图纸更改。

（4）超期代料

开展型号非金属材料超期使用研究，形成非金属材料复验技术条件，明确超期复验项目和要求，优化复验合格证开具条件，科学办理超期质疑单。强化精益生产管理，加强与非金属材料供应商的沟通、协调，研究实行多批采购、分批到货的原材料订货机制，逐步实现精益化采购和生产，压缩原材料库存。

为打造航天卓越产品体系，实现航天事业向高质量保证成功、高效率完成任务、高效益推动航天强国建设和国防建设发展，针对航天型号超差、代料问题，提出了系统的治理对策，精准分类施策，建立了超差、代料治理长效机制。针对梳理出的727 项超差、939 项代料问题，逐一制定了切实可行的改进措施，形成了超差、代料治理基线，落实改进措施，进一步提高产品质量、提升产品制造能力，确保型号研制任务取得圆满成功。该治理对策在治理过程中得到不断的补充和丰富，可为其他企业航天产品超差、代料治理提供借鉴。