中国航发:协同设计,让型号研制更好更快

军工资源网 2023年12月01日

“咱们的方案论证目前进展到哪个阶段了?”

“这型发动机技术规范能否再发我一份?”

“这次评审还需要整理哪些文件?”

……

一个接一个问题扑面而来,电话铃声也在耳边反复响起。这样“热闹”的场面,曾经每天都在中国航发动研所不同部门的不同办公室内轮番上演。

作为我国中小型航空发动机及直升机传动系统研发基地,动研所产品种类多、型号课题多、人员交叉严重,拿出大量时间协调工作成为谁都不愿承认、但又不得不面对的事实。

不过,在很多一线科研人员的印象中,他们已经有一年多的时间没有再感受过这种“热闹”的工作模式了。说起来,这样的改变还得益于CDM的全面建设与应用。

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以问题为导向 让系统“把得更准” -

CDM,即协同设计管理系统。简单地说,就是要让每个人都参与到设计过程中。项目组所有成员从设计活动发生之时,就能够查看和利用所有涉及该项目的各项规范、标准、文件、数据,从而完美实现设计流程上下游专业间的信息共享。

借助CDM,大家在统一的标准上进行协同设计,减少各专业之间以及专业内部由于沟通不畅或沟通不及时导致的错、漏、碰、缺问题,实现所有活动元素的规范性和准确性,提升设计效率和设计质量。

航空发动机是典型的知识和技术高度密集的高科技产品,其研制过程中的每项工作都严格按照“概念、计划、开发、验证”四个阶段执行。每个阶段还要处理好整机与部件、部件与部件、部件内部、通用专业与其他专业等多对关系,这意味着设计师有大量工作需要完成。

然而,从项目准备到研发过程再到完成归档,传统的设计过程往往淹没在方案论证迭代、数据传递处理、各类进度汇报、问题推倒重来等一系列漫长且反复的“洪流”中,产品研制周期需求和传统研发手段之间的矛盾日益凸显。

“设计师作为独立个体,既不了解整个研发流程,也不清楚自身任务在整个流程中的位置;研制工作需要大量数据支撑,但无论是借鉴成熟产品成功经验,还是规避既往故障问题,都需要在浩如烟海的资料中寻找。”动研所发动机总体研究部宋明波坦言,“需求、计划、设计等数据分布各异,我们早已苦于在各个平台中导出导入各种数据。”

一线设计人员的苦恼往往最能直观反映困境。不难看出,协同设计归根结底是要解决流程、协作和管理问题。

为了解决这三大问题,动研所按照集团AEOS建设部署,充分识别业务场景,试图通过逐步搭建CDM,让其成为固化正向研发流程、培养正向研发习惯的主阵地。

以实用为基础 让系统“贴得更紧” -

CDM是从动研所压气机研究部开始着手搭建的。

2022年春节刚过,压气机研究部领导带头,专门组建了一支体系推进员队伍。“推进员的数量不在多,但一定要有推进研发流程变革的信心和决心。”压气机研究部党总支书记、副部长贺象说。

毕竟是一套新的工具,只有设计人员觉得好用,才愿意用。因此无论是工具的开发还是平台的搭建,体系推进员不仅要考虑界面是否清晰规范,还要考虑设计人员使用是否方便、容易上手,更要考虑是否符合已有型号研制的习惯和经验。

接受、消化集团发布的研发规范流程文件;

分解、理清动研所压气机部件研发的实际需求;

学习、借鉴兄弟单位研发平台过程中的有益经验;

摸索、搭建能够反映内部研发逻辑的网络平台;

……

紧锣密鼓的工作开始了。体系推进员邀请内部专家对平台所涉及的功能与模块进行反复讨论、确认;逐一对压气机性能、结构、强度等多个专业的每个阶段每个环节的每个要素进行明确;挨个梳理、导入设计所需的要求、规范与大纲。

2022年6月,压气机部件协同设计管理模块上线试运行。前期整理形成的300余个工具、500余份文件模板在平台上全部集成,研发所涉及的上下游流程、文件的输入输出对象、各个任务的时间节点和责任人以及完成进度一目了然。

“以前的研发工作是离散式的点状分布,较多受到各专业人员的个人水平与经验影响。”压气机研究部体系推进员吴靓昕有感而发,“现在从方案设计到工程设计,每一个阶段都有标准规范的框架和模板进行指导,尤其是新入职员工,不再像‘没头苍蝇’一样了。”

以全面为目标 让系统“管得更宽” -

压气机协同设计管理模块的建设应用只解决了部件内部的协同设计问题。如何将各专业之间技术活动的线性传递关系改为网状连接关系,是迫切要解决的问题。

作为发动机的核心部件,无论是压气机、燃烧室还是涡轮叶片,都要经过方案设计、方案论证、技术设计与工程设计,流程“大同小异”,但具体执行中很大程度上受设计人员的个人经验与水平影响,导致产出结果“各有千秋”。

基于此,动研所发动机总体研究部立足整机、统筹考虑,在集团规范要求的刚性支撑下,按各研发阶段与实际执行情况划分专业流程界面,明确各部件研发流程、任务位置、文件规范、设计工具,定义并打通总体与部件之间、部件与部件之间等多方数据接口,让协同设计贯穿于发动机研制的全过程、全周期,从而实现研发流程的细化与本地化。

“面对海量历史数据,我们从整体布局出发,筛选出具有针对性的正反面案例,并将其精准匹配到每一个环节,大大提高了设计一次成功率。”总体研究部设计主管向有志说。

目前,CDM平台已自主集成了包括流程、活动、工具、指导书在内的近万个体系要素,遍布全部设计专业和设计环节,在研发动机型号及传动系统项目全部上线:

——设计流程实施全面动态管理,设计人员、总师、所领导只需轻点鼠标,即可了解各项目进度,再也不用辗转于各类汇报会议。

——信息数据实现全程全位共享,设计人员个人的静态设计转变为项目的动态设计,减少差错与反复,设计周期大幅缩短,多个型号一次成功。

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