一句话先写在前面:
人都是趋利的,一些用处不大的事情要么不做,要么去糊弄,但越糊弄越没有用,越没有用时又被逼着做,所以就会无以复加地去糊弄……
近期在安总的指导下,对工艺总方案进行了学习,其实很遗憾,我们在上世纪九十年代就在提工艺总方案。
一开始先把话挑明:
航天项目的工艺总方案,不是给评审看的作业本,而是整个型号能不能“按期、按质、按成本”落地的总剧本。
谁把这份东西当模板抄一抄、事后再补一补,基本等于在火箭已经进总装厂房里了才开始想“这个厂房门够不够大”。
下面我按三个层次来聊:
它到底要写什么(内容框架)
航天项目上,哪些是必须咬死的重点
哪些细节最容易被忽视、但一出事就很要命
一、工艺总方案到底是什么东西?
用标准的说法:
工艺总方案是根据产品技术要求、生产类型和承制单位生产条件,对研制和生产的工艺准备与生产组织提出任务和措施的纲领性技术+管理文件。
翻成白话:
它不教你“这个孔怎么钻”, 它决定“哪些孔必须怎么钻、在哪儿钻、谁来钻、用什么设备钻、出了问题谁背锅”。
几件本质的事:
你可以把它想成航天项目的“施工总总图+作战计划”:
没有它,下面每一步都在“临机应变”;有了它,才谈得上系统性地压风险、控成本、保进度。
二、航天项目工艺总方案的主要内容:要把哪些话说清楚?
标准里列得很细,其实归纳下来,可以按六大板块来记:
1、产品和任务的“来龙去脉”
要回答几句话:
这一部分看着啰嗦,但直接决定后面所有“节奏感”:
没有清楚的任务边界,工艺永远在“补课”。
2、结构与工艺特点:哪里难?哪里风险大?
这一块建议写得痛快一点:
〔1〕主结构构成:例如大尺寸薄壁筒段、蜂窝夹层板、复合材料蒙皮、关键机构等;
〔2〕主要性能指标对工艺的约束:比如尺寸稳定性、泄漏率、耐高低温循环、耐振冲击等;
〔3〕工艺特点与难点:
还要把两件事点出来:
〔1〕跟上一阶段/批次相比,工艺技术状态有什么变化;
〔2〕上一阶段留下过哪些重大质量问题和遗留工艺问题,这次打算怎么在方案里“对号入座”解决。
3、生产类型、规模和节奏
不同生产类型,工艺打法完全不同:
〔1〕单件 / 小批:多用通用设备+柔性工装,人依赖度高,但要把过程确认做死;
〔2〕成批:考虑专用夹具、半自动化、批量检测方案;
〔3〕大量生产:考虑节拍、自动化、产线平衡、瓶颈工序。
还要说清楚:
〔1〕这一阶段的批量和周期(例如:工程样机 3 套/年,小批试制 10 套/年);
〔2〕与上一阶段产量、节奏的差别,对应采取什么调整措施(比如是否上新工装、变更工艺路线等)。
4、生产线和承制分工:哪儿做什么、谁对谁负责
这里其实管两大块:
〔1〕厂内:生产线与车间分工
总体工艺流程:
〔2〕厂际与外协分工
哪些零件/组件外协加工,协作内容和接口控制要求;
互换协调原则:重要接口如何保证基准同一性?是否采用统一工装基准、签互换协议等。
一句话:
这部分不写清楚,后面所有“推锅”“背锅”都有土壤。
5、主要工艺方法与工艺流程:这事到底“怎么做”
这块是工艺总方案的“心脏”:
〔1〕对主要零、部、组(整)件,给出工艺路线原则:
比如筒段是整环锻+数控车/铣+自动焊,还是板材卷焊+机加工修正;
明确特殊过程:焊接、热处理、化学处理、涂覆、粘接、发泡、药柱浇铸等,给出控制思路和确认要求;
〔2〕对总装、综合测试这类复杂过程,建议画出流程框图,标出关键质量控制点/特殊工艺控制点。
注意:这里不是写“每道工序的详细操作”,而是把路线和方法的大方向钉住,让下面的工艺规程有“路可走、不乱走”。
6、新工艺、新材料、工艺攻关项目
每个航天型号或多或少都会有技术“长板”和“短板”:
这里要顺带讲清楚:
这些新东西会给生产带来什么风险和收益,状态怎么冻结、怎么放量。
7、质量控制、检测与试验方案
要回答几个“质量人最关心”的问题:
〔1〕关键件、关重件怎么识别?清单在哪里体现?
〔2〕关键工序、关键特性有哪些?怎么控(过程参数记录、见证点、必检项目等)?
〔3〕特殊过程的识别与控制;
〔4〕主要的检测和试验项目:
做什么:尺寸、NDT、环境试验、功能试验等;
在哪儿做:自检、专检还是外协检测;
用什么做:关键检测/试验设备配置是否够用。
检验、检测不有效,就跟没有一样。
同时布好几项制度的“落脚点”:
首件鉴定怎么做、谁组织、做到什么深度;
过程确认、工艺评审在哪些节点必须开展。
8、资源与装备:人、机、料、法、环、测怎么配齐
这里既要“看家底”,又要“提需求”:
现有设备、工装是否满足?缺什么?必须新增哪些关键设备、专用工装、非标仪器?
工装配置原则:什么地方用通用工装,什么地方必须专用工装;
对人员的技能要求:哪些工序必须持证上岗,需不需要专项培训。
这一块其实和工艺成本高度相关——
你是多上设备、降人工,还是多用人工、少投资设备,本质都是“算工艺账”。
9、工艺管理与技术状态控制
这部分经常被写得空泛,真正要落地的点其实就三句:
〔1〕工艺文件体系怎么搭:
哪些必须编制(总方案、工艺规程、作业指导书、试验大纲等),标准化和完整性要求是什么。
〔2〕技术状态怎么管:
哪些算工艺技术状态变化(方法变了、流程改了、关键设备换了、关键岗位人变了等);
谁有权批准,如何追溯已生产产品的状态。
〔3〕文件归档和变更控制:包括临时工艺、偏离、让步接收怎么闭环。
一句话,让工艺不再是“口口相传”,而是有证可查、有据可依。
10、安全、环保、工艺标准化
哪些工艺涉及重大安全风险(高压、易燃易爆、有毒化学品、高温、高空作业等),方案里要提前写清管控红线;
哪些过程对环保有刚性要求(废液、粉尘、噪音等),要体现处理方案;
工艺标准化的要求:术语、符号、计量单位、公差标注统一,减少人因错误。
这三块,看似“不生产产品”,但真出事比尺寸超差严重得多。
三、在航天项目上,工艺总方案真正要咬死的重点
内容可以很多,但在航天这个行业,要牢牢抓住下面几件事:
1、把“可靠性”和“风险”前置到工艺设计里
航天产品的逻辑是:
你没有第二次机会,唯一一次就得成功。
所以工艺总方案不能只是一个“怎么做更顺手”的方案,而是“怎么做更不容易出大事”的方案。
建议在方案层就做三件事:
〔1〕系统识别关键件 / 关重件 / 特殊过程,而不是到了出问题才追认;
〔2〕对关键工序做简版 FMEA:
哪些失效模式最可能出现?
哪些一旦发生就是致命后果?
对应的预防措施、监控点、应急措施是什么?
〔3〕把过程确认“写死”:对焊接、热处理、粘接、密封这类特殊过程,要明确 ——先做工艺评定 → 再小批验证 → 再放开使用, 而不是“师傅说可以就可以”。
很多单位工艺问题集中在这一点:标准里讲“过程受控”,结果到现场还是“老师傅拍脑袋”。
2、搞清楚:什么能继承老经验,什么必须砸掉重来
标准已经强调:新阶段的工艺总方案必须落实对上一阶段工艺工作清理与总结中的意见。
但现实里常见两种极端:
〔1〕要么完全照搬上一批的工艺,连产量变了都假装没看见——
典型后果就是:试制时 20 件手工定位钻孔还能勉强撑住,一上来 1000 件还这么干,结果尺寸波动大、返工一大片;后来一算账,发现买套简易钻孔工装又快又省。
这就是典型“不看生产类型和批量变化”的教训。
〔2〕要么盲目“创新”,把原来已经验证稳定的工艺全推翻,重新走坑一遍。
在工艺总方案层面,建议硬性要求:
对每个关键环节,写清是“完全继承+少量优化”,还是“方案级别变更”,不能模糊带过;
对“批量、节奏、质量要求”发生明显变化的地方,必须重新审视是否要改变工艺路线或装备投入。
3、先算清“工艺账”:质量、进度和成本的动态平衡
工艺总方案不是只盯技术,还要考虑经济性,这在标准里是明确写出的。
工艺成本大致由两块构成:
如果年产量 N 变大,单件成本就会更多地摊到 S 上,适合多用专机、自动化;
如果 N 很小,反而应该少上专用设备,多用通用设备+柔性工装。
工艺总方案里至少要把这件事想明白:
在当前阶段的产量和周期下, 我要花更多钱买“稳定节拍”和“少人依赖”,还是接受“少投资、更多人工和管理”的模式?
否则很容易走到两个极端:
要么每个型号都搞一堆专机,结果设备到寿命也没用多少次;
要么啥都靠手工和通用设备,批量一放大就崩盘。
4、把“人-机-料-法-环-测”这一盘棋布顺
标准里把“生产条件”明确拆成这六项,不是为了好看,而是逼你系统思考:
人:关键岗位是否有合格持证人员?是否需要专项培训?
机:现有机床、测试设备、量具够不够用?精度、行程是否满足?
料:关键材料、外购件、外协件的供货周期和质量风险如何?
法:哪些工艺方法已经成熟?哪些还在攻关?
环:温湿度、洁净度、振动、电磁环境等是否符合要求?
测:计量溯源、量具配备、检测能力是否跟得上?
工艺总方案的价值之一,就是把这些东西在纸面上先摊开讲清楚,而不是靠经验堵窟窿。
5、建立“数字履历”和“工艺状态冻结”
对航天来说,质量问题往回追溯,是家常便饭。
如果工艺总方案和后续体系没考虑“数字化可追溯”,后果就是:
找不到哪个批次用的是哪版工艺;
不知道某个关键参数到底有没有按要求执行。
所以现在更好的做法是:
方案里就规划好如何利用 PLM/MES/MBD 这类系统,实现从设计→工艺→生产→试验的数据贯通;
明确:哪一批开始使用哪一版工艺,什么时候允许变更,变更后如何做追溯分析。
一句话:
没有工艺状态冻结,所谓“经验积累”就会变成“经验蒸发”。
四、最容易被忽视、但必须盯紧的几个环节
结合很多单位的现实问题,可以列几个典型“坑”:
1、工艺总方案编制太晚、为评审而写
许多单位是这样的节奏:
图纸都下车间了,工装也做了一半了;
领导说要工艺评审了,才匆匆把工艺总方案补一个出来。
这时候,这份文件已经不可能再真正约束什么,只能被现实“倒推”。
而标准其实明确要求:工艺总方案应在工艺准备、生产准备之前编制,并随着研制阶段动态修订。
2、特殊过程只挂了个名字,没有控制方法
有的方案写“某某为特殊过程”,然后就没了。
否则所谓的“特殊过程”就只是 PPT 里的名词。
3、工艺标准化、通用化意识弱
常见现象:
同一单位不同型号用的术语不一致、图签不统一;
可以共用的工装、夹具、检测方法,各干各的。
而标准其实把“工艺文件的完整性、标准化、通用化要求”写成了总方案的必备内容。
这件事做好了,一是省钱,二是降低人员流动带来的风险。
4、外协外包“说得少、控不住”
很多总方案里对外协只是简单一句:“某某件外协加工”。
但真正要写清楚的是:
否则,外协一旦掉链子,主承制单位很难有底线。
5、工艺文件与现场“脱节”,改了不更新
这点在标准里已经被点名批评:总方案应该随研制阶段的进展适时修订,而现实中常常“一个方案用到底”。
典型表现:
现场早就换了工艺路线,但总方案里从未更新;
工艺评审时拿出的是“上一版”的纸面方案,与实际生产不符。
这其实把整个技术状态管理架空了,一旦出质量问题,追责非常困难。
五、怎么把一份“纸面方案”变成现场可执行的“作战计划”?
最后给一个简化、但实用的落地路径,便于在项目里操作:
第一步:先开一场“工艺策划会”
参与人至少包括:设计、工艺、生产、质量、设备、采购/外协等。
目标只有一个:
把“任务、产品特点、生产类型、资源家底”在同一张白纸上摊开。
第二步:画出产品的总工艺流程图
〔1〕按时间顺序把零件制造、部装、总装、测试的流程串起来;
〔2〕标出:
这张图其实就是后续总方案各章节的“骨架”。
第三步:围绕这张流程图,填充前面说的各章节内容
每走一段流程,就对应补充:工艺方法、资源需求、质量控制点、风险点等;
同时把“继承/改进/创新”的内容一并写进去:
哪些沿用老工艺,哪些要完全重做。
第四步:做一轮“桌面演练”
找 1–2 个典型零件或典型产品,按流程图+总方案的要求,在会议室里“纸上走一遍”,看哪里卡壳:
设备不够?
人员资质不到位?
工装交期跟不上?
外协周期不现实?
凡是在这轮演练里暴露出来的问题,都应该在工艺总方案里留痕、给措施。
第五步:建立“动态维护”机制
每一个阶段(方案、工程样机、小批试制、批产)至少修订一次总方案;
每一批/每一个大事件(重大质量问题、新工艺引入)后,做一次工艺复盘并更新方案。
这才算真正让工艺总方案,从“一次性作业”变成“活着的顶层文件”。
最后,用一句略带“残酷”的话收个尾:
搞航天这事儿,其实挺有意思的。你得把那些说不准的事儿,都想办法圈在工艺设计和验证测试这些前期环节里。要是前期没管住,那它保不齐哪天就冒出来了——可能是在飞行试验的时候,甚至直接就在发射任务当天给你来个“惊喜”。
工艺总方案的价值,就在于:
用一份看似“啰嗦”的顶层文件,把后面的返工、延误和事故,尽可能扼杀在还没发生的阶段。
讲真,很多顶层的文件成为了摆设,我们都有责任……