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項目名飛輪制造成熟度評價密實施周2.5建議起止2018年-2020經(jīng)費匡總經(jīng)185.6項目名飛輪制造成熟度評價密實施周2.5建議起止2018年-2020經(jīng)費匡總經(jīng)185.6申請國撥185.6其他來源無以空間復(fù)雜機電產(chǎn)品-飛輪制造為需求牽引,突破飛輪制造成熟度評價關(guān)鍵技術(shù),重點研究制造成熟度指標體系和評價準則,搭建空間飛輪制造成熟度評價工具。實現(xiàn)通過評價工具,對飛輪類產(chǎn)品制造成熟度進行定量和定性的評價。主要包括:總體技術(shù)指標層次化樹形評價指標體系不少于3制造成熟度評價準確度達到應(yīng)用案例不少于3門(單位位基本信單位名通訊地北京市海淀區(qū)友誼路104郵單位資保密資格□其他資質(zhì)證書項目負責姓冶元年職稱/職研究員/主基本信專業(yè)/學(xué)基本信專業(yè)/學(xué)電話/手010-1必要摘要:本項目緊密圍1必要摘要:本項目緊密圍繞科工局《技術(shù)基礎(chǔ)科研“十三五”第四批項目論證要點案例不少于3個”的要求,針對航天器中典型空間復(fù)雜機電產(chǎn)品-飛輪,開展多品種小批量問題1.1(一)航天高新技術(shù)產(chǎn)品開展風險控制的航天高新技術(shù)的應(yīng)用需要先進的制造工藝才能實現(xiàn),在眾多的航天質(zhì)量問題中問題和制造風險是造成質(zhì)量問題的重要原因。美國國家航空航天局(NationalAeronauticsandSpaceAdministration,NASA)曾對1960-200050航天系統(tǒng)的失敗原因進行了次于設(shè)計的第二大失敗要素。同時,缺乏制造知識直接導(dǎo)致項目的高成本和慢從特點上說,航天產(chǎn)品由于其尖端性、高要求、高精度、小子樣等的特點,要須具備高可靠性、高質(zhì)量和一次任務(wù)成功的要求,因此技術(shù)風險與制造風險是貫穿于航產(chǎn)品從研制到制造全周期的兩大主要風險針對這兩大風險,美國等發(fā)達國家分別采用技術(shù)成熟度和制造成熟度評價方法對,其中技術(shù)成熟度方法已在國外廣泛應(yīng)用,在國內(nèi)也得到了應(yīng)用與初步認可。針對制造風險,美國國防部在技術(shù)成熟度基礎(chǔ)上拓展了制造成熟度評價方法,通過全面梳理應(yīng)用工程研制過程中的制造要素,建立了工程全周期的制造能力量化評價機制,實現(xiàn)了在工程研制前期全方位管理和控制制造風險。結(jié)合我國國情,以系統(tǒng)工程思想理論為指導(dǎo),在實施技術(shù)成熟度的同時系統(tǒng)分析航天工程制造要素,研究符合我國航天特點的制造成熟度評價方法,建立量化評價機制,可以解決復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計、工藝、過程控制等耦合情況下的制造風險問題,快速研制產(chǎn)品并提升其制造可靠對于采購方而言,采購項目的基本目標就是采取有效的方式滿足能力范圍內(nèi)的需要。為了最終任務(wù)成功,非成熟的生產(chǎn)技術(shù)和制造能力必須盡可能地減少。成熟的制造準備和成熟的技術(shù)可以適當?shù)販p少風險,認識并減少風險對于技術(shù)開發(fā)、減少成本、改善生產(chǎn)進度等都有積極的作用。(二)促進復(fù)雜產(chǎn)品制造能力提我國邁向航天制造強國,正面臨提升核心產(chǎn)品的制造能力、優(yōu)化航天產(chǎn)品的批產(chǎn)能力這兩大核心問題。一是在制造技術(shù)方面存在差距,部分關(guān)鍵產(chǎn)品的制造難度大、制造技術(shù)不成熟,采用已有制造工藝難以制造出性能穩(wěn)定的產(chǎn)品;二是在生產(chǎn)能力方面仍有不雖然一些產(chǎn)品制造技術(shù)成熟,但尚未完全建立起現(xiàn)代化雖然一些產(chǎn)品制造技術(shù)成熟,但尚未完全建立起現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式,個別關(guān)鍵制造設(shè)對落后,關(guān)鍵工序安排不夠合理,致使生產(chǎn)效率未能充分發(fā)揮,生產(chǎn)能力不能更好地滿足國家和軍方需求。而通過開展制造成熟度評價,一方面可以更系統(tǒng)、規(guī)范、量化地檢查、識別航天工程在制造技術(shù)和能力方面存在的風險并加以控制,促進制造工藝改善和制造能力提升,促進設(shè)計定型;另一方面對于批產(chǎn)產(chǎn)品,可以在研發(fā)過程中提前考慮批產(chǎn)面臨的材料、設(shè)備、工序等問題并及時加以解決,確保航天產(chǎn)品具備穩(wěn)定的一致性生產(chǎn)能力。(三)促進航天系統(tǒng)工程管理創(chuàng)中國航天的發(fā)展伴隨著系統(tǒng)工程方法與理論在中國的應(yīng)用與推廣,通過系統(tǒng)工法與技術(shù)拓展1.2(一 制造技術(shù)成熟度理論體系的研NASA最早開展的是技術(shù)成熟度方面的研究。技術(shù)成熟度(Technology 序概念、技術(shù)需求和技術(shù)能力。1989年,正式定義技術(shù)成熟度概念,并形成最原始的7級技術(shù)成熟度。1995年,NASA撰寫了《技術(shù)成熟度》白皮書,將技術(shù)成熟度分為9個級別,從1級到9級,對技術(shù)成熟度要求逐級提高。21世紀以后,技術(shù)成熟度不斷補充完美國國防部發(fā)布了《國防部技術(shù)成熟度評價指南并于2005年對此進行了修訂,對應(yīng)于技術(shù)發(fā)展的每個階段,都做了詳細的規(guī)定和說明。2011年,美國國防部發(fā)布最新版的《防部技術(shù)成熟度評價指南。目前各國廣泛應(yīng)用的用于評價產(chǎn)品技術(shù)風險及成熟度的均 級技術(shù)成熟度,但美國國防部、NASA、歐洲太空局和歐洲委員會等機構(gòu)針對各自產(chǎn)品及特點,對成熟度等級內(nèi)容都有各自的具體定義,其中,以NASA對技術(shù)成熟度等級的義應(yīng)用1NASATRL123456之后,美國為鼓勵和促進國防工業(yè)發(fā)展,提之后,美國為鼓勵和促進國防工業(yè)發(fā)展,提升新型軍用材料和專業(yè)裝備的批量力,滿足軍事需求,開始滾動實施國防部制造技術(shù)項目戰(zhàn)略計劃。該計劃是連接技術(shù)創(chuàng)新和工業(yè)應(yīng)用的紐帶,其實施在提高國防工業(yè)制造技術(shù)成熟度、采辦經(jīng)濟性和及時性等方面均產(chǎn)生了明顯的影響。同時,為降低成本和風險,美國還推出了制造技術(shù)成熟度評價方法,用來評價和量化技術(shù)孵化轉(zhuǎn)移風險,以提高技術(shù)轉(zhuǎn)移成功美國國防部制造技術(shù)項目戰(zhàn)略計劃由多個獨立運行的子計劃組成,包括陸軍制術(shù)成熟度(ManufactureReadinessLevels,簡寫為MRL)理論體系,這也是制造技術(shù)項目策略計劃的重大成果MRL于2001年由美國聯(lián)合國防制造技術(shù)委員會(JDMTP)首次提出,為評價和討論 存在風險的關(guān)鍵評價2003年,初步的制造成熟度定義作為附錄發(fā)表在2003版《國防部技術(shù)成熟度評價指南》中。2005會議評審?fù)ㄟ^的制造成熟度定義作為附錄發(fā)表在2005版的《國防部技術(shù)成熟度評價指南》中。美國國防部也在2005開始采用制造成熟度。2007美國聯(lián)合國防制造技術(shù)委員會發(fā)布《制造成熟度手(草案,補充了新的內(nèi)容。2010年7月、2011年5月和7月,美國聯(lián)合國防制造技術(shù)委員會發(fā)布正式版的《制造要加強MRL評價和制造工藝成熟度評價。MRL的結(jié)構(gòu)與TRL的結(jié)構(gòu)密切相關(guān),對成功引進新產(chǎn)品和技術(shù)非常關(guān)鍵。MRL從生角度來評價技術(shù)、武器系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的成熟度和風險,也可提供各種層面的決策支目前,MRL的10個等級論述如第一級:基礎(chǔ)制造在制造中處于最低級別,重點在于解決生產(chǎn)中存在的不足和完成既定目標?;淖畛蹼A段第二級:制造理念該級別的特點是描述新制造概念的應(yīng)用。應(yīng)用研究轉(zhuǎn)化為對廣義的軍事需求的789案的基礎(chǔ)研究。通常,這包括鑒定的案的基礎(chǔ)研究。通常,這包括鑒定的戰(zhàn)備水平,紙張的材料和工藝的研究方法和分析中一項生產(chǎn)的可行性和對風險的認識正在形第三級該級別對制造概念進行實驗室操作試驗。該階段的制造成熟度旨在應(yīng)用研究和術(shù)發(fā)展。材料應(yīng)用于生產(chǎn)及進一步發(fā)展需要。在實驗室里已經(jīng)開發(fā)的實驗硬件可能使用限第四級:有能力在實驗室里研發(fā)該階段的成熟度水平是作為MSA階段的A決定退出的標準。該階段技術(shù)水平已經(jīng)成 到被認可的程度。該階段的生產(chǎn)能力和技術(shù)確保萬年成生產(chǎn)需要,目標成本已經(jīng)確定,生產(chǎn)評價已經(jīng)完成。關(guān)鍵設(shè)計已經(jīng)完成,同時生產(chǎn)所需的設(shè)備、材料和技能都已經(jīng)完善。第五級:有能力在相關(guān)生產(chǎn)環(huán)境中生產(chǎn)原型 節(jié)。該階段的技術(shù)水平至少達到TRL5。該產(chǎn)業(yè)基地經(jīng)過評價,以確定具備潛在的制造能本模式已經(jīng)檢查同時預(yù)計制造成第六級:有能力在制造環(huán)境中生產(chǎn)原型系統(tǒng) 劃的準備階段。該階段的技術(shù)至少達到TRL6。通常認為該階段的制造成熟度水平已經(jīng)確認認,但有些工程或系統(tǒng)還在變更中。當然,前期的初步設(shè)計已經(jīng)完成,可生產(chǎn)性評價和關(guān)鍵技術(shù)及組成部分的研究已經(jīng)完善。原型制造工藝及技術(shù)、原材料、工具集測試設(shè)備,工作人員的技術(shù)水平已經(jīng)確認適用于該生產(chǎn)系統(tǒng)或子系統(tǒng)中。成本、收益率分析及評價已經(jīng)完成,同時盡量減少風險。這一分析也應(yīng)貫徹于設(shè)計行業(yè)??缮a(chǎn)性的考慮已經(jīng)完善,B階段的該工業(yè)生產(chǎn)能力評價(ICA)已經(jīng)完成,同時,長期和關(guān)鍵供應(yīng)鏈元素要進一步確第七級:在代表性生產(chǎn)環(huán)境中,有能力生產(chǎn)系統(tǒng)、子系該階段的生產(chǎn)成熟度水平達到工業(yè)與制造發(fā)展(EMD)的關(guān)鍵性水平,直CDR評價。該階段的生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)該達到TRL7。詳細的系統(tǒng)設(shè)計已經(jīng)完成。材料的規(guī)格供應(yīng)商質(zhì)量應(yīng)保證生產(chǎn)需要,同時,生產(chǎn)工具集測試設(shè)備的設(shè)計及開發(fā)要開始第八級:試生產(chǎn)能力確認,同時開始進行低 技術(shù)應(yīng)達到TRL7。詳細的系統(tǒng)設(shè)計足以進入低速生產(chǎn)。所有的材料、人力、工具、測試設(shè)需要第九級:低速生產(chǎn)證明該階段可以開始進行該階段,技術(shù)、組件等經(jīng)過生產(chǎn)已經(jīng)得以證明可以滿足低速初始生產(chǎn)的需要。的技術(shù)已經(jīng)達到TRL9。該階段的技術(shù)水平可以滿足進入全速生產(chǎn)(RP)的需要。所有系統(tǒng)的生產(chǎn)及設(shè)計都應(yīng)當滿足生產(chǎn)的需要。系統(tǒng)設(shè)計在測試和評價中證明十分穩(wěn)定。材料可以滿足生產(chǎn)進度的需要,在低速生產(chǎn)過程中的制造程序足以滿足生產(chǎn)需要。初始小批量的生產(chǎn)目標得以實現(xiàn),進行數(shù)據(jù)分析,同時在全速生產(chǎn)過程中對生產(chǎn)成本進行評價。第十級:確認開始全該階段的生產(chǎn)成熟度達到最高水平。該階段的技術(shù)已經(jīng)達到 TRL 9。該階段的生產(chǎn)水平通常與收購周期相結(jié)合。設(shè)計變更減少,僅限于滿足質(zhì)量和成本的改善。整個系統(tǒng)和部件都在高速生產(chǎn)過程中,性能和質(zhì)量都非常可靠。制造能力滿足質(zhì)量要求。所有的材料、工具、測試設(shè)備、人員等都滿足高速生產(chǎn)的需要。單位生產(chǎn)率達到目標,資金也確保到位。盡管MRL存在一定數(shù)量,但本身并不重要。該數(shù)字僅為命名而用(二)美國制造成熟度的推廣在美國軍方的應(yīng)用正在逐步擴大。在美軍武器裝備研制項目中,陸軍“未來戰(zhàn)系統(tǒng)”項目曾采用MRL;導(dǎo)彈防御局(MDO)在所有開發(fā)項目中都采用MRL;國防部相發(fā)展計劃也都開始重視并采用MRL;空軍小企業(yè)創(chuàng)新研究計劃(SBIR)2009的項目招標書中,已采用MRL描述項目要求。如“鈦合金電子束增材制造工藝”項目,項目要求在第一階段,開發(fā)并驗證技術(shù)可行性,制造成熟度應(yīng)達到MRL4;在第二階段,具備初步試生產(chǎn)能力,制造成熟度應(yīng)達到MRL7。2009年,美國國防部發(fā)布的制造計劃規(guī)劃(ManTech)最新戰(zhàn)略中,將“積極保證對可制造型和制造成熟度給予強有力的制度性關(guān)注”作為其4個年,制造技術(shù)規(guī)劃已采用MRL述項目要求。一些主要的美國國防部武器系統(tǒng)供應(yīng)商和原他OEM可以依據(jù)MRL評價結(jié)果來確定哪項技術(shù)能納入產(chǎn)品研制,以降低成本、進度和性雖然制造成熟度最早由美國軍方提出并開發(fā),最先在軍事領(lǐng)域應(yīng)用,但是制造的理念同樣適用于民用領(lǐng)域。近年來,民用領(lǐng)域多次嘗試采用制造成熟度評險,其中美國能源部國家再生能源實驗室(NREL)的應(yīng)用最為典再生能源實驗室開發(fā)了適用于“氫燃料電池與基礎(chǔ)技術(shù)”(HFCIT)計劃PEM(聚合電解質(zhì)薄膜)燃料電池工業(yè)現(xiàn)狀的MRL等級體系。由于考慮了市場數(shù)據(jù),NREL的等級但是,美國國防部定義的制造成熟度方法主要關(guān)注以但是,美國國防部定義的制造成熟度方法主要關(guān)注以形成批生產(chǎn)制造能力為特造類型,而非針對單個產(chǎn)品制造中的問題和風險,所以不適用于我國航天產(chǎn)品中小子樣特點產(chǎn)品。因此國外對制造成熟度的等級定義在國內(nèi)航天工程領(lǐng)域的適用性還亟待研究和發(fā)展(三)航天產(chǎn)品成熟從高質(zhì)量、高可靠的要求出發(fā),航天產(chǎn)品成熟度,是對產(chǎn)品固有質(zhì)量、可靠性設(shè)計、工藝和過程控制三大關(guān)鍵特性,產(chǎn)品成熟度的基本度量要素應(yīng)包括產(chǎn)品設(shè)計成熟度、產(chǎn)品制造工藝成熟程度和產(chǎn)品過程控制成熟程度等三個方面1)產(chǎn)品設(shè)計成熟程度:主要表現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計與研制技術(shù)要求的符合程度及完度,其核心在于設(shè)計關(guān)鍵特性識別、確定及其驗證的充分性,在此過程中,特別要關(guān)注鍵設(shè)計人員的能力水平及其作用的發(fā)揮2)產(chǎn)品制造工藝成熟程度:主要表現(xiàn)在產(chǎn)品工藝對設(shè)計要求的實現(xiàn)程度及其自作用發(fā)3)產(chǎn)品過程控制成熟程度:主要表現(xiàn)在產(chǎn)品研制、生產(chǎn)和應(yīng)用階段的保證工作要求及其配套措施的細化完善程度,特別是產(chǎn)品質(zhì)量控制點設(shè)置的合理性及其控制要求的有效性和精細化程度,其核心在于過程控制關(guān)鍵特性的識別、確定的合理性、充分性,在此過程中特別要關(guān)注關(guān)鍵過程控制人員的能力水平及其作用的發(fā)揮。產(chǎn)品成熟度的表現(xiàn)形式就是標識產(chǎn)品成熟程度的基本方式。在工程中,清晰的產(chǎn)品成熟度標識有利于指導(dǎo)和推動產(chǎn)品成熟度的持續(xù)提升,也有利于航天型號選用產(chǎn)品時的權(quán)衡和比較。因此,科學(xué)合理的產(chǎn)品成熟度標識方法對于產(chǎn)品成熟度理論的深化應(yīng)用具有重要作用。針對航天單機產(chǎn)品,建立了產(chǎn)品成熟度8級模型。2123在技術(shù)成熟度方面,國內(nèi)也開展了研究和應(yīng)用,制訂了相關(guān)標準、指在技術(shù)成熟度方面,國內(nèi)也開展了研究和應(yīng)用,制訂了相關(guān)標準、指南和法規(guī)了相關(guān)著作,在航天等國防科技工業(yè)得到了應(yīng)用,其作用和價值已經(jīng)初步得到(四)我國制造成熟度評價方法與模型近年來我國大力開展制造成熟度的相關(guān)研究,主要包括等級評價與模型理論。年,總裝備部發(fā)布了國家軍用標準GJB8345-2015《裝備制造成熟度等級劃分及定10個大類,23個小類,并給出了每一級對應(yīng)的大類、小類及相應(yīng)條件內(nèi)容。GJB8345-求在2016年,中國電子技術(shù)標準化研究院發(fā)布了《智能制造能力成熟度模型(1.0能力的目然而,現(xiàn)有的等級評價方法及模型仍存在一些局限性:1)對于制造成熟度僅停定性的評價層面,并沒有給出各個等級條件類型目標值的確定方法,無法給出具體的45用要求,達到5級定級條件的產(chǎn)品。6678明其具有較高可靠性水平,達到8級定級條件的產(chǎn)信息,存在主觀判斷性、評價信息,存在主觀判斷性、評價精度低等缺點。2)對于制造等級條件的分類是基于整個制造技術(shù)體系或企業(yè)展開的,對于特定領(lǐng)域內(nèi)的產(chǎn)品,如航天產(chǎn)品,需要結(jié)合產(chǎn)品研制生產(chǎn)特點進行條件及類型的選擇與補充,在適應(yīng)性與針對性方面仍然需要進一步完善。因此,對于航天領(lǐng)域的定性及定量等級評價方法與模型亟待研究1.3(一)我國航天產(chǎn)品存在小批量我國航天產(chǎn)品具有樣本量少、試驗和生產(chǎn)成本高的特點。而通過研究先進宇航制造成熟度評價及實施過程可以發(fā)現(xiàn),美國國防部定義的制造成熟度方法主要關(guān)注以形成生產(chǎn)制造能力為特點的具備大批量生產(chǎn)能力的制造類型,而非針對單個產(chǎn)品制造中的問題和風險。這種體系不適用于我國航天產(chǎn)品的眾多小子樣特點產(chǎn)品研制模式,相應(yīng)的在制造能力中傳統(tǒng)的統(tǒng)計過程能力指數(shù)等量化指標也均不適用。此外,我國航天工程在研制與生產(chǎn)過程中更為關(guān)注“人、機、料、法、環(huán)、測”六大要素。建立出能夠在最短時間、最低成本下暴露樣本產(chǎn)品在生產(chǎn)制造過程中缺陷的試驗體系,并對試驗數(shù)據(jù)進行科學(xué)評價,是確保產(chǎn)品過程控制、工藝制造方面成熟度的重因此,急需根據(jù)我國航天產(chǎn)品制造特點,形成符合我國工程實際的制造成熟度評價方法,覆蓋我國航天領(lǐng)域各種批產(chǎn)要求的制造類(二)對復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)的延伸性對航天產(chǎn)品特性起決定作用的是設(shè)計過程,但產(chǎn)品各特性的實現(xiàn)卻依賴制造過開發(fā)過程的DFx量,直接決定了制造的一致性控制能力和制造的可靠性。而現(xiàn)有的制造技術(shù)成熟度在設(shè)計端的延伸明顯存在不此外,航天產(chǎn)品在制造生產(chǎn)全過程中要經(jīng)歷各項試驗,試驗過程的設(shè)計對于快制造成熟度有著重要的作用。航天產(chǎn)品具有樣本量少、試驗和生產(chǎn)成本高、復(fù)雜度高、可靠性高的特點,因此,建立出能夠在最短時間、最低成本下暴露樣本產(chǎn)品在生產(chǎn)制造過程中缺陷的試驗體系,并對試驗數(shù)據(jù)進行科學(xué)評估,也是確保產(chǎn)品過程控制、工藝制造方面成熟度的重要手段。因此,在復(fù)雜產(chǎn)品的制造成熟度評價方面,不僅要向前延伸,還要向后延伸用多源數(shù)據(jù),并采用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)建立成熟度評價(三)航天制造水平依然需要我國航天工業(yè)在制造能力建設(shè)方面已經(jīng)取得了一定的成就,但是航天制造仍然面臨一術(shù)、工藝和設(shè)備,能否制造出性能穩(wěn)定的產(chǎn)品;②產(chǎn)品能否實現(xiàn)批產(chǎn)的挑戰(zhàn),即對有批產(chǎn)能力要求的產(chǎn)品,能否建立起現(xiàn)代化的生產(chǎn)線,更好地滿足批生產(chǎn)的要求;③如何促監(jiān)督制造技術(shù)成熟的挑戰(zhàn),尤其是監(jiān)督制造技術(shù)成熟的挑戰(zhàn),尤其是缺乏對制造技術(shù)的成熟狀態(tài)進行評價、分級和監(jiān)督法(四)制造成熟度缺乏定量評價模型與評判目前已有的制造成熟度等級評價方法基本是以定性評價為主,無法給出評價條素及狀態(tài)的具體量化信息、目標值確定方法,不能對制造成熟度做出客觀的評價,只能作為初始驗證手段,存在各物理量之間量綱不一致的問題,主觀判斷性、評價精度低、缺乏嚴格的理論證明等缺點。在很多情況下,對采樣數(shù)據(jù)要求較為苛刻,這也導(dǎo)致定量的方法難以實現(xiàn)。因此,急需研究出一套制造成熟度定量化評價模型,以精確度量制造能力等級此外,已有的制造成熟度定級方法與評判準則都有其自身的適用性和局限性,對于一些具體領(lǐng)域內(nèi)的產(chǎn)品,如航天產(chǎn)品,仍需要結(jié)合產(chǎn)品研制生產(chǎn)特點進行條件及類型的選擇與補充,在適應(yīng)性與針對性方面仍然需要進一步完善。因此,急需研究適用于航天領(lǐng)域產(chǎn)品的定性及定量等級評價方法與模型。2研究目摘要:以飛輪類產(chǎn)品制造為需求牽引,突破飛輪類產(chǎn)品制造成熟度評價關(guān)鍵技術(shù),本項目通過開展飛輪類產(chǎn)品制造過程成熟度評價技術(shù)研究,實以飛輪類產(chǎn)品制造為需求牽引,突破飛輪類產(chǎn)品制造成熟度評價關(guān)鍵技術(shù),重制造成熟度指標體系和評價準則,搭建飛輪類產(chǎn)品制造成熟度評價工具。實現(xiàn)通過評價具,對飛輪類產(chǎn)品制造成熟度進行定量和定性評價 化評價等方法研究(一)飛輪類產(chǎn)品復(fù)雜多源數(shù)據(jù)相容性針對制造成熟度指標體系,從產(chǎn)品健壯性和成熟過程角度出發(fā),研究制造成熟(二)飛輪類產(chǎn)品制造成熟度評價模型與指標體系制造過程是實現(xiàn)設(shè)計特性的一個具體過程,體現(xiàn)為批量生產(chǎn)后產(chǎn)品的各項特性仍滿足設(shè)計階段的相應(yīng)要求,即驗證經(jīng)歷了整個生產(chǎn)過程的產(chǎn)品輸出特性的一致性問題。產(chǎn)品制造過程的目標就是現(xiàn)實預(yù)期特性的穩(wěn)定輸出,輸出越穩(wěn)定,產(chǎn)品制造過程越成熟。所以對制造過程的工藝進行評價是實現(xiàn)對產(chǎn)品制造成熟度的等效度量。對產(chǎn)品的評價要基于目的來測定產(chǎn)品屬性的相應(yīng)量值,首先要明確評價體系德爾菲法、層次分析法、模糊綜合評價、TOPSIS價法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法、主成分分析(二)飛輪類產(chǎn)品制造成熟度評價模型與指標體系制造過程是實現(xiàn)設(shè)計特性的一個具體過程,體現(xiàn)為批量生產(chǎn)后產(chǎn)品的各項特性仍滿足設(shè)計階段的相應(yīng)要求,即驗證經(jīng)歷了整個生產(chǎn)過程的產(chǎn)品輸出特性的一致性問題。產(chǎn)品制造過程的目標就是現(xiàn)實預(yù)期特性的穩(wěn)定輸出,輸出越穩(wěn)定,產(chǎn)品制造過程越成熟。所以對制造過程的工藝進行評價是實現(xiàn)對產(chǎn)品制造成熟度的等效度量。對產(chǎn)品的評價要基于目的來測定產(chǎn)品屬性的相應(yīng)量值,首先要明確評價體系德爾菲法、層次分析法、模糊綜合評價、TOPSIS價法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法、主成分分析2012年版的《制造成熟度等級手冊》中提出了描述制造成熟度的9個要素,評價識別制造成熟專用試驗專用檢驗管理1針對飛輪類產(chǎn)品的特點,對指標體系進行針對性的評價,建立兼顧工程應(yīng)用和效率的成熟度評價指標體系,分析研究指標體系與制造成熟度等級間的映射關(guān)系,構(gòu)建成熟度等級-評價要素的多元函數(shù),形成制造成熟度等級的量化評價模型,從而加強飛輪類產(chǎn)品制造成熟度評價、加強航天工程制造風險管理、促進制造能力提升。為了滿足飛輪類產(chǎn)品制造成熟度評價的需要,確保成熟度評價的正確性、合理標體系的構(gòu)建遵循如下基本思(1)評價要素的選評價要素與制造成熟度之間的關(guān)系直接明了,指標體系由最高層、若干中間層層排列形成,最高層即為評價目的——制層排列形成,最高層即為評價目的——制造成熟度。評價要素的選擇是制造成熟度和情況共同決定的,在選擇評價要素時應(yīng)注意以下幾評價要素必須與評價目的密切相評價要素應(yīng)當構(gòu)成一個完整的體系,即應(yīng)當盡量全面地反映所評價對象的各面評價要素不能過多,應(yīng)與評價對象特性匹(2)評價要素的歸一傳統(tǒng)的評價要素都是定性的給出系統(tǒng)的狀態(tài)合格或者不合格,無法給出具體的息,因此不能對制造成熟度做出客觀的評價,只能作為初始驗證手段,存在主觀性、評價精度低、缺乏嚴格的理論證明等缺點。采用定量的方法,其基本原理是通過統(tǒng)計分析方法或者數(shù)學(xué)解析方法,把所有的評價要素均轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的量化數(shù)據(jù),不僅可以消除各物理量之間量綱不一致的問題,將不同控制目標統(tǒng)一到相同的尺度進行度量和評價,提高評價要素對不同系統(tǒng)的適應(yīng)性;還可以當系統(tǒng)處于滿意和不滿意之間的“過渡狀態(tài)”時,根據(jù)情況選擇優(yōu)化評價指標體系的加權(quán)系數(shù),這在一定程度上能夠加強系統(tǒng)評價的可信度。然而,在很多情況下,由于各種方法都有其自身的適用性和局限性,一般都對采樣數(shù)據(jù)要求較為苛刻,如平穩(wěn)性、獨立性、樣本容量足夠大等等,有些定量的方法難以實(3)指標體系目標值在制造成熟度評價過程中,目標值一般為制造成熟度及各個分量的目標值,用產(chǎn)品當前所處的成熟階段,一般情況下用1表產(chǎn)品或各個分量完全成熟的狀態(tài),在實際應(yīng)用中,絕大多數(shù)成熟度值只能趨近于1。根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求或者相似產(chǎn)品的實際數(shù)據(jù)整優(yōu)化各個指標的目標值,使其合理可借鑒已有的航天產(chǎn)品成熟度的相關(guān)研究,將制造成熟度過程分為:產(chǎn)品初次研品重復(fù)生產(chǎn)、產(chǎn)品生產(chǎn)定性和升級改進三個階段。在第一階段,主要是對產(chǎn)品設(shè)計特性指標的評價,重點關(guān)注產(chǎn)品固有質(zhì)量特性的成熟程度;在第二階段,主要是對產(chǎn)品制造能力成熟度的評價,重點關(guān)注產(chǎn)品在重復(fù)生產(chǎn)中其固有質(zhì)量是否得到保障,其制造過程是否成熟;第三階段是在前兩個階段的基礎(chǔ)上,對產(chǎn)品成熟度的綜合評價,重點關(guān)注尚未成熟度的環(huán)節(jié),不斷地進行改進提升,在產(chǎn)品成熟度達到預(yù)期值后,進入定型量產(chǎn)階段,將產(chǎn)品推向市場。產(chǎn)品所處的階段不同,制造成熟度指標也有所不同,在產(chǎn)品初次研制階段,期產(chǎn)品設(shè)計特性的成熟度分量可以盡可能的高,因為在設(shè)計方面的變更越早,產(chǎn)品的壽命周期費用越低。在產(chǎn)品重復(fù)生產(chǎn)階段,產(chǎn)品制造能力成熟度盡可能高,可以暫時不對產(chǎn)品設(shè)計特性指標進行評價,而在產(chǎn)品定型和升級改進階段對設(shè)計與制造兩方面進行綜合評價與改進。在確定目標值時,需要考慮產(chǎn)品的成本控制和技術(shù)條件水平,原則上每一項改進與提升均是增值過程而非消耗過程。(三)飛輪類產(chǎn)品制造成熟度定級方法和評判準則制造成熟度評價存在大量的不確定和不完全信息,而灰(三)飛輪類產(chǎn)品制造成熟度定級方法和評判準則制造成熟度評價存在大量的不確定和不完全信息,而灰色系統(tǒng)理論是解決具有“灰信息問題的有效途徑。多層次灰色評價法是以灰色理論為基礎(chǔ),以層次分析、ADC型為效能評價。然而,該方法利用傳統(tǒng)AHP構(gòu)建判斷矩陣時由于判斷標度不易確定,容易產(chǎn)生不一致性,往往帶來復(fù)雜的檢驗修正運算,且l~9度法在實際應(yīng)用中評判標準難以準進,使判斷矩陣能自然滿足一致性的要求,簡化了運算,并利用最優(yōu)傳遞矩陣確定權(quán)方法求得各級指標的相對權(quán)由于時間、費用、技術(shù)條件等的限制,飛輪類產(chǎn)品制造成熟度建模與評價面臨導(dǎo)致的數(shù)據(jù)缺乏的困難,針對這種情況一般采用經(jīng)典方法和Bayes方法在內(nèi)的多種無失數(shù)據(jù)的在評價一項技術(shù)是否達到規(guī)定的制造成熟度等級時,以各子要素等級標準為基調(diào)查問卷,邀請領(lǐng)域內(nèi)的專家逐項進行判斷。對匯總的結(jié)果設(shè)定一個閾值,超過閾值即認為達到相應(yīng)等級NY2制造成熟度評價檢查單,是用于對制造對象具體開展制造成熟度評價的規(guī)范檢它的檢查項囊括了各級實現(xiàn)制造成熟目標所需完成的基本任務(wù)。檢查單具有通用性,不對被評價的具體關(guān)鍵制造技術(shù),但它是制定具體被評價關(guān)鍵制造技術(shù)評價細31目前對于產(chǎn)品制造過程的工藝評價主要是采用工序能力指數(shù)進行。為了簡化模計算,通常以某個關(guān)鍵工序下某個關(guān)鍵工藝參數(shù)的工序能力指數(shù)代表某個產(chǎn)品的工序能力指數(shù)。以電工電子產(chǎn)品為例,其制造成熟度主要通過兩類成熟度指標來表征:元器件制造工藝成熟度和裝配工藝成熟度。元器件的制造工藝成熟度取決于元器件的工序能力指數(shù),目前對于產(chǎn)品制造過程的工藝評價主要是采用工序能力指數(shù)進行。為了簡化模計算,通常以某個關(guān)鍵工序下某個關(guān)鍵工藝參數(shù)的工序能力指數(shù)代表某個產(chǎn)品的工序能力指數(shù)。以電工電子產(chǎn)品為例,其制造成熟度主要通過兩類成熟度指標來表征:元器件制造工藝成熟度和裝配工藝成熟度。元器件的制造工藝成熟度取決于元器件的工序能力指數(shù),裝配工藝成熟度的取值取決于裝配工藝的工序能力指但是在很多實際情況下,只用某個關(guān)鍵工藝的某個關(guān)鍵工藝參數(shù)來度量產(chǎn)品的力會有明顯的不足,一般情況下,產(chǎn)品是一個復(fù)雜的系統(tǒng),整個制造流程中涉及到的關(guān)鍵工藝很多,如果只用一個關(guān)鍵工藝參數(shù)來表征整個產(chǎn)品的工藝成熟度,很明顯會丟失很多信息,不足以充分說明產(chǎn)品的工藝情況的好壞,所以需要針對產(chǎn)品的多個質(zhì)量特性提出相應(yīng)的多變量工序能力指數(shù),即選用一組工藝參數(shù)來評價產(chǎn)品的工藝成熟度。23456基于制造成熟度指標體系,考基于制造成熟度指標體系,考慮指標結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與多源性,針對多級綜合評體系中多元指標的復(fù)雜關(guān)聯(lián)關(guān)系,利用應(yīng)力、強度干涉模型、混合高斯模型、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型等方法進行深入的建模研究,以達到在多維度指標體系和多源信息背景下獲取準確有效的制造成熟度評價結(jié)果(四)應(yīng)用方案以典型產(chǎn)品為研究對象,研發(fā)制造成熟度評價系統(tǒng)對制造過程進行評價。通過在實踐中調(diào)研,總結(jié)從方案到生產(chǎn)不同階段產(chǎn)品研發(fā)中面臨的實際制造問題,形成可推廣的適用于航天復(fù)雜產(chǎn)品的制造成熟度評價體系。本項目擬采用飛輪作為應(yīng)用案例,以飛輪類產(chǎn)品研制數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),構(gòu)建飛輪類產(chǎn)品制造成熟度評價工具平臺軟件?;谠摴ぞ咂脚_軟件,采用上述建立出的指標體系、評判準則和評價模型,建立知識庫和檢查評價要素的自動生成,完成飛輪類產(chǎn)品制造成熟度評價,給出層次化的定性和定量指標體系,進而提出至少三個推廣應(yīng)用建飛輪是衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)中普遍采用的一種執(zhí)行機構(gòu),也是典型的活動機構(gòu)所飛輪的設(shè)計理念依照模塊化、標準化和系列化的原則,將飛輪設(shè)計成由四大部分(電件、軸承組件、殼體組件和控制線路)組成的機構(gòu)。飛輪通過其安裝基座被固定在航天器上,其旋轉(zhuǎn)質(zhì)量在電機帶動下高速旋轉(zhuǎn),因而形成一定的角動量。飛輪與航天器構(gòu)成了一個角動量守恒的系統(tǒng)。圖32005年底,350系列飛輪作為五院首批定型產(chǎn)品通過院級定型;2006年底,260飛輪產(chǎn)品定型,啟動飛輪生產(chǎn)線建設(shè)并通過認證;2009年底,飛輪產(chǎn)品作為集團公司航器首批定型評價產(chǎn)品通過集團公司級定型經(jīng) 多年的發(fā)展,五院飛輪技術(shù)已經(jīng)跨過了工程化的門檻,研制成功了一系列輪產(chǎn)品(角動量覆蓋1Nms——68Nms,所研制的飛輪產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于我國各類衛(wèi)星平上,截至20102共有108產(chǎn)品分別應(yīng)用于30顆星船上,其中12160飛輪和28個260系列飛輪應(yīng)用在小衛(wèi)星飛輪和28個260系列飛輪應(yīng)用在小衛(wèi)星平臺,68個350系列飛輪應(yīng)用在中低軌道和高道衛(wèi)星平臺上。在軌最長工作時間超過6年(目前還在繼續(xù)正常運行,有25個飛輪組在軌連續(xù)工作4年左右,108套飛輪產(chǎn)品累積運行200星年飛輪產(chǎn)品生產(chǎn)過程較為穩(wěn)定,建立了生產(chǎn)基線,并已經(jīng)開展過產(chǎn)品成熟度定級為制造成熟度評價系統(tǒng)的研制和推廣應(yīng)用建議方案的提出提供了良好的研究應(yīng)4技術(shù)指摘要:本項目技術(shù)指標為:1)層次化樹形評價指標體系不少于3 出推廣應(yīng)用方案;5)應(yīng)用案例不少于3總體技術(shù)指標如(1)層次化樹形評價指標體系不少于3(2)評價工具軟件體系框架結(jié)構(gòu)清晰,模塊獨立性好,便于修改與(3)制造成熟度評價準確度達到(4)針對航天產(chǎn)品提出制造成熟度定級與評判準則、規(guī)(5)針對航天產(chǎn)品提出推廣應(yīng)用(6)應(yīng)用案例不少于3 摘要:本課題的順利開展,將極大提高我國飛輪類產(chǎn)品制造成熟度水平,為飛輪類產(chǎn)品制造成熟度的評價提供技術(shù)手段和工具,并且可以為其他航天產(chǎn)品制造成熟度評價提供有效參考,為我國十三五期間衛(wèi)星研制任務(wù)順利完成奠定基礎(chǔ)。通過本項目的實施,飛輪康發(fā)展提供有力支撐,具有較好的經(jīng)濟和社會效(一)經(jīng)濟效隨著未來高精度、高復(fù)雜度航天器需求越來越多,對地面制造水平提出了更高本課題的順利開展,將極大提高我國飛輪類產(chǎn)品制造成熟度水平,為飛輪類產(chǎn)品制造成度的評價提供技術(shù)手段和工具,并且可以為其他航天產(chǎn)品制造成熟度評價提供有效參考(二)社會效在實踐中可以培養(yǎng)項目研發(fā)人員的制造知識、風險評價與管理能力,形成一支業(yè)知識、掌握評價技術(shù)、心懷保密意識、具備良好修養(yǎng)的專家隊伍,確保評價的客觀性公正性和有效性66文 預(yù)期成本項目的預(yù)期成果包括如下內(nèi)制造成熟度評價準則、規(guī)范指南 份國防科技報告:1制造過程成熟度評價系統(tǒng):軟件1典型產(chǎn)品制造成熟度評價報告:2推廣應(yīng)用方案:1份學(xué)術(shù)論文:4 應(yīng)用前課題研究成果基于地面研制階段數(shù)據(jù),對飛輪類產(chǎn)品制造成熟度開展研究。本項目首次在國內(nèi)將制造成熟度評價技術(shù)應(yīng)用于航天器產(chǎn)品研制過程,隨著評價軟件成果的固化,可以推廣應(yīng)用于其他航天產(chǎn)品制造成熟度評價,形成規(guī)范化、制度化、標準化的評價流程,提供完備的輔助評價軟件。 摘要7.1具備的研究基1)合理制定計劃,明確責任分實行雙流程管理,項目負責人制定技術(shù)流程并根據(jù)各項目的最終成果進行細分年度目標、完成時間、成果形式及有關(guān)責任人,制定切實可行的計劃流程,納入所科研產(chǎn)計劃統(tǒng)一管理2)加強項目管理,強化過程監(jiān)將工程項目納入五○二所年度科研生產(chǎn)考核節(jié)點,將各項目分解的節(jié)點完成情況作為源科技處設(shè)專人調(diào)度,負責實施過程中的協(xié)調(diào)調(diào)度、保障條件落實及計劃執(zhí)行情督檢查并定期進行考核。針對項目特點定期召開項目調(diào)度會。通過調(diào)度會介紹項目進展況、明確后續(xù)工作、存在問題,并及時協(xié)調(diào)解決、調(diào)整項目整體計劃,對項目實施全生周期的動態(tài)管理辦3)專題調(diào)度,重周期的動態(tài)管理辦3)專題調(diào)度,重點對于研制難度比較大的項目和一些短線項目,除按計劃流程督促其實施外,還專題調(diào)度會、評審會,通過專家組對關(guān)鍵技術(shù)問題進行4)落實保障條件,加強外協(xié)管積極落實項目計劃流程明確的保障條件。對于和其他型號發(fā)生沖突的人員或設(shè)源,配合各相關(guān)職能部門積極組織協(xié)調(diào)。對于研制過程中的關(guān)鍵外協(xié)項目設(shè)專人進行管以確保研制工作順利進行 展了X技術(shù)研究(獲2015年中國質(zhì)量技術(shù)獎、大規(guī)模定制模式下產(chǎn)保技術(shù)研究、六西格瑪管理技術(shù)研究與應(yīng)用(國防科工局課題、民用航天十二五項目—衛(wèi)星產(chǎn)品生產(chǎn)過程一致性量化技術(shù)等多項研究,并積極應(yīng)用到了產(chǎn)品研制過程中。在數(shù)據(jù)包規(guī)范建立、電子數(shù)據(jù)包系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用、質(zhì)量信息系統(tǒng)建設(shè)和質(zhì)量數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域均走在集團前列。產(chǎn)保中心組織開展了五〇二所各類產(chǎn)品的產(chǎn)品成熟度定級評價工作,并建立了多項產(chǎn)品成熟度定級規(guī)范,在成熟度的建立與應(yīng)用領(lǐng)域具有多年豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗。北京航空航天大學(xué)可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院(可靠性工程研究所)擁有“可靠性與環(huán)境“MTBF保證試驗方法在航空電子產(chǎn)品可靠性驗收中的應(yīng)用研究”、某重點基礎(chǔ)研究項目“機載產(chǎn)品長壽命設(shè)計分析與試驗評價方法研究”、Bayes力篩選”、“光學(xué)慣性儀表及系統(tǒng)加速壽命試驗技術(shù)
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