美陆军提出建制内工业基础先进制造能力增强关键路径.pdf

综述OVERVIEW美陆军提出建制内工业基础先进制造能力增强关键路径李晓红宋韦哲（北方科技信息研究所，北京，10 0 0 8 9）当前，美国陆军正在着力利用先进制造技术来解决作战和战备的缺口。其中，先进制造技术不仅包括增材制造，还包括在陆军装备生产和战场维修所使用的传统制造能力。美国陆军坦克与机动车辆司令部、地面车辆系统中心材料制造分部联合，制定了一个发展策略一以三条任务线为导向的五个关键路径，目标是建立一个严格的过程，以实现由建制内工业基础作为替代供应商制造高质量合格产品，进而提高坦克与机动车辆司令部的战备能力。此外，还针对战场抢修提供临时更换部件制定一个简化版关键路径。1概述美国陆军正在利用先进技术Q识别，可用的初始TDP零件尺寸零件归谁管理配置管理员/维修工程师共识国防后勤署约定知识产权归属图1先进制造技术实施关键路径4Defense Manufacturing Technology 12022.06第2 期来提高作战和战备能力，以使部队更具战斗力、生存能力、灵活机动性和可持续性，其中充分利用已有先进制造能力（尤其是增材制造能力）是一个重要途径。陆军坦克与机动车辆司令部、地面车辆系统中心材料制造分部联合，提出一种先进制造技术实施“关键路径，包括5个阶段：识别(ldentify)、认证(Certify)、制造(Make)合格性鉴定(Qualify)交付（Deliver),目标是：(1）利用建制内工业基础的先进制造能力生产所需零件，增强目前战略支持领域的供应链响应能力：（2）增强未来陆军的前沿先进制造能力，在作战和战术需求点现场按需生产零件，缩短维护时间，同时增加战备能力。美陆军对岩岛兵工厂先进制认证制造确定制造方法（增材、减材确定实现最初设计意图所用材料创建3 D数据/STL文件/G代码零件仿真结果证明属实创建合格性测试计划造技术中心进行了重大基础设施投资，增材制造是投资重点。这项任务的重点是利用岩岛兵工厂、地面车辆系统中心的增材制造能力，达到两个目标：一是实现岩岛兵工厂联合制造技术中心可作为次级供应商，来生产等效于原始承包商的永久替换零件；二是利用先进制造能力，快速生产战场抢修用的临时更换零件。2建制内工业基础关键路径建制内工业基础先进制造实施关键路径如图1所示。地面车辆系统中心材料制造分部维修团队从国防后勤局、综合后勤保障中心、项目经理和项目执行办公室等各个途径以及现场需求接收零件。一旦确认技术数据包(TDP）可用，下一步就是确定零件是否合格鉴定交付质量检测，满足工程准备制造方法（增材、减材）制造零件零件后处理操作化指标要求执行合格性测试计划收到配置管理员许可完成TDP经合格性鉴定的零件根据需要交付使用车间（MWMSS）和战区可用的其他增材制造能力）制造战场抢修工用临时更换零件，直到收到原始制造商的替换零件。进入该关键路径的零件通常来自战场请求或战术战备增材制造零件库（RAPTOR）。然后评估该零件是否适合使用金属加工和机械加工车间（MWMSS）功能进行现场制造。如果2 D图纸可用，那么可以使用维护团队或技术数图2 M249活动板手据管理团队的软件创建3 D模型。如果2 D图纸不可用，则必须扫描是战备必需品，并评估零件利用团队任务是识别可增材制造的零现有增材、减材制造能力的适用件达到450 个，并在2 0 2 1财年性。维修团队与配置管理员和法尽可能多地完成合格性测试。律团队进行协调，以确定知识产权是否为政府所有，并制定一个合格性测试计划。接下来是使用岩岛兵工厂或地面车辆系统中心的设备制造零件，然后进行适当的质量控制和测试，以确保零件符合初始TDP要求的规格。依据关键路径完成的第一个陆军增材制造合格部件是M249扳手，如图2 所示。批准进行增材制造的TDP于2 0 2 0 年7 月15日发布。这项任务是2 0 19 年10 月2 5日是发布给地面车辆系统中心材料制造分部维修团队的为期6 0 天挑战项目的延续。在6 0 天挑战项目中，地面车辆系统中心材料制造分部维修团队的目标是岩岛兵工厂先进制造技术中心制造至少10个零件进行合格性测试，目标零件数量为3 0 个，实际成功识别出2 1个适于增材制造的零件。基于6 0 天挑战项目的成功，后续该物理零件以获得3 D模型。3 D模型完成后，地面车辆系统中心将提供包括材料、设备和制造说明在内的建议。根据关键程度，可3战场抢修关键路径能还需要对零件进行检验与测试。战场抢修零件不需要满足带然后将3 D模型和建议提交给战术标注的初始TDP。因此，用于战战备增材制造零件库（RAPTOR），场抢修目的的关键路径可以略过以便现场用户可以根据需要下载认证、制造、合格性鉴定这些步骤。和制造零件。针对战场抢修，该关键路径可以“哈士奇”MKI车载地雷探测指导战场工程师在需要时使用现器的外壳和盖（reservoir andcap)场能力（如金属加工和机械加工采用该关键路径进行了现场制造，图3“哈士奇 MKI车载地雷探测器的外壳和盖（reservoirandcap）2022.06第2 期1Defense Manufacturing Technology综述OVERVIEW关健路轻件出时无违战备商来DP无供应LOE支推性工作系烧层据项目选应级该增材制造的零目前不处于缺货部件状态顺目层应注明可用增村现代化：合网中支控性工作零件优化：合网现状制造产品语言：新项目图4美国陆军坦克与机动车辆司令部2 0 2 1-2 0 2 4财年先进制造执行计划如图3 所示。从RAPTOR提交到批准的交付周期为7 天，批准日期为2 0 2 1年3 月1日。4三条任务线在美陆军坦克车辆研发与工程中心2 0 2 1-2 0 2 4财年先进制造执行计划中确定了三条任务线（LO E），每条任务线都有一个明确的结束状态，如图4所示。三条任务线为坦克车辆研发与工程中心和地面车辆系统中心材料制造分部维修团队的关键路径执行提供了输入信息。4.1任务线1（LOE#1)：部件层级任务线1（LOE#1）被定义为部件层级，目标是扩大战备必需的合格产品的国防供应链。根据当前的需要来确定特定部件的合格性是任务线1的主要工作。候选部件是从各种来源中选择的，例如：过时零件报告（明确了由于新设计或供应链流程变化而显示低可用性或零可用性的部件人339/335维护报告（明确了由坦克车辆研发与工程中心或国防后勤局管理且目前没有供应来源的6Defense Manufacturing Technology I2022.06第2 期目标一价合格3 0件店求招号数据的综合快货状布性目录历史上有质米包我状高月度使用量和低库存、无合同部件等）选择候选部件。无更任务线1是最主要的工作，提高作战能可以弥补当前的零部件需求缺口，最终状态合格性鉴定：备状态良好（按满打印）面作战系悦，支持TACM地战术轮式车支持陆车现代化辆、和来战备维护需求部件。作为这一任务线的一部分，许多部件已经通过地面车辆系统中心内部确定的关键路径来推进。团队成员根据分配给他们的车辆平台，仔细检查陆军现有的技术参数，以寻找适合增材制造的部件。随后，这些部件数据在国防后勤局的专用工具上运行，生成保障性分析-缺货报告(SA-SOR)。报告提供了特定组件的库存状态信息，包括现有库存数量、每月使用量、交货周期和供应部件的合同，可以根据这些要素（无库存、图5布雷德利战车车长显示臂（displayarm）力提高装备运维战备能力因此大部分添加到关键路径或完全符合建制内工业基础生产要求的零件都属于部件层级。其中包括图2 所示的M249活动扳手，以及图5所示的布雷德利平台上的车长展示臂（display arm),该零件也是美陆军首个合格性鉴定的增材制造战斗车辆零件。4.2任务线2（LOE#2）：系统层级任务线2（LOE#2）为系统层级，这是一项支撑性工作，根据历史需求对目前尚未处于缺货状态的零件进行鉴定。在检查出零件以前存在供应不足且目前供应方法不多后，此任务线可确保建制内工业基础在未来需求信号出现时能够及时交付零件。当存在较长交付期的情况下，系统层级任务线尤其有价值，可以保障建制内工业基础能够在需要时及一个实例。步兵战车是通用防务公司制造的新平台，于2 0 2 0 年开始生产。该平台的大部分零部件都有供应合同。对于目前没有供应商的零部件，通用防务公司联系了陆军以提供概念验证，其中一个部件是前照灯支架，如图7所示。5结束语图6 联合轻型战术车辆开槽衬套美陆军认为利用先进制造技术将从根本上改变陆军设计、生产、交付和维护装备能力的方式。时生产出与原始承包商等效的零输入，可以用替代材料或替代生件。产方法重新设计制造零件，以减联合轻型战术车辆是一个新少未来可能会产生的失败。该任设计的平台，自2 0 19 年以来一直务线能够很好地支持新的车辆项在全速生产。联合轻型战术车辆目，这些项目可能不会涉及保障项目办公室正在与地面车辆系统性分析-缺货报告中的零件或相中心合作，确定候选零件。这个关数据。层级中的一个例子是JLTV开槽衬步兵战车平台是任务线3 的套，如图6 所示。衬套于2 0 2 1年4月2 1日通过了合格性鉴定，距离零件被确定为候选零件仅4个月的时间。这项工作将确保在车辆进入战区可能出现对部件的需求时，能采用JLTV平台选择的候选部件作为供应来源。4.3任务线3（LOE#3）：项目层级任务线3（LOE#3）为项目层级，这是另外一项支撑性工作，其重点是现代化而不是可维护性。为了支持该任务线，美陆军正在编制新的合同语言，以允许在新项目中使用增材制造零件。此外，零件的选择主要根据来自诸如展示零件故障、可靠性的数据报告，考虑对零件进行优化。根据这一由陆军坦克与机动车辆司令部和地面车辆系统中心开发的执行关键路径为充分利用陆军先进制造能力奠定了基础。目前这些工作尚处于初期，随着工作的持续深入，有望能为陆军利用后勤支援与保障缩小作战战备差距带来长期效益。DMT图7 步兵车前照灯支架概念验证2022.06第2 期IDefenseManufacturingTechnology