開展航天產(chǎn)品正向設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和原則

包素艷 賈桂豐

摘要：通過對(duì)質(zhì)量分析工作的總結(jié)發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，針對(duì)研究發(fā)生率較高的設(shè)計(jì)質(zhì)量問題，對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量控制的重要性以及正向設(shè)計(jì)的必要性進(jìn)行分析。本文主要概述了開展正向設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)以及所需要遵循的原則，希望可以給基層設(shè)計(jì)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：正向設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)質(zhì)量；航天產(chǎn)品設(shè)計(jì)

引言

隨著我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展，航天產(chǎn)品型號(hào)越來越完善，產(chǎn)品的質(zhì)量問題也隨之出現(xiàn)了，這些問題會(huì)對(duì)型號(hào)研制任務(wù)造成不同的影響。產(chǎn)品研發(fā)中最重要的環(huán)節(jié)就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品的后續(xù)各個(gè)環(huán)節(jié)均會(huì)造成影響，一個(gè)不足的產(chǎn)品設(shè)計(jì)會(huì)給之后的工作埋下隱患，致使增加研究工作的難度。所以產(chǎn)品質(zhì)量在很大程度上是由設(shè)計(jì)質(zhì)量決定的，想要保證產(chǎn)品質(zhì)量就要抓好設(shè)計(jì)質(zhì)量。在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)的大小，設(shè)計(jì)相關(guān)人員的技術(shù)、能力以及質(zhì)量意識(shí)都會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品設(shè)計(jì)出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因有很多，例如流程不清晰，知識(shí)掌握不到位，相關(guān)要求落實(shí)不到位以及設(shè)計(jì)過程不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)鹊?。為了從根本上解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量問題，讓產(chǎn)品的質(zhì)量更高，可靠性更好，就要從正向?qū)φ麄€(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行梳理，總結(jié)設(shè)計(jì)方法，提出一套完善的設(shè)計(jì)體系，讓設(shè)計(jì)人員據(jù)此來開展工作。

1開展正向設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

想要正向設(shè)計(jì)工作更加高效有序，設(shè)計(jì)組和研究組就要根據(jù)產(chǎn)品的類型對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行梳理，完善文件，建立仿真輸入，記錄設(shè)計(jì)過程中已檢查的項(xiàng)目。

1.1梳理產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要素

所謂的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素就是其指標(biāo)體系，將產(chǎn)品的指標(biāo)明確就能明確設(shè)計(jì)的目標(biāo)。在航天設(shè)計(jì)領(lǐng)域，自適應(yīng)和變形設(shè)計(jì)占了總設(shè)計(jì)工作的70%，新產(chǎn)品大多是根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，所以開發(fā)新產(chǎn)品的研究員就要充分了解以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，才能用最短的時(shí)間做出變型設(shè)計(jì)或適應(yīng)性設(shè)計(jì)。而且，豐富的設(shè)計(jì)知識(shí)也能為產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。因此，在對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行梳理時(shí)，既要從正向?qū)υO(shè)計(jì)的特征進(jìn)行研究，又要從逆向?qū)?jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)。縱向研究設(shè)計(jì)特征時(shí)，需要查閱同類產(chǎn)品的所有設(shè)計(jì)資料，并且了解其他同行對(duì)這類產(chǎn)品的理解與認(rèn)識(shí)。必要時(shí)還可以進(jìn)行仿真分析來積累數(shù)據(jù)，確定設(shè)計(jì)的關(guān)鍵特征。對(duì)于逆向總結(jié)，這需要團(tuán)隊(duì)間相互合作，總結(jié)同類產(chǎn)品在研發(fā)過程中出現(xiàn)的問題，總結(jié)設(shè)計(jì)指南、知識(shí)庫(kù)、 禁用工藝、檢查單等相關(guān)設(shè)計(jì)知識(shí)。將這項(xiàng)研究與逆向總結(jié)整合，建立設(shè)計(jì)要素庫(kù)，完善指標(biāo)體系，給設(shè)計(jì)人員和檢查人員提供準(zhǔn)則。

1.2 完善設(shè)計(jì)依據(jù)文件

設(shè)計(jì)依據(jù)文件是產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)所要依照的規(guī)范與指南。設(shè)計(jì)組應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)依據(jù)文件進(jìn)行完善，將設(shè)計(jì)過程細(xì)化，明確設(shè)計(jì)的項(xiàng)目以及要求，給設(shè)計(jì)人員提供參考依據(jù)。

1.3 健全設(shè)計(jì)仿真輸入

設(shè)計(jì)仿真是用來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的，通過仿真就可以初步預(yù)計(jì)出開發(fā)的結(jié)果。但是，由于數(shù)據(jù)量不足、難度系數(shù)大，致使在實(shí)際應(yīng)用中仿真模型的不準(zhǔn)確、相關(guān)參數(shù)的不充足，最后是做的結(jié)果不精準(zhǔn)。因此，在開展設(shè)計(jì)之前，要充分地積累仿真模型，記錄相關(guān)參數(shù)，讓設(shè)計(jì)仿真可以順利開展。仿真模型想要擁有更高的準(zhǔn)確度就要不斷地對(duì)比房間數(shù)據(jù)與實(shí)物數(shù)據(jù)的差異，不斷地對(duì)仿真模型進(jìn)行完善[1]。想要仿真參數(shù)健全就需要了解相關(guān)材料和器材的使用方法，并結(jié)合它們的特點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，獲取其參數(shù)，建立專屬的數(shù)據(jù)庫(kù)，為設(shè)計(jì)仿真提供數(shù)據(jù)資料。

1.4明確設(shè)計(jì)過程的檢查確認(rèn)項(xiàng)目

將流程管理要求與產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程相互融合，包括所有階段的設(shè)計(jì)流程，還要設(shè)置關(guān)鍵的控制點(diǎn)和檢查點(diǎn)。對(duì)于所有的檢查點(diǎn)和控制點(diǎn)都要給予執(zhí)行的要求和需要開展的相關(guān)工作。這種融合不僅能對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行規(guī)范，又能明確各個(gè)階段的設(shè)計(jì)的管理要求，將設(shè)計(jì)工作進(jìn)行量化，使設(shè)計(jì)質(zhì)量能夠被控制得更嚴(yán)格，設(shè)計(jì)工作更加可靠[2]。產(chǎn)品保證人員要檢查各個(gè)流程的關(guān)鍵控制點(diǎn)和檢查點(diǎn)，確認(rèn)指標(biāo)的合理性，對(duì)于不合理的流程要給予反饋，將檢查的作用充分發(fā)揮出來。

2正向設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

正向設(shè)計(jì)的意思就是要讓產(chǎn)品一次性設(shè)計(jì)成功，將產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量問題降到最少，盡量不要出現(xiàn)過程反復(fù)的現(xiàn)象。想要保證設(shè)計(jì)一次性成功，還需要遵循六項(xiàng)原則，將問題考慮全面，設(shè)計(jì)做得更加細(xì)化，明確設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，要對(duì)設(shè)計(jì)的每一步都進(jìn)行仿真分析驗(yàn)證，才能充分保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。以下就是需要遵循的原則。

2.1 繼承經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

根據(jù)管理要求將以往涉及到的相關(guān)信息輸入到開發(fā)中，因此在做正向設(shè)計(jì)時(shí)，就要收集相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息，繼承以往產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，也要把以往的不足作為借鑒。對(duì)于成熟的技術(shù)，要充分對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)充分地落實(shí)到設(shè)計(jì)中。而且要在設(shè)計(jì)的起始將相關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn)的問題梳理清晰，并提出改進(jìn)措施，確保充分繼承以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)[3]。

2.2分析用戶需求

產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)的目的就是要滿足用戶的需求，所以在進(jìn)行這項(xiàng)設(shè)計(jì)時(shí)，就要充分地分析用戶的需求。設(shè)計(jì)人員要通過跟用戶的溝通來分析技術(shù)要求的全面性，明確用戶的需求，用仿真軟件等來預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)的可實(shí)現(xiàn)性。通過反復(fù)的溝通協(xié)調(diào)，將用戶的需求清晰地掌握。在對(duì)航天產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定要將產(chǎn)品需求分析透徹，這樣才能找出薄弱的環(huán)節(jié)，形成清單[4]。

2.3認(rèn)識(shí)工作環(huán)境

產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容就是環(huán)境適應(yīng)性，這也是產(chǎn)品能夠研制成功穩(wěn)定工作的一個(gè)基礎(chǔ)。航天產(chǎn)品所涉及到的工作環(huán)境有兩方面，一方面是對(duì)發(fā)射前調(diào)試等環(huán)境的認(rèn)識(shí)。一方面是產(chǎn)品運(yùn)行期間對(duì)于空間環(huán)境的認(rèn)識(shí)。因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行產(chǎn)品的正向設(shè)計(jì)時(shí)，要將產(chǎn)品研制的環(huán)境和在軌飛行的環(huán)境梳理清晰，分析產(chǎn)品對(duì)于環(huán)境的需求，不同環(huán)境的影響，進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)，要保證產(chǎn)品的元件以及材料都可以適應(yīng)工作環(huán)境，并且能夠穩(wěn)定可靠地工作。

2.4挖掘失效模式

挖掘失效模式是正向設(shè)計(jì)的一個(gè)主要內(nèi)容，將所有可能出現(xiàn)的失效模式識(shí)別出來，并對(duì)影響及原因進(jìn)行分析，找出薄弱環(huán)節(jié)，提出改進(jìn)措施，這能幫助安全性和策略性設(shè)計(jì)進(jìn)行有效輸入。因此，在進(jìn)行正交設(shè)計(jì)時(shí)，要充分挖掘失效模式，以自底向上的方式來分析過程，通過動(dòng)態(tài)來迭代，將每個(gè)層級(jí)出現(xiàn)的失效模式都挖掘出來，讓產(chǎn)品的安全性得到提高。

2.5驗(yàn)證新用技術(shù)

產(chǎn)品的新技術(shù)如果沒有得到充分的驗(yàn)證，就會(huì)導(dǎo)致研制的反復(fù)，甚至?xí)适Мa(chǎn)品的功能。所以在正向設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)新技術(shù)的清單進(jìn)行梳理，并針對(duì)新技術(shù)開展單板級(jí)驗(yàn)證，不可以用整機(jī)級(jí)驗(yàn)證來替代局部的驗(yàn)證。試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)包括產(chǎn)品的性能、壽命、功能等多項(xiàng)設(shè)計(jì)要求，覆蓋產(chǎn)品所有狀態(tài)和模式的試驗(yàn)要求。通過試驗(yàn)分析改進(jìn)這一系列流程來消除產(chǎn)品設(shè)計(jì)上以及工藝上的缺陷，驗(yàn)證產(chǎn)品方案的正確性，確保在正式生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)不存在設(shè)計(jì)方面的缺陷[5]。

2.6鑒定生產(chǎn)工藝

產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)是很重要的一部分，在其設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，需全面考慮有可能的制造性與可驗(yàn)證性，尤其是面對(duì)繁瑣的新研單機(jī)時(shí)，工藝師應(yīng)提前做好方案的設(shè)計(jì)，并且認(rèn)真分析其可制造性，對(duì)于新興工藝，也應(yīng)做好鑒定，避免發(fā)生產(chǎn)品鑒定而不是工藝鑒定。

結(jié)束語(yǔ)

質(zhì)量控制是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中十分重要的一項(xiàng)工作，不僅有利于縮短研發(fā)周期，同時(shí)也能使產(chǎn)品質(zhì)量得到提高。正向設(shè)計(jì)是應(yīng)用最多的方法，但依賴于思想上的重視與人員知識(shí)上的掌握。正向設(shè)計(jì)的原則與基礎(chǔ)的提出，可以給基層組織展開正向設(shè)計(jì)時(shí)提供理論上的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]欒家輝,朱興高,陳皓,代永德.航天機(jī)電產(chǎn)品可靠性仿真方法研究[J].機(jī)電技術(shù),2020,04:8-12.

[2]孫立新,周余帆.基于大眾需求的中國(guó)錫伯族博物館文化創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計(jì)探究[J].工業(yè)設(shè)計(jì),2020,07:118-120.

[3]李曙光.航天產(chǎn)品精益并行制造方案探討[J].航天制造技術(shù),2020,04:53-58.

[4].航天產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量控制問題探討[J].航天工業(yè)管理,1995,05:5-9.

[5]周新文,李成君,陳炳文,李志黎,張世進(jìn).航天產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量控制的研究[J].質(zhì)量與可靠性,1995,03:15-19.

作者簡(jiǎn)介：包素艷，1978年5月，女，遼寧省葫蘆島市，漢族，本科，工程師，研究方向：航天產(chǎn)品設(shè)計(jì)。