開展航天產(chǎn)品正向設(shè)計的基礎(chǔ)和原則

包素艷 賈桂豐

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

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

引言

隨著我國航天事業(yè)的發(fā)展，航天產(chǎn)品型號越來越完善，產(chǎn)品的質(zhì)量問題也隨之出現(xiàn)了，這些問題會對型號研制任務(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，設(shè)計的質(zhì)量對產(chǎn)品的后續(xù)各個環(huán)節(jié)均會造成影響，一個不足的產(chǎn)品設(shè)計會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)計質(zhì)量決定的，想要保證產(chǎn)品質(zhì)量就要抓好設(shè)計質(zhì)量。在設(shè)計中，設(shè)計知識庫的大小，設(shè)計相關(guān)人員的技術(shù)、能力以及質(zhì)量意識都會影響產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品設(shè)計出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因有很多，例如流程不清晰，知識掌握不到位，相關(guān)要求落實不到位以及設(shè)計過程不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)鹊取榱藦母旧辖鉀Q產(chǎn)品設(shè)計的質(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€設(shè)計過程進行梳理，總結(jié)設(shè)計方法，提出一套完善的設(shè)計體系，讓設(shè)計人員據(jù)此來開展工作。

1開展正向設(shè)計的基礎(chǔ)

想要正向設(shè)計工作更加高效有序，設(shè)計組和研究組就要根據(jù)產(chǎn)品的類型對產(chǎn)品的設(shè)計進行梳理，完善文件，建立仿真輸入，記錄設(shè)計過程中已檢查的項目。

1.1梳理產(chǎn)品的設(shè)計要素

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

1.2 完善設(shè)計依據(jù)文件

設(shè)計依據(jù)文件是產(chǎn)品進行設(shè)計時所要依照的規(guī)范與指南。設(shè)計組應(yīng)當(dāng)對設(shè)計依據(jù)文件進行完善，將設(shè)計過程細化，明確設(shè)計的項目以及要求，給設(shè)計人員提供參考依據(jù)。

1.3 健全設(shè)計仿真輸入

設(shè)計仿真是用來驗證設(shè)計的，通過仿真就可以初步預(yù)計出開發(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)計之前，要充分地積累仿真模型，記錄相關(guān)參數(shù)，讓設(shè)計仿真可以順利開展。仿真模型想要擁有更高的準(zhǔn)確度就要不斷地對比房間數(shù)據(jù)與實物數(shù)據(jù)的差異，不斷地對仿真模型進行完善[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)合它們的特點進行驗證，獲取其參數(shù)，建立專屬的數(shù)據(jù)庫，為設(shè)計仿真提供數(shù)據(jù)資料。

1.4明確設(shè)計過程的檢查確認(rèn)項目

將流程管理要求與產(chǎn)品設(shè)計過程相互融合，包括所有階段的設(shè)計流程，還要設(shè)置關(guān)鍵的控制點和檢查點。對于所有的檢查點和控制點都要給予執(zhí)行的要求和需要開展的相關(guān)工作。這種融合不僅能對產(chǎn)品的設(shè)計流程進行規(guī)范，又能明確各個階段的設(shè)計的管理要求，將設(shè)計工作進行量化，使設(shè)計質(zhì)量能夠被控制得更嚴(yán)格，設(shè)計工作更加可靠[2]。產(chǎn)品保證人員要檢查各個流程的關(guān)鍵控制點和檢查點，確認(rèn)指標(biāo)的合理性，對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)計應(yīng)遵循的原則

正向設(shè)計的意思就是要讓產(chǎn)品一次性設(shè)計成功，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)計一次性成功，還需要遵循六項原則，將問題考慮全面，設(shè)計做得更加細化，明確設(shè)計細節(jié)，要對設(shè)計的每一步都進行仿真分析驗證，才能充分保證設(shè)計的準(zhǔn)確性。以下就是需要遵循的原則。

2.1 繼承經(jīng)驗教訓(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)計時，就要收集相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計信息，繼承以往產(chǎn)品設(shè)計的優(yōu)點，也要把以往的不足作為借鑒。對于成熟的技術(shù)，要充分對比實驗數(shù)據(jù)，將實測數(shù)據(jù)充分地落實到設(shè)計中。而且要在設(shè)計的起始將相關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn)的問題梳理清晰，并提出改進措施，確保充分繼承以往的經(jīng)驗教訓(xùn)[3]。

2.2分析用戶需求

產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)的目的就是要滿足用戶的需求，所以在進行這項設(shè)計時，就要充分地分析用戶的需求。設(shè)計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)測設(shè)計的可實現(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。在對航天產(chǎn)品進行設(shè)計時，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)識工作環(huán)境

產(chǎn)品設(shè)計的一個重要內(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，一方面是對發(fā)射前調(diào)試等環(huán)境的認(rèn)識。一方面是產(chǎn)品運行期間對于空間環(huán)境的認(rèn)識。因此，設(shè)計人員在進行產(chǎn)品的正向設(shè)計時，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)品對于環(huán)境的需求，不同環(huán)境的影響，進行適應(yīng)性設(shè)計，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)計的一個主要內(nèi)容，將所有可能出現(xiàn)的失效模式識別出來，并對影響及原因進行分析，找出薄弱環(huán)節(jié)，提出改進措施，這能幫助安全性和策略性設(shè)計進行有效輸入。因此，在進行正交設(shè)計時，要充分挖掘失效模式，以自底向上的方式來分析過程，通過動態(tài)來迭代，將每個層級出現(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驗證新用技術(shù)

產(chǎn)品的新技術(shù)如果沒有得到充分的驗證，就會導(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)計時，要對新技術(shù)的清單進行梳理，并針對新技術(shù)開展單板級驗證，不可以用整機級驗證來替代局部的驗證。試驗項目應(yīng)包括產(chǎn)品的性能、壽命、功能等多項設(shè)計要求，覆蓋產(chǎn)品所有狀態(tài)和模式的試驗要求。通過試驗分析改進這一系列流程來消除產(chǎn)品設(shè)計上以及工藝上的缺陷，驗證產(chǎn)品方案的正確性，確保在正式生產(chǎn)產(chǎn)品時不存在設(shè)計方面的缺陷[5]。

2.6鑒定生產(chǎn)工藝

產(chǎn)品的工藝設(shè)計是很重要的一部分，在其設(shè)計的過程當(dāng)中，需全面考慮有可能的制造性與可驗證性，尤其是面對繁瑣的新研單機時，工藝師應(yīng)提前做好方案的設(shè)計，并且認(rèn)真分析其可制造性，對于新興工藝，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

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

參考文獻：

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

作者簡介：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。