开展航天产品正向设计的基础和原则

包素艳 贾桂丰

摘要：通过对质量分析工作的总结发现其中的规律，针对研究发生率较高的设计质量问题，对设计质量控制的重要性以及正向设计的必要性进行分析。本文主要概述了开展正向设计的基础以及所需要遵循的原则，希望可以给基层设计人员提供参考。

关键词：正向设计；设计质量；航天产品设计

引言

随着我国航天事业的发展，航天产品型号越来越完善，产品的质量问题也随之出现了，这些问题会对型号研制任务造成不同的影响。产品研发中最重要的环节就是产品设计，设计的质量对产品的后续各个环节均会造成影响，一个不足的产品设计会给之后的工作埋下隐患，致使增加研究工作的难度。所以产品质量在很大程度上是由设计质量决定的，想要保证产品质量就要抓好设计质量。在设计中，设计知识库的大小，设计相关人员的技术、能力以及质量意识都会影响产品质量。产品设计出现质量问题的原因有很多，例如流程不清晰，知识掌握不到位，相关要求落实不到位以及设计过程不严谨等等。为了从根本上解决产品设计的质量问题，让产品的质量更高，可靠性更好，就要从正向对整个设计过程进行梳理，总结设计方法，提出一套完善的设计体系，让设计人员据此来开展工作。

1开展正向设计的基础

想要正向设计工作更加高效有序，设计组和研究组就要根据产品的类型对产品的设计进行梳理，完善文件，建立仿真输入，记录设计过程中已检查的项目。

1.1梳理产品的设计要素

所谓的产品设计要素就是其指标体系，将产品的指标明确就能明确设计的目标。在航天设计领域，自适应和变形设计占了总设计工作的70%，新产品大多是根据以往经验进行设计的，所以开发新产品的研究员就要充分了解以往的设计经验，才能用最短的时间做出变型设计或适应性设计。而且，丰富的设计知识也能为产品的创新设计提供参考依据。因此，在对产品的设计要素进行梳理时，既要从正向对设计的特征进行研究，又要从逆向对经验教训进行总结。纵向研究设计特征时，需要查阅同类产品的所有设计资料，并且了解其他同行对这类产品的理解与认识。必要时还可以进行仿真分析来积累数据，确定设计的关键特征。对于逆向总结，这需要团队间相互合作，总结同类产品在研发过程中出现的问题，总结设计指南、知识库、 禁用工艺、检查单等相关设计知识。将这项研究与逆向总结整合，建立设计要素库，完善指标体系，给设计人员和检查人员提供准则。

1.2 完善设计依据文件

设计依据文件是产品进行设计时所要依照的规范与指南。设计组应当对设计依据文件进行完善，将设计过程细化，明确设计的项目以及要求，给设计人员提供参考依据。

1.3 健全设计仿真输入

设计仿真是用来验证设计的，通过仿真就可以初步预计出开发的结果。但是，由于数据量不足、难度系数大，致使在实际应用中仿真模型的不准确、相关参数的不充足，最后是做的结果不精准。因此，在开展设计之前，要充分地积累仿真模型，记录相关参数，让设计仿真可以顺利开展。仿真模型想要拥有更高的准确度就要不断地对比房间数据与实物数据的差异，不断地对仿真模型进行完善[1]。想要仿真参数健全就需要了解相关材料和器材的使用方法，并结合它们的特点进行验证，获取其参数，建立专属的数据库，为设计仿真提供数据资料。

1.4明确设计过程的检查确认项目

将流程管理要求与产品设计过程相互融合，包括所有阶段的设计流程，还要设置关键的控制点和检查点。对于所有的检查点和控制点都要给予执行的要求和需要开展的相关工作。这种融合不仅能对产品的设计流程进行规范，又能明确各个阶段的设计的管理要求，将设计工作进行量化，使设计质量能够被控制得更严格，设计工作更加可靠[2]。产品保证人员要检查各个流程的关键控制点和检查点，确认指标的合理性，对于不合理的流程要给予反馈，将检查的作用充分发挥出来。

2正向设计应遵循的原则

正向设计的意思就是要让产品一次性设计成功，将产品生产环节的质量问题降到最少，尽量不要出现过程反复的现象。想要保证设计一次性成功，还需要遵循六项原则，将问题考虑全面，设计做得更加细化，明确设计细节，要对设计的每一步都进行仿真分析验证，才能充分保证设计的准确性。以下就是需要遵循的原则。

2.1 继承经验教训

根据管理要求将以往涉及到的相关信息输入到开发中，因此在做正向设计时，就要收集相关产品的设计信息，继承以往产品设计的优点，也要把以往的不足作为借鉴。对于成熟的技术，要充分对比实验数据，将实测数据充分地落实到设计中。而且要在设计的起始将相关产品出现的问题梳理清晰，并提出改进措施，确保充分继承以往的经验教训[3]。

2.2分析用户需求

产品的设计研发的目的就是要满足用户的需求，所以在进行这项设计时，就要充分地分析用户的需求。设计人员要通过跟用户的沟通来分析技术要求的全面性，明确用户的需求，用仿真软件等来预测设计的可实现性。通过反复的沟通协调，将用户的需求清晰地掌握。在对航天产品进行设计时，一定要将产品需求分析透彻，这样才能找出薄弱的环节，形成清单[4]。

2.3认识工作环境

产品设计的一个重要内容就是环境适应性，这也是产品能够研制成功稳定工作的一个基础。航天产品所涉及到的工作环境有两方面，一方面是对发射前调试等环境的认识。一方面是产品运行期间对于空间环境的认识。因此，设计人员在进行产品的正向设计时，要将产品研制的环境和在轨飞行的环境梳理清晰，分析产品对于环境的需求，不同环境的影响，进行适应性设计，要保证产品的元件以及材料都可以适应工作环境，并且能够稳定可靠地工作。

2.4挖掘失效模式

挖掘失效模式是正向设计的一个主要内容，将所有可能出现的失效模式识别出来，并对影响及原因进行分析，找出薄弱环节，提出改进措施，这能帮助安全性和策略性设计进行有效输入。因此，在进行正交设计时，要充分挖掘失效模式，以自底向上的方式来分析过程，通过动态来迭代，将每个层级出现的失效模式都挖掘出来，让产品的安全性得到提高。

2.5验证新用技术

产品的新技术如果没有得到充分的验证，就会导致研制的反复，甚至会丧失产品的功能。所以在正向设计时，要对新技术的清单进行梳理，并针对新技术开展单板级验证，不可以用整机级验证来替代局部的验证。试验项目应包括产品的性能、寿命、功能等多项设计要求，覆盖产品所有状态和模式的试验要求。通过试验分析改进这一系列流程来消除产品设计上以及工艺上的缺陷，验证产品方案的正确性，确保在正式生产产品时不存在设计方面的缺陷[5]。

2.6鉴定生产工艺

产品的工艺设计是很重要的一部分，在其设计的过程当中，需全面考虑有可能的制造性与可验证性，尤其是面对繁琐的新研单机时，工艺师应提前做好方案的设计，并且认真分析其可制造性，对于新兴工艺，也应做好鉴定，避免发生产品鉴定而不是工艺鉴定。

结束语

质量控制是在產品设计中十分重要的一项工作，不仅有利于缩短研发周期，同时也能使产品质量得到提高。正向设计是应用最多的方法，但依赖于思想上的重视与人员知识上的掌握。正向设计的原则与基础的提出，可以给基层组织展开正向设计时提供理论上的参考。

参考文献：

[1]栾家辉,朱兴高,陈皓,代永德.航天机电产品可靠性仿真方法研究[J].机电技术,2020,04:8-12.

[2]孙立新,周余帆.基于大众需求的中国锡伯族博物馆文化创意产品设计探究[J].工业设计,2020,07:118-120.

[3]李曙光.航天产品精益并行制造方案探讨[J].航天制造技术,2020,04:53-58.

[4].航天产品设计质量控制问题探讨[J].航天工业管理,1995,05:5-9.

[5]周新文,李成君,陈炳文,李志黎,张世进.航天产品设计质量控制的研究[J].质量与可靠性,1995,03:15-19.

作者简介：包素艳，1978年5月，女，辽宁省葫芦岛市，汉族，本科，工程师，研究方向：航天产品设计。