馬張健 曾遠(yuǎn)帆 居閩 趙文俊 孔超

（上海機(jī)電工程研究所， 上海， 201109）

隨著軍事技術(shù)的發(fā)展， 防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車作為防空導(dǎo)彈武器地面裝備的重要組成部分， 正朝著高集成、 小型化、 模塊化和通用化方向發(fā)展。 戰(zhàn)車的組成越來越復(fù)雜， 集成度越來越高， 功能越來越強(qiáng)大。 隨著我國(guó)武器裝備競(jìng)爭(zhēng)性采購(gòu)模式推廣和軍民共用逐漸深化， 戰(zhàn)車產(chǎn)品研制周期不斷縮短， 且設(shè)計(jì)方案迭代更新頻繁。 因此快速、 高效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段顯得越來越重要。

民用汽車、 飛機(jī)[1-4]的研制過程中注重標(biāo)準(zhǔn)化與設(shè)計(jì)過程的融合以提升工作效率； 利用多種數(shù)字化工具實(shí)現(xiàn)符合標(biāo)準(zhǔn)要求的快速設(shè)計(jì)； 在設(shè)計(jì)平臺(tái)中嵌入標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)規(guī)范設(shè)計(jì)過程， 這些都可以成為提升產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量的重要手段[5-9]。

1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的主要內(nèi)容

1.1 設(shè)計(jì)流程

設(shè)計(jì)流程的標(biāo)準(zhǔn)化主要是指規(guī)范設(shè)計(jì)過程， 使復(fù)雜的事情簡(jiǎn)單化， 提高員工的工作效率； 使接替工作順利化， 有利于新員工的培養(yǎng)， 并降低員工犯錯(cuò)的概率； 使工作分工更優(yōu)化， 職責(zé)更明確， 各部門溝通更順暢； 規(guī)范管理過程， 保證產(chǎn)品質(zhì)量[3]。

1.2 零部組件設(shè)計(jì)

零部組件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化主要是指通過對(duì)一些通用的零部組件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、 通用化設(shè)計(jì)， 建立各種符合標(biāo)準(zhǔn)的通用零部組件庫， 以達(dá)到縮短設(shè)計(jì)周期、 提升加工工藝性、 提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的目的。

1.3 設(shè)計(jì)接口

設(shè)計(jì)接口標(biāo)準(zhǔn)化主要是通過對(duì)產(chǎn)品之間或零部件間的接口、 典型特征進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、 通用化設(shè)計(jì)，使得不同產(chǎn)品或零部件間實(shí)現(xiàn)快速對(duì)接或互換。

1.4 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

設(shè)計(jì)過程離不開各種規(guī)范、 標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用。 從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、 國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)、 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的使用可以有效降低設(shè)計(jì)過程中的差錯(cuò)， 更能減少由此帶來的設(shè)計(jì)反復(fù)。

2 防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車快速設(shè)計(jì)平臺(tái)的建立

開發(fā)一個(gè)基于標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)應(yīng)用的快速設(shè)計(jì)平臺(tái)， 可以將標(biāo)準(zhǔn)化與設(shè)計(jì)過程相結(jié)合。 設(shè)計(jì)師可以在防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車設(shè)計(jì)過程中嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)化的要求， 同時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)化的要求貫徹進(jìn)每一研制階段的設(shè)計(jì)工作中， 前一階段的設(shè)計(jì)工作通過審查后方可開展下一階段的設(shè)計(jì)工作。 在設(shè)計(jì)全流程中， 不斷將總結(jié)出的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為知識(shí)， 形成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范， 補(bǔ)充進(jìn)設(shè)計(jì)平臺(tái)中， 形成 “標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)設(shè)計(jì)—設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)—形成新標(biāo)準(zhǔn)” 的良性循環(huán)。

2.1 設(shè)計(jì)流程的嵌入

戰(zhàn)車作為導(dǎo)彈武器系統(tǒng)地面裝備， 它的設(shè)計(jì)和研制過程已經(jīng)相當(dāng)規(guī)范。 國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn) 《武器裝備研制項(xiàng)目管理》 中明確規(guī)定地面設(shè)備研制流程主要分為論證、 方案、 工程研制和設(shè)計(jì)定型等4 個(gè)階段。 先根據(jù)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求梳理出各階段審查的要素， 并將對(duì)應(yīng)的審查要素植入設(shè)計(jì)平臺(tái)， 設(shè)計(jì)過程中均需按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行審查， 每條要素均滿足要求后當(dāng)前階段的審查才可通過， 然后進(jìn)入下一階段設(shè)計(jì)工作。 審查要素的制定需充分考慮產(chǎn)品的階段、 難易性、 重要性， 因此應(yīng)分級(jí)、 分類實(shí)施審查。 通過設(shè)計(jì)審查制約機(jī)制的建立和完善， 克服設(shè)計(jì)工作的隨意性， 有效保證產(chǎn)品質(zhì)量， 減少設(shè)計(jì)返工帶來的人力、 物力和時(shí)間浪費(fèi)。

a） 論證階段

可行性論證階段主要是根據(jù)武器系統(tǒng)提出的作戰(zhàn)使用性能和要求， 分析戰(zhàn)車的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)及可能的方案。 該階段需要分析國(guó)內(nèi)外同類裝備的在役和在研現(xiàn)狀、 技術(shù)水平等。 因此快速設(shè)計(jì)平臺(tái)中收集了很多國(guó)內(nèi)外同類裝備的相關(guān)信息，可供論證參考。 本階段主要審查戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)是否合理可行。

b） 方案階段

方案設(shè)計(jì)階段主要根據(jù)論證階段提出的戰(zhàn)車戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。 該階段可以通過查閱同類產(chǎn)品模型集、 同類產(chǎn)品質(zhì)量案例集等相關(guān)文件， 充分了解原有防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車結(jié)構(gòu)或類似防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車結(jié)構(gòu)在實(shí)際制造、 裝配以及使用過程中存在的功能性能、 實(shí)用性、 工藝性、 可靠性、安全性、 維修性、 經(jīng)濟(jì)性等方面的問題， 結(jié)合相關(guān)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)提出可能的設(shè)計(jì)方案， 并組織相關(guān)人員進(jìn)行討論、 研究和審查。 本階段主要審查設(shè)計(jì)輸入是否正確、 設(shè)計(jì)方案是否能夠滿足功能性能指標(biāo)的要求、 對(duì)外接口是否匹配、 產(chǎn)品組成是否合理。 審查通過后選定設(shè)計(jì)方案。

c） 工程研制階段

工程研制階段以通過審查的設(shè)計(jì)方案為依據(jù)， 完成戰(zhàn)車的總體設(shè)計(jì)、 組件、 部件和零件設(shè)計(jì)。 在工程研制過程中， 除了能結(jié)合不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容推送相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的產(chǎn)品和零部件模型外， 設(shè)計(jì)師也可以自行查閱平臺(tái)中的各專業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)、 防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車設(shè)計(jì)指南、 質(zhì)量管理體系文件、 材料手冊(cè)、 設(shè)計(jì)工藝性手冊(cè)等文件。設(shè)計(jì)完的戰(zhàn)車需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)仿真計(jì)算和設(shè)計(jì)優(yōu)化， 該部分計(jì)算和優(yōu)化的模塊均依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)， 最后依據(jù)審查要素進(jìn)行設(shè)計(jì)審查。 本階段主要審查設(shè)計(jì)輸入是否正確、 是否能夠滿足功能性能指標(biāo)的要求、 對(duì)外和對(duì)內(nèi)接口是否匹配、 產(chǎn)品組成是否合理、 關(guān)鍵技術(shù)問題是否有效解決、 通用質(zhì)量特性設(shè)計(jì)是否充分、 元器件和原材料選用是否合理、 技術(shù)狀態(tài)是否明確、 風(fēng)險(xiǎn)分析與控制是否合理、 舉一反三經(jīng)驗(yàn)是否落實(shí)、 數(shù)據(jù)包策劃是否全面等要素， 審查主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、 規(guī)范、 手冊(cè)、 指南、 管理文件等準(zhǔn)則。 審查通過后才能進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)和制造。

d） 定型階段

根據(jù)工程研制階段樣機(jī)在試驗(yàn)、 使用和鑒定過程中暴露的技術(shù)問題進(jìn)行設(shè)計(jì)修改、 優(yōu)化和完善， 確定最終的設(shè)計(jì)狀態(tài)。 該階段主要是進(jìn)行設(shè)計(jì)完善和復(fù)核復(fù)算。 設(shè)計(jì)改進(jìn)過程應(yīng)該符合標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)狀態(tài)更改的要求。 同時(shí)需要經(jīng)過復(fù)核復(fù)算以及審查， 復(fù)核復(fù)算及審查內(nèi)容基本與工程研制階段相同。

2.2 典型零部組件庫的建立

根據(jù)戰(zhàn)車的結(jié)構(gòu)組成劃分成不同的分系統(tǒng)，對(duì)于外包產(chǎn)品僅需審查外形及對(duì)外接口的正確性。 對(duì)于自研產(chǎn)品必須審查外形、 接口、 特征的標(biāo)注等內(nèi)容。 將符合標(biāo)準(zhǔn)化要求的成熟設(shè)計(jì)產(chǎn)品做成模型庫， 方便其他型號(hào)直接調(diào)用， 既有利于設(shè)計(jì)師的借鑒學(xué)習(xí)， 也有利于后續(xù)型號(hào)使用前面型號(hào)的成熟設(shè)計(jì)。 對(duì)于新研型號(hào)產(chǎn)品的模型經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化審查完后也可以加入模型庫內(nèi)。 標(biāo)準(zhǔn)件和電子元器件同樣可以加入模型庫， 方便快速調(diào)用。

2.3 設(shè)計(jì)接口庫的建立

設(shè)計(jì)接口庫主要用于規(guī)范不同產(chǎn)品、 不同分系統(tǒng)間的對(duì)接接口型式， 通常用于定義產(chǎn)品的部分典型特征， 比如花鍵、 齒輪、 槽口、 法蘭、 接插件、 唇口等特征。 使用時(shí)通過初始化部分參數(shù)， 快速導(dǎo)入設(shè)計(jì)特征。

2.4 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)庫的建立

防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)庫主要包括通用標(biāo)準(zhǔn)庫和專用 （定制化） 知識(shí)庫， 如圖 1 所示。 全部文件和手冊(cè)中的內(nèi)容按設(shè)計(jì)階段重新分類和整合， 明確各個(gè)設(shè)計(jì)階段需要參考執(zhí)行的部分， 并根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和手冊(cè)制定審查要素。

a） 通用標(biāo)準(zhǔn)庫

通用標(biāo)準(zhǔn)庫以系統(tǒng)頂層要求執(zhí)行的法律法規(guī)、 國(guó)標(biāo)、 國(guó)軍標(biāo)、 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、 通用設(shè)計(jì)規(guī)范為主， 涵蓋防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車設(shè)計(jì)相關(guān)的通用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)、 電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)等。

通用標(biāo)準(zhǔn)庫建立過程如下： 由設(shè)計(jì)人員收集已經(jīng)發(fā)布的戰(zhàn)車設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、 規(guī)范、 手冊(cè)等知識(shí)， 然后按照設(shè)計(jì)階段進(jìn)行整理分類， 再由評(píng)審專家進(jìn)行知識(shí)適用性、 全面性、 分類合理性評(píng)價(jià)， 評(píng)價(jià)通過后將相關(guān)內(nèi)容納入通用標(biāo)準(zhǔn)庫， 并實(shí)時(shí)同步更新。

b） 專用 （定制化） 知識(shí)庫

專用 （定制化） 知識(shí)庫以相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)師總結(jié)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)指南等文件為主， 更貼近具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和研制單位的實(shí)際情況， 涵蓋防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車及相關(guān)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指南和設(shè)計(jì)作業(yè)指導(dǎo)、同類產(chǎn)品集、 同類產(chǎn)品質(zhì)量案例集等。

專用知識(shí)庫的建立由設(shè)計(jì)人員根據(jù)防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車的產(chǎn)品特點(diǎn)， 總結(jié)戰(zhàn)車設(shè)計(jì)過程中的經(jīng)驗(yàn)，形成相關(guān)設(shè)計(jì)指南、 作業(yè)指導(dǎo)書等專用知識(shí)文件，然后由評(píng)審專家進(jìn)行知識(shí)適用性、 正確性評(píng)價(jià)，同時(shí)進(jìn)行專用知識(shí)文件試用， 評(píng)價(jià)及試用通過后按相應(yīng)類別納入專用知識(shí)庫， 對(duì)知識(shí)庫不斷補(bǔ)充完善。 亦可將形成的知識(shí)進(jìn)行進(jìn)一步的定制開發(fā)，提升知識(shí)在設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用效率。 例如使用數(shù)字化工具開發(fā)出成熟的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模板， 將通用計(jì)算公式和仿真模型納入數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)中。 同時(shí)，設(shè)計(jì)人員可對(duì)已經(jīng)成熟固化的設(shè)計(jì)指導(dǎo)文件進(jìn)一步總結(jié)升級(jí)， 制定所標(biāo)、 院標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范， 落實(shí)共享學(xué)習(xí)， 并以此進(jìn)一步規(guī)范設(shè)計(jì)過程。

3 防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車快速設(shè)計(jì)平臺(tái)的應(yīng)用

戰(zhàn)車快速設(shè)計(jì)平臺(tái)中包括設(shè)計(jì)知識(shí)庫、 典型零部件庫、 接口特征庫、 復(fù)核復(fù)算模板、 仿真計(jì)算模板等等內(nèi)容。 設(shè)計(jì)平臺(tái)部分模板示例如圖2所示。

以統(tǒng)一的設(shè)計(jì)流程 “串聯(lián)” 防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車快速方案設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊， 結(jié)合數(shù)字化設(shè)計(jì)環(huán)境， 開展相應(yīng)的防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車總體布局、 分系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 性能快速校核和仿真分析。 基于知識(shí)庫，統(tǒng)一設(shè)計(jì)手段， 實(shí)現(xiàn)對(duì)防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車的標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品化的快速方案設(shè)計(jì)、 校核和仿真驗(yàn)證， 保證設(shè)計(jì)規(guī)范性和設(shè)計(jì)質(zhì)量一致性， 提升設(shè)計(jì)效率，降低設(shè)計(jì)人力成本。

戰(zhàn)車設(shè)計(jì)過程中首先分析了防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車結(jié)構(gòu)任務(wù)需求， 確定了設(shè)計(jì)要求， 提出了可能的設(shè)計(jì)方案， 針對(duì)設(shè)計(jì)依據(jù)、 功能性能指標(biāo)、 對(duì)外和對(duì)內(nèi)接口、 產(chǎn)品組成、 關(guān)鍵技術(shù)、 通用質(zhì)量特性、 元器件和原材料選用、 技術(shù)狀態(tài)、 風(fēng)險(xiǎn)分析與控制、 舉一反三經(jīng)驗(yàn)等要素進(jìn)行了方案審查，由于戰(zhàn)車部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案未充分考慮可加工性， 審查未通過； 然后， 設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化， 重新提交審查， 審查通過后選定了設(shè)計(jì)方案。 隨后， 進(jìn)行了防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車工程設(shè)計(jì)、仿真計(jì)算， 戰(zhàn)車及各部件功能性能、 機(jī)械及電氣接口、 結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度、 結(jié)構(gòu)工藝性、 環(huán)境條件等要素均滿足要求， 通過了工程設(shè)計(jì)審查； 最后， 分析了造成戰(zhàn)車設(shè)計(jì)方案初審未通過的原因， 主要是由于戰(zhàn)車的某焊接部件設(shè)計(jì)時(shí)未充分考慮可加工性， 會(huì)導(dǎo)致焊接可操作性差， 可能會(huì)引起焊縫不滿足設(shè)計(jì)要求的情況， 影響部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 設(shè)計(jì)人員對(duì)該類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析總結(jié)， 形成了該類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南， 并通過了專家審查， 補(bǔ)充入專用知識(shí)庫， 用于指導(dǎo)類似結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 避免同類問題再次發(fā)生。 通過該方法的應(yīng)用， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)了某型防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車設(shè)計(jì)中的隱患， 提高了產(chǎn)品質(zhì)量， 共享了設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

通過該方法開展某型戰(zhàn)車方案設(shè)計(jì)， 相比以往戰(zhàn)車方案研制周期縮短了63%， 方案合理可行， 有效提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車的設(shè)計(jì)質(zhì)量決定著產(chǎn)品的固有質(zhì)量。 為了使戰(zhàn)車設(shè)計(jì)高效、 高質(zhì)， 提出了基于標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)應(yīng)用的快速設(shè)計(jì)平臺(tái)。 實(shí)踐表明： 該快速設(shè)計(jì)平臺(tái)可以將防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車的設(shè)計(jì)規(guī)范要求有效落實(shí)到設(shè)計(jì)過程中， 也能將設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)及時(shí)轉(zhuǎn)化為知識(shí)， 達(dá)到了規(guī)范設(shè)計(jì)過程和總結(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范的目的， 提高了防空導(dǎo)彈戰(zhàn)車的設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量， 為航天產(chǎn)品快速、 高效地設(shè)計(jì)提供了參考。