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航天型号产品设计准则数字化应用探索与实践

2021/12/3    来源:e-works    作者:杨帆  魏梅娟  赵旖旎      
关键字:PDM  设计准则  航天型号  
现如今,型号产品设计准则的数字化应用逐渐提上了日程,如何利用信息化手段有效的传承这些总结的设计准则成为航天型号产品设计的关键。
引言

       当前,随着航天型号研制事业的快速发展,技术领域不断拓宽,各型号任务协同并进,大量的年轻设计师走上了一线设计岗位,技术队伍年轻化,愈发显现出型号项目间技术交流不足,专业知识积累与传承存在差距,型号研制过程设计质量问题多发,与当前繁重的型号研制任务和发展需求形成了突出矛盾。研制过程不能停留在口口相授的阶段,必须不断形成设计准则规范,不断自我完善与积累。湖北航天技术研究院总体设计所很早就开始开展航天型号产品设计准则的制定工作,以成体系建设为基本思路,从系统、分系统、单机以及重要组件逐级进行了全面的梳理,形成了各个专业的设计准则。设计准则的发布,切实有效的规范和指导型号产品设计,最大限度地避免因不良设计习惯印发的设计错误和同一错误的反复发生。现如今,型号产品设计准则的数字化应用逐渐提上了日程,如何利用信息化手段有效的传承这些总结的设计准则成为航天型号产品设计的关键。

       湖北航天技术研究院总体设计所从2019年开展了航天型号产品设计准则数字化应用探索与实践,建设了协同设计过程的设计准则规范库,开展专业设计准则体系的梳理、关联与推送;同时,自主研发的“设计准则的条目化”功能在PDM系统中正式上线,成功全面应用各个型号的结构、控制等专业,正在向其他专业推广应用,有效推进,取得了良好的效果。

1.基于PDM系统的设计准则条目化

       在型号研制过程中,目前已经建立适应型号研制的设计规范体系,为确保型号设计师系统特别是新生力量进行设计时充分借鉴与遵循积累的专业知识,将各专业已有的设计准则(规范)总结凝练成设计准则条目,在PDM系统内贯穿设计文件从编制、审批到批准的各个签审环节,从而使设计准则作为强制性标准在型号研制中得到贯彻实施,同时提供了设计准则信息的统计对比报表,方便对比同类型型号设计是否缺少或忽略了相应的设计准则条目,各专业的设计准则模板纳入PDM系统资源库进行统一版本管理。

       1.1 设计准则条目化定义

       设计准则条目化可按照一类、二类、三类、四类进行分类,其中一类按各个专业划分,如控制系统、弹体结构等,二类为专业内部具体设计分类,如综合线路设计、印制板设计等,三类为具体设计的设计要点、要素,四类为具体细化的设计要点、要素的详细分类及描述,设计准则条目化分类表如表1所示。
表1 设计准则条目化分类表(示例)

设计准则条目化分类表(示例)


       1.2 设计准则条目化审签定义

       设计准则条目化审签选用时按照“是”、“否”、“无关”进行分类选择,其中选择“否”必须在备注内标明原因,可批量进行选择,审签确认表如表2所示。
表2 审签确认表(示例)

审签确认表(示例)


       1.3 设计准则条目化模板管理要求

       设计准则条目化模板按照专业划分,尽量减少模板数量。设计准则条目化模板可在excel编制,形成一个excel文件纳入PDM系统资源库进行管理,模板编制时按照层级、key值、条目进行编制,其中层级对应设计准则条目化的分类,key值为该模板的唯一标识值,条目为设计准则条目的具体描述。

       设计准则模板管理需有版本控制和变更流程,设计准则模板库中的设计准则以最新版本为准。设计准则条目化模板完成变更流程后可以进行版本变更,各专业设计准则条目化模板管理员可以提交设计准则变更流程,经编制、校对及审核、技术会签(可选)、标审、批准,通过标准化、技术负责人审签后形成新的设计准则条目化模板,设计师在进行选取设计准则时采用最新的设计准则条目化模板,变更流程如图1所示。 

设计准则条目化模板变更流程

图1 设计准则条目化模板变更流程

       1.4 设计准则条目化的应用过程    
         
       设计准则条目化的应用过程如图2所示,分为规则定义、技术设计、设计审签三个过程,规则定义的时候定义各专业设计准则条目化模板,并纳入PDM系统资源库进行统一版本管理;技术设计的时候由设计师按照设计准则条目化模板进行设计准则的选择及自检;设计签审的时候由各级签审人进行设计准则的查看及校对。

设计准则条目化的应用过程

图2 设计准则条目化的应用过程

       (1)设计准则的选用      
                   
       a)创建设计文档时由设计师选用设计准则,设计准则与设计文件相互关联,在设计文件的“设计准则”属性页签中显示结构化的设计准则,具体选用界面如图3所示。

       b)设计准则按照分类结构层次显示信息,设计师按照要求进行设计准则的选用。

       c)选择小类的顶层时,系统会将小类下所有条目全部选中;当选择设计准则条目为“否”时,设计准则条目对应的备注信息必须填写。

设计准则条目化的选用界面

图3 设计准则条目化的选用界面

       (2)设计准则的查看

       设计师和三级审签者都可以通过设计准则查看界面查看与设计文件关联的设计准则信息,具体如图4所示。

       a)创建设计文件对象时,可查看设计准则、核对设计文件的符合性;

       b)三级审签过程中,审签人员在流程中可以根据流程关联的设计文档对象查看对应选用设计准则的详细信息。

       (3) 设计准则个人自定义模板设置

       可根据需求定义设计准则个人自定义模板,可以批量设置设计文档的设计准则条目,具体要求如下:

       a)完成设计文档的设计准则选用后,可以将当前选用的设计准则存为个人自定义模板,并进行模板命名;

       b)可根据需要用设计准则个人自定义模板批量设置设计文档的设计准则条目;

       c)可根据需要删除已设置的设计准则个人自定义模板;

       d)当该专业的设计准则模板库中的设计准则模板发生变更时,所有该专业内定义的设计准则个人自定义模板自动删除。

设计准则条目化的查看界面

图4 设计准则条目化的查看界面

       1.5 设计准则条目化报表统计

       设计准则条目化完成了设计准则条目化报表的功能,通过该报表可以实现设计准则信息的统计及对比,方便对比同类型型号设计是否缺少或忽略了相应的设计准则条目。设计准则条目化报表可以按照相关字段进行分类查询及统计分析,可导出成Excel格式输出。

       1.6 设计准则条目化分析对比

       设计准则条目报表可以对相同分类的设计文件进行对比分析,方便对比同类型的型号设计是否缺少或忽略了相应的设计准则条目,选取需对比设计文件选用设计准则的最大集,并自动判断每份设计文件中缺少或忽略的设计准则并列表出详细条目。

2.构建基于PDM系统的设计准则规范库

       构建基于PDM系统的设计准则规范库,开展专业设计准则体系的梳理、关联与推送,促进员工对设计准则的积累和应用,并且设计准则与具体的研发活动相结合,设计人员在设计过程中,可以根据当前的工作语境、智能的支持满足符合度的设计准则,使得准则与设计形成良好互动,实现知识共享、分发,真正做到设计准则驱动产品研发、协调设计整个过程。

       设计准则规范库将知识资源统一抽取,统一管理,形成知识内容的各个专业设计准则库,引入知识维度模块,按型号、专业、学科等不同的维度来对知识进行多维分类管理。采用自动分类的方式将历史文档等数据快速自动归类到各个知识维度下面。提供与产品研发设计工作任务紧密结合的丰富的知识应用,最后通过知识反馈进行评估和改进,形成闭环的优化过程。

3.型号产品设计准则数字化应用应用亮点

       3.1 运用信息化手段将设计准则融入设计过程,规范指导型号设计

       从设计源头提高了设计准确度,将经验、教训转化为质量财富,运用信息化手段使之切实有效地规范和指导型号设计,最大限度地避免因不良设计习惯引发的设计错误和同一错误的反复发生。

       3.2 设计准则贯穿型号设计签审环节,实现型号设计知识的积累与传承

       确保型号设计师系统特别是新生力量进行设计时充分借鉴与遵循积累的专业知识,将各专业已有的设计准则(规范)总结凝练成设计准则条目,在PDM系统内贯穿设计文件从编制、审批到批准的各个签审环节,从而使设计准则作为强制性标准在型号研制中得到贯彻实施。

       3.3 各专业间相互借鉴、举一反三

       通过对同类型型号设计的设计准则条目信息进行统计、查询与对比,充分起到型号间、专业间相互借鉴、举一反三的作用。

4.结论

       航天型号产品设计准则数字化应用顺应型号设计精细化、数字化的管理趋势,为推进数字化科研生产体系建设进行的有效尝试,一方面从设计源头提高了设计准确度,将经验、教训转化为质量财富,运用信息化手段使之切实有效地规范和指导型号设计,最大限度地避免因不良设计习惯引发的设计错误和同一错误的反复发生;另一方面通过对同类型型号设计的设计准则条目信息进行统计、查询与对比,充分起到型号间、专业间相互借鉴、举一反三的作用。
 
责任编辑:程玥
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