第一,精心策劃,有效組織,為學(xué)習(xí)和實(shí)踐DFSS方法創(chuàng)造有利條件
DFSS法是一種全新的設(shè)計方法。與傳統(tǒng)的航空發(fā)動機(jī)設(shè)計方法相比,在流程和具體的分析方法和工具上有顯著的區(qū)別。DFSS方法在工程優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用本身就是一個學(xué)習(xí)和實(shí)踐新方法的過程。為了走好這個過程,從項(xiàng)目選擇、人員組織等方面進(jìn)行了精心的策劃和組織。,為學(xué)習(xí)和實(shí)踐活動創(chuàng)造了有利條件。
在項(xiàng)目選題方面,精心選擇了航空發(fā)動機(jī)管路設(shè)計的典型結(jié)構(gòu),具有相對復(fù)雜的設(shè)計約束,便于發(fā)揮DFSS方法的優(yōu)勢,同時又是科研中急需解決的設(shè)計問題,具有投入更多精力進(jìn)行研究的應(yīng)用價值。
在人員組織上,采用綠帶學(xué)員(骨干)和黃帶學(xué)員(一般成員)分級培訓(xùn),保證學(xué)習(xí)效果,同時不占用過多科研人員資源;多專業(yè)成員參與的DFSS多功能團(tuán)隊保證了應(yīng)用實(shí)踐的有效和順利開展;在具體的人員搭配上,青少搭配,讓團(tuán)隊既有經(jīng)驗(yàn)又有活力。
第二,齊心協(xié)力,穩(wěn)步前進(jìn)。DFSS多功能團(tuán)隊活動有效地支持了優(yōu)化設(shè)計過程。
按照五級進(jìn)氣管優(yōu)化設(shè)計項(xiàng)目組建的多功能團(tuán)隊,主要由發(fā)動機(jī)總體結(jié)構(gòu)及性能設(shè)計、“六字”設(shè)計、制造、裝配、試驗(yàn)工藝設(shè)計、管理等專業(yè)人員組成。在項(xiàng)目開發(fā)過程中,多次組織多功能團(tuán)隊活動。團(tuán)隊成員從各自領(lǐng)域提出五級風(fēng)道優(yōu)化設(shè)計的要求,積極參與質(zhì)量功能開發(fā)、方案篩選和評分等工作,保證了評分的客觀性,有效支持了活動的開展。
第三,循序漸進(jìn),精益求精,DFSS方法和工具的應(yīng)用使優(yōu)化設(shè)計取得實(shí)效。
在五級進(jìn)氣管的優(yōu)化設(shè)計中引入了識別→概念→設(shè)計→優(yōu)化→驗(yàn)證(ICDOV)的技術(shù)路徑(圖1)。針對某型發(fā)動機(jī)原五級進(jìn)氣管存在的問題,在優(yōu)化設(shè)計過程中綜合運(yùn)用相關(guān)方法和工具,規(guī)范了五級進(jìn)氣管的優(yōu)化設(shè)計過程,使設(shè)計的每一步都有明確的輸入要求,并能得到準(zhǔn)確的輸出結(jié)果,從而保證最終的設(shè)計結(jié)果能滿足預(yù)定的客戶要求。
在識別階段,進(jìn)行了五級風(fēng)管優(yōu)化設(shè)計的客戶和客戶需求識別(VOC分析),通過一級質(zhì)量功能展開(QFDⅰⅰ)明確了重要的技術(shù)要求,確定了項(xiàng)目目標(biāo)和設(shè)計目標(biāo)。
在概念階段,生成五階段風(fēng)道優(yōu)化設(shè)計的概念方案。進(jìn)行了風(fēng)道五級重要功能識別(QFD ⅱ)和重要部件識別(QFD ⅲ),將技術(shù)要求進(jìn)一步轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移到功能要求和結(jié)構(gòu)要求,進(jìn)行了系統(tǒng)邊界分析、預(yù)風(fēng)險分析和故障樹分析等初步可靠性分析。
在設(shè)計階段,進(jìn)行了重要設(shè)計參數(shù)的識別(QFDⅳⅳ)和結(jié)構(gòu)件的建模與設(shè)計。通過管道形狀的重新設(shè)計,改善了五級風(fēng)道的堵塞情況;通過夾具和支架的改進(jìn)設(shè)計,改善了五級風(fēng)道的裝配;通過管接頭的重新設(shè)計,提高了其可靠性。開展了面向制造和裝配設(shè)計原則符合性檢查的可靠性和維修性設(shè)計準(zhǔn)則符合性檢查,促進(jìn)了設(shè)計質(zhì)量的提高。對硬件進(jìn)行FMECA分析,預(yù)測可能出現(xiàn)的故障,有針對性地進(jìn)行改進(jìn)。構(gòu)建零件記分卡和工藝記分卡,利用相似結(jié)構(gòu)的加工數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計,以此來估計優(yōu)化后的五級排氣管加工的六西格瑪水平。
在優(yōu)化階段,通過IDEF建模找到影響通道堵塞的關(guān)鍵控制因素,并進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計結(jié)果,優(yōu)化了導(dǎo)管的設(shè)計參數(shù),進(jìn)一步減小了管道對通道堵塞的影響。
在驗(yàn)證階段,對優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果進(jìn)行了計算和評估,統(tǒng)計了優(yōu)化后的五級風(fēng)道的首次安裝時間,并通過動作應(yīng)力試驗(yàn)初步驗(yàn)證了安全性。編制、簽發(fā)相關(guān)圖紙和文件,并完成工程移交。
通過DFSS設(shè)計方法在五級尾水管優(yōu)化設(shè)計項(xiàng)目中的應(yīng)用,最終管道設(shè)計達(dá)到了降低流道堵塞比、縮短首次組裝時間、提高管道可靠性的目的。
第四,提前介入,全程關(guān)注。DFSS方法實(shí)現(xiàn)了六大特征與過程設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的整合。
通過“六性”設(shè)計師和流程設(shè)計師參與多功能團(tuán)隊活動,提前介入“六性”和流程;通過“六大特性”和工藝需求的呈現(xiàn)、轉(zhuǎn)化和傳遞,以及設(shè)計過程中嵌入的功能分析、故障樹分析、FMECA分析、面向制造和裝配的設(shè)計原則檢驗(yàn)等環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)了“六大特性”與工藝設(shè)計、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的融合。設(shè)計過程始終有效保證了對六大特性和工藝的關(guān)注,提高了五級風(fēng)道優(yōu)化設(shè)計結(jié)果的可靠性,提高了其制造和裝配的可制造性。
目前,五級進(jìn)氣管的改進(jìn)設(shè)計已應(yīng)用于某型發(fā)動機(jī),改進(jìn)設(shè)計過程中引用的DFSS方法也可推廣應(yīng)用于發(fā)動機(jī)的類似結(jié)構(gòu)設(shè)計。