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DFSS方法在航空發(fā)動(dòng)機(jī)管路設(shè)計(jì)中應(yīng)用

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(jì)方法。與傳統(tǒng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)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(jì)中的應(yīng)用本身就是一個(gè)學(xué)習(xí)和實(shí)踐新方法的過程。為了走好這個(gè)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(dòng)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(dòng)機(jī)管路設(shè)計(jì)的典型結(jié)構(gòu)，具有相對(duì)復(fù)雜的設(shè)計(jì)約束，便于發(fā)揮DFSS方法的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又是科研中急需解決的設(shè)計(jì)問題，具有投入更多精力進(jìn)行研究的應(yīng)用價(jià)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(jí)培訓(xùn)，保證學(xué)習(xí)效果，同時(shí)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(duì)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(duì)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(duì)活動(dòng)有效地支持了優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。

按照五級(jí)進(jìn)氣管優(yōu)化設(shè)計(jì)項(xiàng)目組建的多功能團(tuán)隊(duì)，主要由發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)及性能設(shè)計(jì)、“六字”設(shè)計(jì)、制造、裝配、試驗(yàn)工藝設(shè)計(jì)、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(duì)活動(dòng)。團(tuán)隊(duì)成員從各自領(lǐng)域提出五級(jí)風(fēng)道優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求，積極參與質(zhì)量功能開發(fā)、方案篩選和評(píng)分等工作，保證了評(píng)分的客觀性，有效支持了活動(dòng)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(jì)取得實(shí)效。

在五級(jí)進(jìn)氣管的優(yōu)化設(shè)計(jì)中引入了識(shí)別→概念→設(shè)計(jì)→優(yōu)化→驗(yàn)證(ICDOV)的技術(shù)路徑(圖1)。針對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)原五級(jí)進(jìn)氣管存在的問題，在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中綜合運(yùn)用相關(guān)方法和工具，規(guī)范了五級(jí)進(jìn)氣管的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程，使設(shè)計(jì)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(jì)結(jié)果能滿足預(yù)定的客戶要求。

在識(shí)別階段，進(jìn)行了五級(jí)風(fēng)管優(yōu)化設(shè)計(jì)的客戶和客戶需求識(shí)別(VOC分析)，通過一級(jí)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(jì)目標(biāo)。

在概念階段，生成五階段風(fēng)道優(yōu)化設(shè)計(jì)的概念方案。進(jìn)行了風(fēng)道五級(jí)重要功能識(shí)別(QFD ⅱ)和重要部件識(shí)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(xiǎn)分析和故障樹分析等初步可靠性分析。

在設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行了重要設(shè)計(jì)參數(shù)的識(shí)別(QFDⅳⅳ)和結(jié)構(gòu)件的建模與設(shè)計(jì)。通過管道形狀的重新設(shè)計(jì)，改善了五級(jí)風(fēng)道的堵塞情況；通過夾具和支架的改進(jìn)設(shè)計(jì)，改善了五級(jí)風(fēng)道的裝配；通過管接頭的重新設(shè)計(jì)，提高了其可靠性。開展了面向制造和裝配設(shè)計(jì)原則符合性檢查的可靠性和維修性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則符合性檢查，促進(jìn)了設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高。對(duì)硬件進(jìn)行FMECA分析，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的故障，有針對(duì)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(jì)，以此來估計(jì)優(yōu)化后的五級(jí)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(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果，優(yōu)化了導(dǎo)管的設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)一步減小了管道對(duì)通道堵塞的影響。

在驗(yàn)證階段，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行了計(jì)算和評(píng)估，統(tǒng)計(jì)了優(yōu)化后的五級(jí)風(fēng)道的首次安裝時(shí)間，并通過動(dòng)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(jì)方法在五級(jí)尾水管優(yōu)化設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的應(yīng)用，最終管道設(shè)計(jì)達(dá)到了降低流道堵塞比、縮短首次組裝時(shí)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(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程的整合。

通過“六性”設(shè)計(jì)師和流程設(shè)計(jì)師參與多功能團(tuán)隊(duì)活動(dòng)，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(jì)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(jì)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(jì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程的融合。設(shè)計(jì)過程始終有效保證了對(duì)六大特性和工藝的關(guān)注，提高了五級(jí)風(fēng)道優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jí)進(jìn)氣管的改進(jìn)設(shè)計(jì)已應(yīng)用于某型發(fā)動(dòng)機(jī)，改進(jìn)設(shè)計(jì)過程中引用的DFSS方法也可推廣應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的類似結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。