马张健 曾远帆 居闽 赵文俊 孔超

（上海机电工程研究所， 上海， 201109）

随着军事技术的发展， 防空导弹战车作为防空导弹武器地面装备的重要组成部分， 正朝着高集成、 小型化、 模块化和通用化方向发展。

战车的组成越来越复杂， 集成度越来越高， 功能越来越强大。

随着我国武器装备竞争性采购模式推广和军民共用逐渐深化， 战车产品研制周期不断缩短， 且设计方案迭代更新频繁。

因此快速、 高效的产品设计手段显得越来越重要。

民用汽车、 飞机[1-4]的研制过程中注重标准化与设计过程的融合以提升工作效率；

利用多种数字化工具实现符合标准要求的快速设计；

在设计平台中嵌入标准知识规范设计过程， 这些都可以成为提升产品快速设计水平和质量的重要手段[5-9]。

1.1 设计流程

设计流程的标准化主要是指规范设计过程， 使复杂的事情简单化， 提高员工的工作效率；

使接替工作顺利化， 有利于新员工的培养， 并降低员工犯错的概率；

使工作分工更优化， 职责更明确， 各部门沟通更顺畅；

规范管理过程， 保证产品质量[3]。

1.2 零部组件设计

零部组件设计的标准化主要是指通过对一些通用的零部组件进行标准化、 通用化设计， 建立各种符合标准的通用零部组件库， 以达到缩短设计周期、 提升加工工艺性、 提升产品设计质量的目的。

1.3 设计接口

设计接口标准化主要是通过对产品之间或零部件间的接口、 典型特征进行标准化、 通用化设计，使得不同产品或零部件间实现快速对接或互换。

1.4 设计标准应用

设计过程离不开各种规范、 标准的运用。

从国家标准、 国家军用标准、 行业标准到企业标准， 标准规范的使用可以有效降低设计过程中的差错， 更能减少由此带来的设计反复。

开发一个基于标准化知识应用的快速设计平台， 可以将标准化与设计过程相结合。

设计师可以在防空导弹战车设计过程中严格遵守标准化的要求， 同时将标准化的要求贯彻进每一研制阶段的设计工作中， 前一阶段的设计工作通过审查后方可开展下一阶段的设计工作。

在设计全流程中， 不断将总结出的设计经验转化为知识， 形成相关标准规范， 补充进设计平台中， 形成 “标准指导设计—设计经验总结—形成新标准” 的良性循环。

2.1 设计流程的嵌入

战车作为导弹武器系统地面装备， 它的设计和研制过程已经相当规范。

国家军用标准 《武器装备研制项目管理》 中明确规定地面设备研制流程主要分为论证、 方案、 工程研制和设计定型等4 个阶段。

先根据对应的标准规范要求梳理出各阶段审查的要素， 并将对应的审查要素植入设计平台， 设计过程中均需按相关标准规范要求进行审查， 每条要素均满足要求后当前阶段的审查才可通过， 然后进入下一阶段设计工作。

审查要素的制定需充分考虑产品的阶段、 难易性、 重要性， 因此应分级、 分类实施审查。

通过设计审查制约机制的建立和完善， 克服设计工作的随意性， 有效保证产品质量， 减少设计返工带来的人力、 物力和时间浪费。

a） 论证阶段

可行性论证阶段主要是根据武器系统提出的作战使用性能和要求， 分析战车的战术技术指标及可能的方案。

该阶段需要分析国内外同类装备的在役和在研现状、 技术水平等。

因此快速设计平台中收集了很多国内外同类装备的相关信息，可供论证参考。

本阶段主要审查战术技术指标是否合理可行。

b） 方案阶段

方案设计阶段主要根据论证阶段提出的战车战术技术指标进行方案设计。

该阶段可以通过查阅同类产品模型集、 同类产品质量案例集等相关文件， 充分了解原有防空导弹战车结构或类似防空导弹战车结构在实际制造、 装配以及使用过程中存在的功能性能、 实用性、 工艺性、 可靠性、安全性、 维修性、 经济性等方面的问题， 结合相关战术技术指标提出可能的设计方案， 并组织相关人员进行讨论、 研究和审查。

本阶段主要审查设计输入是否正确、 设计方案是否能够满足功能性能指标的要求、 对外接口是否匹配、 产品组成是否合理。

审查通过后选定设计方案。

c） 工程研制阶段

工程研制阶段以通过审查的设计方案为依据， 完成战车的总体设计、 组件、 部件和零件设计。

在工程研制过程中， 除了能结合不同的设计内容推送相关标准和符合标准规范的产品和零部件模型外， 设计师也可以自行查阅平台中的各专业设计手册、 防空导弹战车设计指南、 质量管理体系文件、 材料手册、 设计工艺性手册等文件。设计完的战车需要进行结构仿真计算和设计优化， 该部分计算和优化的模块均依据相关标准要求进行软件实现， 最后依据审查要素进行设计审查。

本阶段主要审查设计输入是否正确、 是否能够满足功能性能指标的要求、 对外和对内接口是否匹配、 产品组成是否合理、 关键技术问题是否有效解决、 通用质量特性设计是否充分、 元器件和原材料选用是否合理、 技术状态是否明确、 风险分析与控制是否合理、 举一反三经验是否落实、 数据包策划是否全面等要素， 审查主要依据标准、 规范、 手册、 指南、 管理文件等准则。

审查通过后才能进行产品生产和制造。

d） 定型阶段

根据工程研制阶段样机在试验、 使用和鉴定过程中暴露的技术问题进行设计修改、 优化和完善， 确定最终的设计状态。

该阶段主要是进行设计完善和复核复算。

设计改进过程应该符合标准化的技术状态更改的要求。

同时需要经过复核复算以及审查， 复核复算及审查内容基本与工程研制阶段相同。

2.2 典型零部组件库的建立

根据战车的结构组成划分成不同的分系统，对于外包产品仅需审查外形及对外接口的正确性。

对于自研产品必须审查外形、 接口、 特征的标注等内容。

将符合标准化要求的成熟设计产品做成模型库， 方便其他型号直接调用， 既有利于设计师的借鉴学习， 也有利于后续型号使用前面型号的成熟设计。

对于新研型号产品的模型经标准化审查完后也可以加入模型库内。

标准件和电子元器件同样可以加入模型库， 方便快速调用。

2.3 设计接口库的建立

设计接口库主要用于规范不同产品、 不同分系统间的对接接口型式， 通常用于定义产品的部分典型特征， 比如花键、 齿轮、 槽口、 法兰、 接插件、 唇口等特征。

使用时通过初始化部分参数， 快速导入设计特征。

2.4 设计标准库的建立

防空导弹战车设计标准库主要包括通用标准库和专用 （定制化） 知识库， 如图 1 所示。

全部文件和手册中的内容按设计阶段重新分类和整合， 明确各个设计阶段需要参考执行的部分， 并根据相关设计标准和手册制定审查要素。

a） 通用标准库

通用标准库以系统顶层要求执行的法律法规、 国标、 国军标、 行业标准、 通用设计规范为主， 涵盖防空导弹战车设计相关的通用标准和规范、 结构设计手册、 电气设计手册等。

通用标准库建立过程如下：
由设计人员收集已经发布的战车设计相关标准、 规范、 手册等知识， 然后按照设计阶段进行整理分类， 再由评审专家进行知识适用性、 全面性、 分类合理性评价， 评价通过后将相关内容纳入通用标准库， 并实时同步更新。

b） 专用 （定制化） 知识库

专用 （定制化） 知识库以相关专业设计师总结的产品设计指南等文件为主， 更贴近具体产品设计细节和研制单位的实际情况， 涵盖防空导弹战车及相关分系统的设计指南和设计作业指导、同类产品集、 同类产品质量案例集等。

专用知识库的建立由设计人员根据防空导弹战车的产品特点， 总结战车设计过程中的经验，形成相关设计指南、 作业指导书等专用知识文件，然后由评审专家进行知识适用性、 正确性评价，同时进行专用知识文件试用， 评价及试用通过后按相应类别纳入专用知识库， 对知识库不断补充完善。

亦可将形成的知识进行进一步的定制开发，提升知识在设计过程中的应用效率。

例如使用数字化工具开发出成熟的产品设计模板， 将通用计算公式和仿真模型纳入数字化设计平台中。

同时，设计人员可对已经成熟固化的设计指导文件进一步总结升级， 制定所标、 院标等标准规范， 落实共享学习， 并以此进一步规范设计过程。

战车快速设计平台中包括设计知识库、 典型零部件库、 接口特征库、 复核复算模板、 仿真计算模板等等内容。

设计平台部分模板示例如图2所示。

以统一的设计流程 “串联” 防空导弹战车快速方案设计各个功能模块， 结合数字化设计环境， 开展相应的防空导弹战车总体布局、 分系统设计、 性能快速校核和仿真分析。

基于知识库，统一设计手段， 实现对防空导弹战车的标准化、产品化的快速方案设计、 校核和仿真验证， 保证设计规范性和设计质量一致性， 提升设计效率，降低设计人力成本。

战车设计过程中首先分析了防空导弹战车结构任务需求， 确定了设计要求， 提出了可能的设计方案， 针对设计依据、 功能性能指标、 对外和对内接口、 产品组成、 关键技术、 通用质量特性、 元器件和原材料选用、 技术状态、 风险分析与控制、 举一反三经验等要素进行了方案审查，由于战车部分结构设计方案未充分考虑可加工性， 审查未通过；

然后， 设计人员对设计方案进行了优化， 重新提交审查， 审查通过后选定了设计方案。

随后， 进行了防空导弹战车工程设计、仿真计算， 战车及各部件功能性能、 机械及电气接口、 结构刚强度、 结构工艺性、 环境条件等要素均满足要求， 通过了工程设计审查；

最后， 分析了造成战车设计方案初审未通过的原因， 主要是由于战车的某焊接部件设计时未充分考虑可加工性， 会导致焊接可操作性差， 可能会引起焊缝不满足设计要求的情况， 影响部件结构强度。

设计人员对该类结构设计进行了分析总结， 形成了该类结构设计指南， 并通过了专家审查， 补充入专用知识库， 用于指导类似结构设计， 避免同类问题再次发生。

通过该方法的应用， 及时发现了某型防空导弹战车设计中的隐患， 提高了产品质量， 共享了设计经验。

通过该方法开展某型战车方案设计， 相比以往战车方案研制周期缩短了63%， 方案合理可行， 有效提高了设计效率和设计质量。

防空导弹战车的设计质量决定着产品的固有质量。

为了使战车设计高效、 高质， 提出了基于标准化知识应用的快速设计平台。

实践表明：
该快速设计平台可以将防空导弹战车的设计规范要求有效落实到设计过程中， 也能将设计实践过程中产生的经验及时转化为知识， 达到了规范设计过程和总结设计规范的目的， 提高了防空导弹战车的设计效率和设计质量， 为航天产品快速、 高效地设计提供了参考。

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