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项目方案设计评审前进行引信电路设计专项审查管理

李勇军 李哲 徐磊
  
卷宗
2023年30期
西安机电信息技术研究所

摘要:针对由于引信电路设计原因引起的产品质量问题,本文提出了在引信方案设计评审前进行电路设计专项审查的建议,即电路设计质量专项审查要明确写入产品研制程序,设计人员应准备设计计算书、设计阐述书等详细的评审资料,逐步完善电路设计指导性文件,以及采用仿真软件进行电路仿真等。通过预计效果分析可知,该建议能够通过早期电路设计质量控制,从设计源头上尽量避免电路设计缺陷,杜绝由于早期的电路设计缺陷引起的不必要的浪费,进而实现引信产品的精益研发和精细质量控制,促使引信产品研制质量得到本质的提升。

关键词:精益研发;质量管理;研制程序;电路设计;专项审查

引言

在引信产品的研制过程中,近几年出现了许多由于电路设计方面的质量问题,如未考虑隔离、未进行电路设计计算致使电路冗余度差、电路板烧坏等现象,导致项目故障归零或重新设计,造成了极大经济浪费和不良影响,而往往在当前项目阶段将原有电路设计推翻重新设计几乎不可能,只能在原有电路设计基础上进行优化,这种方式终归不是最好的解决办法。

现行的引信产品设计管理办法按照质量管理体系程序文件相关要求执行,其中,产品研制程序规定了引信研制过程中质量控制的办法[1],而该控制办法并没有细化电路设计专项审查方面的质量控制。这种现象直接导致了电路设计人员在引信电路设计时,没有设计标准参考,也没有职能部门组织专家对其电路设计质量进行先期审查,以及设计人员自身水平和能力的不足等多方面原因造成电路设计存在了很多问题从而为后续引信项目研制埋下了极大的质量隐患。针对由于引信电路设计原因引起的产品质量问题,通过认真的总结和归纳,本文提出了在引信方案设计评审前进行电路设计专项审查的建议。

1 现有引信产品电路设计中存在的问题

设计质量应当受相应管理程序制约。我所从上世纪80年代就建立了质量管理体系,建立了所标准体系。由于当时没有多少样板可供参考,体系并不完善,但是,针对所内存在的问题立规矩的气味十分浓厚。例如,当时将工艺评审由定型前提前到了方案评审之前。当时明确要求任何设计均须提交“设计阐述书”,不提交不算完成任务,而提交了,可以作为评技术职称的依据。又如当时发布的“设计导则”可以让毫无经验的新手仅仅依据用途和尺寸大小从一页纸上的两个简明表格查出最佳公差、配合和表面粗糙度。现在,质量管理程序文件配套成熟、更加正规化了,但是仍有改进余地,尤其是引信电路设计质量控制方面,目前出现了许多由于电路设计方面的质量问题,如未考虑隔离、未进行电路设计计算致使电路冗余度差、电路板烧坏等。针对该现象,从多方面因素进行分析,发现了引起电路设计质量差的原因如下:

1)缺少对设计者的指导性文件

现行的质量程序文件中规定了引信研制过程质量控制管理办法,各研制阶段应形成的技术文件资料按Q/AX244-2011的要求执行,由设计部门负责各阶段技术文件的保存和归档[2]。研制阶段细分为方案、初样、正样、设计定型以及工程研制阶段,并明确提出了各阶段质量控制要求[3]。

文件要求中未明确要求在引信产品研制过程中对电路设计进行先期专项审查,这为引信电路设计质量控制留下了漏洞。往往在引信产品电路设计时,设计人员考虑不周或能力不足就可能导致电路设计先天不足。设计人员容易忽略对电路参数进行详细地设计计算,以及电路关键参数试验验证。比如电路中的电容参数选择问题,设计时只考虑电容值的误差范围(1%、5%、10%),很少考虑电容随温度变化时电容值的变化情况,导致产品设计参数不能满足总体战技指标要求而造成产品质量归零,造成了产品交付进度延误,以及时间浪费和经济损失。当前,引信配用平台从无控弹药慢慢转变到有控弹药或智能弹药平台,引信电路设计思路已经发生了极大地变化。在无控弹药平台上使用的引信往往可以自成一体,与弹上设备接口和交联较少;而在智能弹药或有控弹药平台上使用的引信与弹载设备联系更加紧密,除了满足以往引信必备的技术特征以外,还需要综合考虑与弹载设备之间的相互影响,如隔离、浮地、电磁环境、接口电平匹配性、供电关系等[4]。

2)没有明确规定电路设计审查节点,而转段评审能给电路审查的时间不足以发现问题

设计人员有可能基于以往的设计经验进行电路设计,在引信研制初期往往还不能暴露一些问题,到项目研制后期或大量飞行试验以后就会逐步影响产品设计质量,而到此阶段才进行电路设计质量审查,即使发现了问题所在也不可能推翻以前的电路设计,只能在原有设计地基础上修修补补,往往这种方式不能从根本上解决问题,进而为后续产品生产埋下了质量隐患。

3)没有规定提交设计阐述书,评审专家仅凭电路图甚至原理框图很难发现问题

设计人员都有自己设计习惯。有可能同样的设计指标,设计人员实现的方式和手段不尽相同。往往在设计评审时,评审资料上仅仅只有一些电路图或原理框图,并没有提交详细地设计阐述书,致使与会专家很难在较短地时间内发现电路设计方面存在的问题,诸如电路器件的工作参数选择不合理容易出现的误动作;电子产品线路板上器件固定不可靠出现的脱落或断管脚;产品中的器件、电路因生产厂家、封装形式等不同,使器件、电路的重量会发生很大的变化,致使因为产品重量不能满足验收规范的要求使产品不能通过验收的现象;引信电路中大量使用集成电路在生产和使用过程中容易造成的静电损伤等问题。

4)缺乏电路板级仿真

电子产品的周期比较短,更新速度比较快,随着项目复杂程度增加,电路板开始多层板和高密度板布置,电路的工作速度不断提高,功能不断完善,元器件之间的连线物理尺寸和电路板特性不断变化,设计人员往往基于以往的设计经验不加以关注,采用传统的PCB设计方法:先设计原理图,然后放置元器件和走线,最后采用一系列原型机反复验证及测试,浪费大量时间和项目成本。

2 在引信方案设计评审前进行电路设计专项审查的建议

通过几年的亲身项目研发、科研管理的体会,为了能够避免引信产品电路设计存在的早期设计缺陷,进一步提高引信电路设计质量,建议在引信方案设计评审前进行电路设计专项审查。

2.1 规定在方案设计评审前电路审查

为了从电路设计源头上保障设计质量水平,相关职能部门应及早介入,在引信方案设计评审前进行电路设计质量专向审查。明确写入产品研制程序,作为不可回避的检查节点。

质量管理部门应主动引导电路设计人员采用成熟的技术以及成功的引信电路设计经验。将质量控制点前移,重点把控引信产品前期设计质量,避免设计人员走弯路或出现重复的共性电路设计问题。研发系统以技术路线为核心,从引信产品研发源头开始,植入电路设计品质设计及成本意识,追求从研发到制造的目标成本递进式降低。协助提升研发人员发现问题、解决问题的能力,并且增强全员参与、持续改进的思想意识。专家小组审核、电路设计技术文件质量会签等方式提升电路设计精益化管理。

2.2 设计人员准备详细的评审材料

设计评审时,往往会议时间比较短暂,评审专家很难从电路图或原理框图中发现设计问题。为了使设计审查取得良好的效果,应要求设计人员在评审时提交如下资料:

1)对电路主要性能、技术指标、可靠性、安全性、维修性、测试性、寿命等进行分析,提出最佳解决方案,并提交电路方案设计验证报告;

2)对电路关键参数应该进行详细的设计计算,并提供完整地“设计阐述书”,完成电路关重部件试验验证并提供试验报告;

3)确定电路主要器件的型号、规格和主要电路工作部件的结构关系及重要性能、功能指标;

4)编制元器件外购明细和材料明细。

2.3 逐步完善电路设计指导性文件

在引信方案设计评审前进行电路设计专项审查的方式应纳入质量管理体系的程序文件中,并进一步形成一套稳定的质量管理指导性文件,以及项目负责人和质量师的监督检查办法建立等。让对口的专家参与评审,包括导则、许用元器件表、合格厂家表等。通过建立通用电路设计模块库使电路设计人员在设计时有章可循,电路设计质量才有可能得到保障;同时,要通过持续改进和完善该规范逐步健全和完善规章制度。

进行电路设计质量专项审查,首先应把电路设计质量专项审查明确写入产品研制程序,应安排在引信方案设计评审之前进行;其次,设计人员应准备设计计算书、设计阐述书等详细的评审资料;不断完善电路设计指导性文件,加强对科研人员的培训。

2.4采用仿真软件进行电路仿真

作为设计人员,为了满足企业和用户的需求,需要不断开发新技术,提高电子产品质量,与时俱进。电子电路计算机仿真技术的使用颠覆了传统电子设备研究发展的固有方法,给当前电子设备应用领域的发展带来了新鲜血液。设计师应将原理图和仿真软件融合,设计好的电路图通过仿真软件进行实时模拟,模拟出实际功能,然后通过其分析改进,从而实现电路的优化设计。在产品设计初期识别、预防和改正设计错误,可以有效防止电路板错误,节约时间及经费,保障项目快速推进。

3 效果分析

在方案设计评审之前增加引信产品电路审查内容,设计人员就会认真考虑电路设计方面的细节问题。通过建立通用电路设计模块库、专家小组审核、电路设计技术文件质量会签等多种方式促使电路设计人员质量意识以及设计技能的提升。如果从引信电路设计的源头开始,将电路设计的品质进行质量管理,就可以将研制过程发现的电路器件工作参数不合理、器件固定不可靠、器件选型混乱、集成电路静电损伤、电磁兼容性差等问题进行很好的解决,避免在引信研制过程中,由于电路设计质量的问题引起的批量返工、报废以及研制进度延误等现象,可以挽回因此造成的巨大经济损失和不良影响。

若将在引信方案设计评审前进行电路设计专项审查的建议纳入质量管理体系程序文件中,就能对该程序文件起到细化和充实的作用。若该建议能进一步形成一套稳定的质量管理标准规范,电路设计人员在设计时就有章可循,电路设计质量就有可能得到保障;同时,若能够通过持续改进和完善该规范就能逐步健全和完善规章制度。通过早期电路设计审查能极大地避免由于电路设计原因引起的质量问题,有助于增强顾客满意度,并通过提高顾客的满意程度进而带来组织效益的提高。

不难预计,如果在引信电路设计初始阶段,将电路设计缺陷早发现、早整改就可以避免后续研制过程中暴露的很多质量问题,以及由此引起的项目故障归零或重新设计,造成的极大浪费和不良影响。比如,早期的引信工艺评审管理办法往往在设计鉴定审查会时进行,而此时引信设计工艺已近固化,即使在审查时发现问题或缺陷,要重新更改设计可能性小,极有可能为产品质量留下隐患。现行管理办法是将项目工艺审查前移,在引信正样机设计评审之前进行。通过近几年引信研制情况来看,该办法能极大地提供产品工艺设计质量,并取得了良好地经济效益。

采用在引信方案设计评审前进行电路设计专项审查,能够通过早期电路设计质量控制,从设计源头上尽量避免电路设计缺陷,杜绝由于早期的电路设计缺陷引起的不必要的浪费,进而实现引信产品的精益研发和精细质量控制,促使引信产品研制质量得到本质的提升。

4 结论

本文提出了在引信方案设计评审前进行电路设计专项审查的建议,即将电路设计质量专项审查明确写入产品研制程序,设计人员应准备设计计算书、设计阐述书等详细的评审资料,同时逐步完善电路设计指导性文件,以及采用仿真软件进行电路仿真等。通过预计效果分析可知,该建议能够通过早期电路设计质量控制,从设计源头上尽量避免电路设计缺陷,杜绝由于早期的电路设计缺陷引起的不必要的浪费,进而实现引信产品的精益研发和精细质量控制,促使引信产品研制质量得到本质的提升。

参考文献

[1]Q/AX 242-2011.产品研制程序.中国兵器工业集团第二一二研究所,2111.06.11

[2]Q/AX 245-2011.产品设计评审程序.中国兵器工业集团第二一二研究所,2111.06.11

[3]Q/AX 233-2011.图样和技术文件控制程序.中国兵器工业集团第二一二研究所,2111.06.11

[4]曹涛.电子应用开发中电子电路仿真技术的作用分析[J].信息科技,2023.3.007.

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