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[摘 要]某型航空发动机五级引气管位于发动机外涵流道内，受高温高压工作环境、维护要求、引气量、外涵流道内空间狭小和生产工艺等条件的制约，五级引气管的设计工作非常复杂，涉及到结构设计、强度分析、气动计算、航空管路和钣金制造等技术领域的内容，需对各方面的影响进行综合分析和评估。针对某型发动机原五级引气管堵塞面积占外涵流道流通面积比例高、制造加工精度低和装配性差、首次装配周期长、部分管路接头可靠性较低、曾变形漏气等问题，应用六西格玛设计（DFSS）方法对其进行了优化设计。通过项目实践，达到了预期的改进设计目标，同时，将DFSS设计方法导入航空发动机管路设计过程，为DFSS方法后续应用积累了有益经验。
[关键词]六西格玛设计 多功能团队
中图分类号：{G354.46} 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0334-02
一、精心策划，有力组织，为DFSS方法学习和实践创造良好条件
DFSS方法为全新引入的设计方法，与传统的航空发动机设计方法相比，在流程和具体分析方法及工具上存在显著区别，项目应用DFSS方法开展优化设计本身即是学习和实践新方法的过程。为走好这一过程，从项目选题、人员组织等方面精心策划和组织，为学习和实践活动创造了良好条件。
在项目选题方面，精心选择了航空发动机管路设计中的典型结构，具有相对复杂设计约束，便于发挥DFSS方法优势，同时又是科研工作中急需解决的设计难题，具有投入较大精力研究的应用价值；
在人员组织方面，采取了绿带学员（骨干）+黄带学员（一般成员）分级培训，保证学习效果，同时不占用过多科研人员资源；多专业成员共同参与的DFSS多功能团队，确保应用实践环节有效和顺利开展；在具体的人员搭配上中青搭配，使团队兼具经验和活力。
二、通力合作，稳步推进，DFSS多功能团队活动对优化设计过程形成有效支撑
根据五级引气管优化设计项目需要建立的多功能团队，主要由发动机总体结构及总体性能设计、“六性”设计、制造、装配及试验工艺设计、管理等专业人员组成。在项目开展的过程中，多次组织多功能团队活动，团队成员从各自的领域出发，提出了对五级引气管优化设计的需求，并积极地参与了质量功能展开、方案筛选评分等工作，确保了评分的客观性，有效地支持了活动的进行。
三、循序渐进，精益求精，DFSS方法和工具的应用使得优化设计取得实效
五级引气管优化设计导入了识别→概念→设计→优化→验证（ICDOV）的技术路径（图1），针对某型发动机原有五级引气管存在的问题，在优化设计过程中综合运用了相关方法和工具，规范了五级引气管优化设计过程，使得每一步设计都有明确的输入要求，都能得到准确的输出结果，从而保证最终的设计结果能够满足预定的客户要求。
在识别阶段，进行了五级引气管优化设计的客户及客户需求识别（VOC分析），通过第一层质量功能展开（QFDⅠ）明确了重要的技术要求，并确定项目目标和设计目标。
在概念阶段，进行了五级引气管优化设计概念方案生成；进行了五级引气管重要功能识别（QFDⅡ）、重要零组件识别（QFDⅢ），将技术要求进一步转化、传递至功能要求与结构要求，进行了系统边界分析以及预先风险分析、故障树分析等初步的可靠性分析工作。
在设计阶段，进行了重要设计参数识别（QFDⅣ）、结构件建模设计工作，通过导管管形重新设计，改善了五级引气管对流道的堵塞影响，通过卡箍和支架的改进设计改善了五级引气管的装配性，通过管路接头的重新设计提高了其可靠性；进行了可靠性维修性设计准则符合性检查，面向制造及装配设计原则符合性检查，促进了设计质量提升；进行了硬件FMECA分析，对可能产生的故障进行预估，并进行针对性的改进；构建零件计分卡与流程计分卡，使用类似结构加工数据进行统计，对优化设计后五级引气管加工的西格玛水平进行预估。
在优化阶段，通过IDEF建模找到了影响流道堵塞的关键控制因子，进行实验设计，并根据实验设计（DOE）结果进行导管设计参数优化，进一步减小了管路对流道的堵塞影响。
在验证阶段，对优化设计结果进行了计算评估，对于优化设计的五级引气管首装时间进行了统计，并进行动应力测试，初步验证了其安全性；进行了相关图纸、文件的编制签署及发放工作，完成了工程移交。
通过在五级引气管优化设计项目中应用DFSS设计方法，最终的管路设计达到了降低流道堵塞比、缩短首次装配时间、提高管路可靠性的目标。
四、提前介入，全程关注，DFSS方法实现了六性和工艺设计与结构设计流程的融合
通过“六性”设计人员、工艺设计人员参与多功能团队活动，六性”及工艺实现了提前介入；通过六性”及工艺需求的提出、转化和传递，以及设计流程中镶嵌的功能分析、故障树分析、FMECA分析、面向制造和装配设计原则检查等环节工作，实现了“六性”和工艺设计与产品结构设计流程的融合。设计过程始终有效保证了对六性、工艺的关注，提高了五级引气管优化设计结果的可靠性，提高了其制造和装配的工艺性。
目前改进设计的五级引气管已在某型发动机上应用，改进设计过程中引用的DFSS方法也可在发动机类似结构设计上推广应用。
[关键词]六西格玛设计 多功能团队
中图分类号：{G354.46} 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0334-02
一、精心策划，有力组织，为DFSS方法学习和实践创造良好条件
DFSS方法为全新引入的设计方法，与传统的航空发动机设计方法相比，在流程和具体分析方法及工具上存在显著区别，项目应用DFSS方法开展优化设计本身即是学习和实践新方法的过程。为走好这一过程，从项目选题、人员组织等方面精心策划和组织，为学习和实践活动创造了良好条件。
在项目选题方面，精心选择了航空发动机管路设计中的典型结构，具有相对复杂设计约束，便于发挥DFSS方法优势，同时又是科研工作中急需解决的设计难题，具有投入较大精力研究的应用价值；
在人员组织方面，采取了绿带学员（骨干）+黄带学员（一般成员）分级培训，保证学习效果，同时不占用过多科研人员资源；多专业成员共同参与的DFSS多功能团队，确保应用实践环节有效和顺利开展；在具体的人员搭配上中青搭配，使团队兼具经验和活力。
二、通力合作，稳步推进，DFSS多功能团队活动对优化设计过程形成有效支撑
根据五级引气管优化设计项目需要建立的多功能团队，主要由发动机总体结构及总体性能设计、“六性”设计、制造、装配及试验工艺设计、管理等专业人员组成。在项目开展的过程中，多次组织多功能团队活动，团队成员从各自的领域出发，提出了对五级引气管优化设计的需求，并积极地参与了质量功能展开、方案筛选评分等工作，确保了评分的客观性，有效地支持了活动的进行。
三、循序渐进，精益求精，DFSS方法和工具的应用使得优化设计取得实效
五级引气管优化设计导入了识别→概念→设计→优化→验证（ICDOV）的技术路径（图1），针对某型发动机原有五级引气管存在的问题，在优化设计过程中综合运用了相关方法和工具，规范了五级引气管优化设计过程，使得每一步设计都有明确的输入要求，都能得到准确的输出结果，从而保证最终的设计结果能够满足预定的客户要求。
在识别阶段，进行了五级引气管优化设计的客户及客户需求识别（VOC分析），通过第一层质量功能展开（QFDⅠ）明确了重要的技术要求，并确定项目目标和设计目标。
在概念阶段，进行了五级引气管优化设计概念方案生成；进行了五级引气管重要功能识别（QFDⅡ）、重要零组件识别（QFDⅢ），将技术要求进一步转化、传递至功能要求与结构要求，进行了系统边界分析以及预先风险分析、故障树分析等初步的可靠性分析工作。
在设计阶段，进行了重要设计参数识别（QFDⅣ）、结构件建模设计工作，通过导管管形重新设计，改善了五级引气管对流道的堵塞影响，通过卡箍和支架的改进设计改善了五级引气管的装配性，通过管路接头的重新设计提高了其可靠性；进行了可靠性维修性设计准则符合性检查，面向制造及装配设计原则符合性检查，促进了设计质量提升；进行了硬件FMECA分析，对可能产生的故障进行预估，并进行针对性的改进；构建零件计分卡与流程计分卡，使用类似结构加工数据进行统计，对优化设计后五级引气管加工的西格玛水平进行预估。
在优化阶段，通过IDEF建模找到了影响流道堵塞的关键控制因子，进行实验设计，并根据实验设计（DOE）结果进行导管设计参数优化，进一步减小了管路对流道的堵塞影响。
在验证阶段，对优化设计结果进行了计算评估，对于优化设计的五级引气管首装时间进行了统计，并进行动应力测试，初步验证了其安全性；进行了相关图纸、文件的编制签署及发放工作，完成了工程移交。
通过在五级引气管优化设计项目中应用DFSS设计方法，最终的管路设计达到了降低流道堵塞比、缩短首次装配时间、提高管路可靠性的目标。
四、提前介入，全程关注，DFSS方法实现了六性和工艺设计与结构设计流程的融合
通过“六性”设计人员、工艺设计人员参与多功能团队活动，六性”及工艺实现了提前介入；通过六性”及工艺需求的提出、转化和传递，以及设计流程中镶嵌的功能分析、故障树分析、FMECA分析、面向制造和装配设计原则检查等环节工作，实现了“六性”和工艺设计与产品结构设计流程的融合。设计过程始终有效保证了对六性、工艺的关注，提高了五级引气管优化设计结果的可靠性，提高了其制造和装配的工艺性。
目前改进设计的五级引气管已在某型发动机上应用，改进设计过程中引用的DFSS方法也可在发动机类似结构设计上推广应用。