防錯(cuò)技術(shù)在航空裝備研制過程中的應(yīng)用分析

李彬

摘要：文章結(jié)合航空裝備研制的特點(diǎn)，分析了質(zhì)量問題發(fā)生的主要原因。針對設(shè)計(jì)差錯(cuò)、制造差錯(cuò)和使用差錯(cuò)，闡述了設(shè)計(jì)防錯(cuò)、制造防錯(cuò)和使用防錯(cuò)基本原理和方法。最后，分別用實(shí)例對防錯(cuò)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了說明。

關(guān)鍵詞：防錯(cuò);差錯(cuò);質(zhì)量問題;航空裝備研制

0 ?引言

質(zhì)量問題是長期困擾世界各國航空裝備發(fā)展和建設(shè)的重要因素。航空裝備是國防實(shí)力的象征，是國防裝備的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。航空裝備研制是國防現(xiàn)代化建設(shè)的一項(xiàng)政治任務(wù)，普遍具有系統(tǒng)復(fù)雜、技術(shù)先進(jìn)、時(shí)間緊、任務(wù)重、要求高、風(fēng)險(xiǎn)大等特點(diǎn)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及國防建設(shè)對裝備戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)要求的升級，航空裝備研制已發(fā)展到“以高科技為特點(diǎn)、以高質(zhì)量為標(biāo)志”，全面實(shí)現(xiàn)武器裝備的綜合效能，提升裝備質(zhì)量可靠性水平，是航空裝備研制的目標(biāo)與追求。解決航空裝備研制過程中的突出質(zhì)量問題成為當(dāng)務(wù)之急，而防錯(cuò)技術(shù)是減少質(zhì)量問題的一種行之有效的方法。

1 ?航空裝備研制特點(diǎn)

1.1 技術(shù)先進(jìn)，系統(tǒng)復(fù)雜，專業(yè)協(xié)同要求高

現(xiàn)代航空裝備廣泛采用高新技術(shù)，系統(tǒng)復(fù)雜，是由零件、組件、部件及機(jī)載系統(tǒng)等產(chǎn)品構(gòu)成的復(fù)雜集合體，專業(yè)技術(shù)跨度大，研制工作幾乎涵蓋各傳統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域和現(xiàn)代技術(shù)領(lǐng)域，涉及各基礎(chǔ)學(xué)科和應(yīng)用學(xué)科。一個(gè)典型的飛機(jī)研制單位，需要組建總體、氣動、氣動彈性、強(qiáng)度、計(jì)算中心等綜合性的部門，還需建立包括機(jī)身、機(jī)翼、尾翼、著陸裝置、操縱系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、生命保障系統(tǒng)、動力、燃油系統(tǒng)、軍械、火控系統(tǒng)、電源、電氣系統(tǒng)機(jī)載電子設(shè)備系統(tǒng)等專業(yè)技術(shù)研究室，還要擁有結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、系統(tǒng)試驗(yàn)、通用機(jī)械、計(jì)量測試、材料與標(biāo)準(zhǔn)、飛機(jī)地面設(shè)備等技術(shù)保障部門，跨專業(yè)協(xié)同難度大。

1.2 多品種，小批量，生產(chǎn)柔性要求高

隨著新時(shí)期軍事化變革和發(fā)展的需要，航空裝備不斷更新升級，多品種，小批量的生產(chǎn)特點(diǎn)更加突出。生產(chǎn)多品種小批量產(chǎn)品無疑將使生產(chǎn)線復(fù)雜、難以形成規(guī)模效益，給生產(chǎn)組織和效益增長帶來不小困難。為了有效地降低生產(chǎn)成本，要求航空裝備的研制生產(chǎn)方式要具有很大的靈活性和機(jī)動性，所用的工藝裝備盡量簡單、容易制造，并且盡可能地采用通用化的工裝設(shè)備等，對制造水平提出了很高的要求。

1.3 材料品種多，加工方式多樣，制造工藝要求高

現(xiàn)代航空裝備廣泛采用新材料、新工藝。材料方面包括各種結(jié)構(gòu)鋼、高溫合金、不銹鋼、鋁、銅等金屬材料，以及橡膠、樹脂漆、石墨、膠等各種非金屬材料;毛坯制造工藝包括有色鑄造、黑色鑄造、精密鑄造、精密鍛造、粉末冶金、3D打印等;機(jī)械加工包括普通車鉆刨銑磨、數(shù)控加工、激光加工、精密線切割加工、復(fù)雜曲面加工等各種先進(jìn)工藝;特種加工工藝包括普通熱處理、化學(xué)熱處理、真空熱處理、氬弧焊、點(diǎn)滾焊、電子束焊、真空釬焊、噴涂、噴漆、電鍍、多弧離子鍍等;裝試和檢測包括各種流量試驗(yàn)、壓力試驗(yàn)、老化試驗(yàn)、動平衡試驗(yàn)、動擾度試驗(yàn)、三坐標(biāo)測量、光學(xué)掃描測量，以及CT、超聲波C掃描等無損檢測，此外還有理化、計(jì)量、電子、光學(xué)等專業(yè)技術(shù)。航空裝備生產(chǎn)幾乎涵蓋了制造檢測領(lǐng)域所有先進(jìn)工藝，對制造水平提出了非常高的要求。

1.4 周期長，投資大，質(zhì)量管理水平要求高

航空裝備生產(chǎn)從明確技術(shù)質(zhì)量要求，簽訂合同，下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃訂單，器材采購，毛坯、零組件生產(chǎn)制造，到部件裝配、系統(tǒng)及分系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及試驗(yàn)，整機(jī)試車、試飛等，歷經(jīng)諸多環(huán)節(jié)，生產(chǎn)周期長，時(shí)間跨度大，產(chǎn)品周轉(zhuǎn)時(shí)間長，資產(chǎn)流動性差，投資大，稍有不慎，發(fā)生質(zhì)量問題不僅將嚴(yán)重影響產(chǎn)品交付進(jìn)度，而且也將產(chǎn)生較大甚至嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。為此，無論是采購、生產(chǎn)組織，還是毛坯、零組件制造、裝配試驗(yàn)，每一環(huán)節(jié)都需要實(shí)施有效的過程管理，嚴(yán)格的質(zhì)量控制，只有這樣，才能按期、保質(zhì)、保量完成生產(chǎn)任務(wù)。

2 ?航空裝備研制過程質(zhì)量問題及防錯(cuò)應(yīng)用分析

2.1 質(zhì)量問題分析

鑒于航空裝備研制的以上特點(diǎn)，質(zhì)量問題居高不下。通過分析近幾年來我國航空裝備質(zhì)量問題可以發(fā)現(xiàn)，大約 80%的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性問題都是在設(shè)計(jì)階段決定的，導(dǎo)致在型號的制造和使用過程中，人為差錯(cuò)發(fā)生概率極高，嚴(yán)重影響航空裝備的實(shí)物質(zhì)量水平。

按照航空裝備研制過程來看，差錯(cuò)包括設(shè)計(jì)差錯(cuò)、制造差錯(cuò)和使用差錯(cuò)。

①設(shè)計(jì)差錯(cuò)。設(shè)計(jì)差錯(cuò)是由于設(shè)計(jì)者的人為差錯(cuò)造成，產(chǎn)品缺少應(yīng)有的功能或參數(shù)不合理，此類差錯(cuò)會導(dǎo)致產(chǎn)品的固有缺陷。

②制造差錯(cuò)。制造差錯(cuò)是由于生產(chǎn)現(xiàn)場這個(gè)復(fù)雜的環(huán)境，存在許多環(huán)節(jié)。在每一個(gè)環(huán)節(jié)，都有可能由于人員、設(shè)備、環(huán)境、材料等生產(chǎn)要素的偶然變化引起差錯(cuò)。

③使用差錯(cuò)。使用差錯(cuò)可能是由于產(chǎn)品、零部件和工具缺少應(yīng)有的使用說明，或者是使用者認(rèn)知水平有限或粗心大意，未能按照要求正確地使用產(chǎn)品、零部件和工具。

2.2 防錯(cuò)應(yīng)用分析

針對航空裝備研制過程的差錯(cuò)，對應(yīng)的開展防錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用，即設(shè)計(jì)防錯(cuò)、過程防錯(cuò)及使用防錯(cuò)等三種形式，可以有效降低差錯(cuò)的發(fā)生概率。

①設(shè)計(jì)防錯(cuò)。航空裝備研制單位不僅要設(shè)計(jì)產(chǎn)品（或零部件）的防錯(cuò)功能，而且還要設(shè)計(jì)防錯(cuò)裝置、防錯(cuò)工具、防錯(cuò)流程等，應(yīng)用于產(chǎn)品的制造和試驗(yàn)過程中。防錯(cuò)設(shè)計(jì)是防錯(cuò)技術(shù)的核心，體現(xiàn)了零缺陷管理預(yù)防為主的思想。通常情況下，在產(chǎn)品（或零部件、過程）設(shè)計(jì)時(shí)，通過FMEA進(jìn)行判斷，如RPN值高的話應(yīng)考慮采用防錯(cuò)設(shè)計(jì)來降低風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)防錯(cuò)適用于航空裝備（或防錯(cuò)裝置）的設(shè)計(jì)階段。

②過程防錯(cuò)。在產(chǎn)品試制或批量生產(chǎn)后如發(fā)現(xiàn)不合格品出現(xiàn)的機(jī)會增多，應(yīng)優(yōu)先考慮采用防錯(cuò)技術(shù)和防錯(cuò)裝置，對現(xiàn)有流程、工藝或動作進(jìn)行改進(jìn)。過程防錯(cuò)是防錯(cuò)的關(guān)鍵，通常適用于航空裝備的制造（或試生產(chǎn)）階段。

③使用防錯(cuò)。在航空裝備使用（試驗(yàn)）或防錯(cuò)裝置的使用過程中，利用使用說明書和操作培訓(xùn)提高使用者的技能水平，有利于操作者的正確使用。使用防錯(cuò)是防錯(cuò)必要的補(bǔ)充，通常適用于航空裝備的試驗(yàn)、試用階段（或型號制造過程中防錯(cuò)裝置和工具的使用）。

2.3 防錯(cuò)常用方法

防錯(cuò)技術(shù)的應(yīng)用需要結(jié)合具體的場景，科學(xué)的制定實(shí)施方法，才能確保防錯(cuò)效果的實(shí)現(xiàn)。

①設(shè)計(jì)防錯(cuò)[1]。

設(shè)計(jì)防錯(cuò)的原理通?？梢詺w納為三種，即特性識別、作業(yè)流程識別和計(jì)數(shù)識別。

特性識別是指產(chǎn)品（或零部件）的大小、形狀、長度、重量、溫度、顏色、聲音、硬度、電磁力、電阻等性質(zhì)識別。通過研究和實(shí)踐表明，合格品與不合格品的不同之處，本質(zhì)上就是其固有的特性有差異。在選擇了合適的特性后，設(shè)計(jì)符合產(chǎn)品特性的零件、部件、工具、夾具等工件，只有特定的零件、部件、工具、夾具，按照特定的順序才能合理的將這些工件裝配，從而達(dá)到完美結(jié)合。

作業(yè)流程識別是指通過進(jìn)行流程識別，即時(shí)檢測實(shí)際作業(yè)流程和標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程之間的偏差，并采用連鎖或互鎖原理保證作業(yè)流程正確進(jìn)行，若一旦因某一工序失誤，其后序動作隨即自動停止。

計(jì)數(shù)識別是指在實(shí)際操作過程中，將觀測到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，確定實(shí)際所處狀態(tài)是否有誤的計(jì)數(shù)方法。

②過程防錯(cuò)。

過程防錯(cuò)是指產(chǎn)品的制造過程中，不用重新設(shè)計(jì)、改變零部件的原始結(jié)構(gòu)和形狀，利用一些簡單常用的防錯(cuò)裝置、自主設(shè)計(jì)的防錯(cuò)裝置或外購的防錯(cuò)裝置，建立一個(gè)較完善的防錯(cuò)系統(tǒng)，防止各種人為差錯(cuò)、機(jī)器差錯(cuò)在制造過程中擴(kuò)散。

③使用防錯(cuò)。

使用防錯(cuò)是使用者在使用產(chǎn)品、零部件或工具的過程中，不用重新設(shè)計(jì)、改變產(chǎn)品的原始形狀和結(jié)構(gòu)，為防止產(chǎn)品的使用不當(dāng)而增加的一些防錯(cuò)功能和使用說明、標(biāo)識。

3 ?防錯(cuò)實(shí)例

3.1 設(shè)計(jì)防錯(cuò)

某工序利用沖頭將軸和底盤連接在一起，軸的兩端形狀類似，存在唯一的差別是軸的兩端是否有擋圈槽。操作者存在把有擋圈槽的一端壓入底盤的風(fēng)險(xiǎn)，這將會導(dǎo)致在后續(xù)的工序無法安裝擋圈（見圖1）。

通過開展設(shè)計(jì)防錯(cuò)，利用形狀特性識別，將軸的兩端全部添加擋圈槽，設(shè)計(jì)成完全對稱，軸的任何一端壓入底盤，另一端都能夠安裝擋圈，消除了人為錯(cuò)誤發(fā)生的可能。

3.2 過程防錯(cuò)

某工序利用鉚釘把兩個(gè)鋼條鉚接起來，其中底部鋼條一端有橢圓孔，另一端有圓孔，底部鋼條的裝配方向固定，如果反向鉚接，將產(chǎn)生不合格品（見圖2）。

通過開展過程防錯(cuò)，利用底部鋼條的形狀差異，在夾具上增加一個(gè)橢圓形狀的定位銷，使底部鋼條只能有一個(gè)正確方向，完全避免反向鉚接產(chǎn)生的不合格品。

3.3 使用防錯(cuò)

某工序使用大型鑄造機(jī)鑄造產(chǎn)品，有時(shí)由于機(jī)器不正確轉(zhuǎn)換，造成產(chǎn)品氣孔和缺陷，為了防止產(chǎn)品產(chǎn)生氣孔，把壓力表安裝到機(jī)器的關(guān)鍵部位，以監(jiān)視鑄造過程及鑄造機(jī)的狀態(tài)。但壓力表很容易出故障，當(dāng)壓力表指示產(chǎn)品處于非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，便難以確定是鑄造過程出了問題還是壓力表出了問題。

通過開展使用防錯(cuò)，在每個(gè)測量部位安裝兩個(gè)壓力表，操作者通過比較兩個(gè)表的讀數(shù)，便能很快確定讀數(shù)的可靠性，從而確定產(chǎn)品的加工是否合格。

4 ?結(jié)束語

防錯(cuò)技術(shù)是一種簡便實(shí)用的質(zhì)量管理技術(shù)，能夠有效的減少航空裝備研制過程中的差錯(cuò)，提升研制質(zhì)量。文章通過分析防錯(cuò)技術(shù)在航空裝備研制過程中的應(yīng)用思路，提出了建議方法，并開展了實(shí)例應(yīng)用研究。文章研究成果可為航空裝備研制企業(yè)開展防錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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