防錯技術在航空裝備研制過程中的應用分析

李彬

摘要：文章結合航空裝備研制的特點，分析了質量問題發生的主要原因。針對設計差錯、制造差錯和使用差錯，闡述了設計防錯、制造防錯和使用防錯基本原理和方法。最后，分別用實例對防錯技術的應用進行了說明。

關鍵詞：防錯;差錯;質量問題;航空裝備研制

0 ?引言

質量問題是長期困擾世界各國航空裝備發展和建設的重要因素。航空裝備是國防實力的象征，是國防裝備的重要物質基礎。航空裝備研制是國防現代化建設的一項政治任務，普遍具有系統復雜、技術先進、時間緊、任務重、要求高、風險大等特點。隨著現代科學技術的迅猛發展，以及國防建設對裝備戰術、技術要求的升級，航空裝備研制已發展到“以高科技為特點、以高質量為標志”，全面實現武器裝備的綜合效能，提升裝備質量可靠性水平，是航空裝備研制的目標與追求。解決航空裝備研制過程中的突出質量問題成為當務之急，而防錯技術是減少質量問題的一種行之有效的方法。

1 ?航空裝備研制特點

1.1 技術先進，系統復雜，專業協同要求高

現代航空裝備廣泛采用高新技術，系統復雜，是由零件、組件、部件及機載系統等產品構成的復雜集合體，專業技術跨度大，研制工作幾乎涵蓋各傳統技術領域和現代技術領域，涉及各基礎學科和應用學科。一個典型的飛機研制單位，需要組建總體、氣動、氣動彈性、強度、計算中心等綜合性的部門，還需建立包括機身、機翼、尾翼、著陸裝置、操縱系統、液壓系統、生命保障系統、動力、燃油系統、軍械、火控系統、電源、電氣系統機載電子設備系統等專業技術研究室，還要擁有結構試驗、系統試驗、通用機械、計量測試、材料與標準、飛機地面設備等技術保障部門，跨專業協同難度大。

1.2 多品種，小批量，生產柔性要求高

隨著新時期軍事化變革和發展的需要，航空裝備不斷更新升級，多品種，小批量的生產特點更加突出。生產多品種小批量產品無疑將使生產線復雜、難以形成規模效益，給生產組織和效益增長帶來不小困難。為了有效地降低生產成本，要求航空裝備的研制生產方式要具有很大的靈活性和機動性，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

現代航空裝備廣泛采用新材料、新工藝。材料方面包括各種結構鋼、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;機械加工包括普通車鉆刨銑磨、數控加工、激光加工、精密線切割加工、復雜曲面加工等各種先進工藝;特種加工工藝包括普通熱處理、化學熱處理、真空熱處理、氬弧焊、點滾焊、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、壓力試驗、老化試驗、動平衡試驗、動擾度試驗、三坐標測量、光學掃描測量，以及CT、超聲波C掃描等無損檢測，此外還有理化、計量、電子、光學等專業技術。航空裝備生產幾乎涵蓋了制造檢測領域所有先進工藝，對制造水平提出了非常高的要求。

1.4 周期長，投資大，質量管理水平要求高

航空裝備生產從明確技術質量要求，簽訂合同，下達生產計劃訂單，器材采購，毛坯、零組件生產制造，到部件裝配、系統及分系統聯調及試驗，整機試車、試飛等，歷經諸多環節，生產周期長，時間跨度大，產品周轉時間長，資產流動性差，投資大，稍有不慎，發生質量問題不僅將嚴重影響產品交付進度，而且也將產生較大甚至嚴重經濟損失。為此，無論是采購、生產組織，還是毛坯、零組件制造、裝配試驗，每一環節都需要實施有效的過程管理，嚴格的質量控制，只有這樣，才能按期、保質、保量完成生產任務。

2 ?航空裝備研制過程質量問題及防錯應用分析

2.1 質量問題分析

鑒于航空裝備研制的以上特點，質量問題居高不下。通過分析近幾年來我國航空裝備質量問題可以發現，大約 80%的產品質量和可靠性問題都是在設計階段決定的，導致在型號的制造和使用過程中，人為差錯發生概率極高，嚴重影響航空裝備的實物質量水平。

按照航空裝備研制過程來看，差錯包括設計差錯、制造差錯和使用差錯。

①設計差錯。設計差錯是由于設計者的人為差錯造成，產品缺少應有的功能或參數不合理，此類差錯會導致產品的固有缺陷。

②制造差錯。制造差錯是由于生產現場這個復雜的環境，存在許多環節。在每一個環節，都有可能由于人員、設備、環境、材料等生產要素的偶然變化引起差錯。

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

2.2 防錯應用分析

針對航空裝備研制過程的差錯，對應的開展防錯技術應用，即設計防錯、過程防錯及使用防錯等三種形式，可以有效降低差錯的發生概率。

①設計防錯。航空裝備研制單位不僅要設計產品（或零部件）的防錯功能，而且還要設計防錯裝置、防錯工具、防錯流程等，應用于產品的制造和試驗過程中。防錯設計是防錯技術的核心，體現了零缺陷管理預防為主的思想。通常情況下，在產品（或零部件、過程）設計時，通過FMEA進行判斷，如RPN值高的話應考慮采用防錯設計來降低風險。設計防錯適用于航空裝備（或防錯裝置）的設計階段。

②過程防錯。在產品試制或批量生產后如發現不合格品出現的機會增多，應優先考慮采用防錯技術和防錯裝置，對現有流程、工藝或動作進行改進。過程防錯是防錯的關鍵，通常適用于航空裝備的制造（或試生產）階段。

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

2.3 防錯常用方法

防錯技術的應用需要結合具體的場景，科學的制定實施方法，才能確保防錯效果的實現。

①設計防錯[1]。

設計防錯的原理通常可以歸納為三種，即特性識別、作業流程識別和計數識別。

特性識別是指產品（或零部件）的大小、形狀、長度、重量、溫度、顏色、聲音、硬度、電磁力、電阻等性質識別。通過研究和實踐表明，合格品與不合格品的不同之處，本質上就是其固有的特性有差異。在選擇了合適的特性后，設計符合產品特性的零件、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，從而達到完美結合。

作業流程識別是指通過進行流程識別，即時檢測實際作業流程和標準作業流程之間的偏差，并采用連鎖或互鎖原理保證作業流程正確進行，若一旦因某一工序失誤，其后序動作隨即自動停止。

計數識別是指在實際操作過程中，將觀測到的數據與標準數據進行對比，確定實際所處狀態是否有誤的計數方法。

②過程防錯。

過程防錯是指產品的制造過程中，不用重新設計、改變零部件的原始結構和形狀，利用一些簡單常用的防錯裝置、自主設計的防錯裝置或外購的防錯裝置，建立一個較完善的防錯系統，防止各種人為差錯、機器差錯在制造過程中擴散。

③使用防錯。

使用防錯是使用者在使用產品、零部件或工具的過程中，不用重新設計、改變產品的原始形狀和結構，為防止產品的使用不當而增加的一些防錯功能和使用說明、標識。

3 ?防錯實例

3.1 設計防錯

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險，這將會導致在后續的工序無法安裝擋圈（見圖1）。

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

3.2 過程防錯

某工序利用鉚釘把兩個鋼條鉚接起來，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，將產生不合格品（見圖2）。

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

3.3 使用防錯

某工序使用大型鑄造機鑄造產品，有時由于機器不正確轉換，造成產品氣孔和缺陷，為了防止產品產生氣孔，把壓力表安裝到機器的關鍵部位，以監視鑄造過程及鑄造機的狀態。但壓力表很容易出故障，當壓力表指示產品處于非標準狀態，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，在每個測量部位安裝兩個壓力表，操作者通過比較兩個表的讀數，便能很快確定讀數的可靠性，從而確定產品的加工是否合格。

4 ?結束語

防錯技術是一種簡便實用的質量管理技術，能夠有效的減少航空裝備研制過程中的差錯，提升研制質量。文章通過分析防錯技術在航空裝備研制過程中的應用思路，提出了建議方法，并開展了實例應用研究。文章研究成果可為航空裝備研制企業開展防錯技術應用提供參考。

參考文獻：

[1]王學良.防錯設計原理剖析及其在航空工業企業的應用[J].航空標準化與質量，2009（6）：9-12.

[2]王學良，劉劍敏，等.防差錯制造探索及其案例剖析[J].工業工程，2010（5）：80-84.

[3]馬東陽，鄧增君.面向航空發動機裝配和使用過程的防錯設計研究[J].裝備制造技術，2019（5）：51-53.

[4]汪邦軍.Poka-Yoka及其在航空產品研制過程中的應用[J].航空標準化與質量，2006（3）：12-15.