航空制造中的测量设计

作者：Alistair Munro    来源：Aerospace Manufacturing and Design

欢迎访问e展厅 展厅 8 航空与航天设备展厅 直升机, 无人机, 航空发动机, 航空材料, 飞机座椅, ... 你的工程符合标准吗？ 精度至关重要——从新的计量技术到六西格玛和精益过程控制，加强了生产车间的管理。产品设计过程中，测量标准和可计量性在哪？你的工程师可以预先计算出存在于初期构想和图纸中的质量问题成本吗？他们能够说明其新设计是否能够制造出来吗？或者是不管三七二十一直接把设计产品扔出去制造，等他们把不可能变成可能这种态度？早期你是否知道一个新设计会花费多少成本或能创造多少利润？ 这些年来，已经有了很多技术来解答这些问题。 在商业和国防航空航天领域，即使没有重新推敲最近的设计和制造方面的事故，直到设计已经进入模型模具加工和制造阶段，费用超支和糟糕的质量常常导致设计不能实现。考虑小批量的交通工具例如飞机的成本时，整个产品中每个部件都很昂贵，需要一次就制造成功。因此， 尤其在航空航天领域仍然有极大的空间改进，采取积极主动的措施去识别、量化，检测设计阶段的风险，权数和成本。 很长时间以来，大家一直认为工程，制造和财务独立存在。只有在出现问题，后期补救时才会有交集。有多少次产品设计团队把设计不恰当的产品硬塞到整个制造供应链阶段， 难道仅仅是为了再生产？ 测量两次后再去做的老话看起来并不适合设计。很多时候，由于预算和时间限制，产品设计工程师仅仅是匆匆忙忙设计出兼容性的产品，符合了功能要求，但不够优秀。 当你明白了第一次设计从不是最简单的，也不是最好的，尤其是被多部门协调工作处理公认难题拖住时， 你就能够理解进行一系列的检查和测量是如何重要，这能够在初始阶段规避风险。工业领域越来越对精益生产和六西格玛在工厂车间里的效率成果而着迷。人们常常忘记了70％的质量和制造成本的努力直接归功于设计。 成本预测 首先，在常规的采购基础知识之外，你必须有能力跟踪和测量图样。也就是说，你必须能够核对总的核算成本。当与其他部件相连时，质量（而不仅仅是功能） 对特定系统的材料选择会产生什么结果？模具加工的能力能达到这种架构的标准吗？设计团队考虑了供应链的能力吗？ 如果这些仍旧是需要进一步研究的问题，那么最终的工事仍然遥遥无期。在绝大多数的情况下，这只是需要略微研究的问题。 理解产品的整个生命周期是启动一个成功产品线的主要部分。只有在全盘考虑产品后——从概念到制造， 到服务和最终产品的寿命终结，这样的设计才可以认为是经过整体全面考虑过的。 对于工程团队来说，一个包含工程软件和方法学的巨大工具箱令人畏惧。解决问题的关键在于挑选正确的工具并合理地运用它们。 一个经常被忽略或没实施的关键因素是使用一个详细的可视化导引图，该图集成了你的团队计划跟踪和分析的所有数据和指标。 有一些好的产品生命周期管理应用(PLM) 能捕捉到生命周期数据，但它们往往会主要集中在CAD 建模上，而不是以一种易于理解的方式提供重要数据，从而有利于根据情报做出的行政决定。 第一步是彻底和精确地把设计以一种可视化的，循序渐进的过程进行映射，这一过程能获取所有部件，所有制造工序以及装配步骤的信息。这需要团队包括产品设计工程师，质量工程师，制造人员和财务人员的努力。要达到成功，在这一过程中必须摒弃孤岛思维。 团队必须获取从材料研究、权数比较，到成本、质量和组合功能的数据。这一过程中要更好地考虑供应链。将来供应链的管理包括供应链和原始设备制造商（OEM）在概念和设计阶段的协同工作，这样才能使产品顺利发布， 容易集成。 图上的每个符号或补位数字，每个部件已知的方面，都需要获取，包括权数，对工件成本的最佳预测，质量数据，劳动力成本和对时间的掌握。汇总数据不仅能够让团队对总核算的成本，权数和时间控制有更精确的感知， 还能够重点突出要着重关心和改进的地方。这是必须和CAD 建模过程一致并贯穿其中的一步。 壁工艺 壁工艺应该是一个必需和不断发展的方法学，能够持续分析提出的设计， 并进一步把工程、制造和财务团队整合起来，让它们能够以图表的方式可视化地呈现开放系统的进展过程。 把部件和处理过程进行映射之后，团队要有综合能力去可视性地评估设计概念的可行性和可生产性。这一过程将有可能揭示合并或去除那些具有不必要的复杂性，增加成本和有质量问题的部件。就像增加可变因素后系统会增加更多薄弱环节一样，设计中的零部件同样如此。进行简单、简洁和精益的设计会减少生产车间的劳动时间，降低单件成本，减少潜在的麻烦问题。更重要的是，你不必把精益生产的方法应用到一个不存在的单元，因为这个部件在设计阶段就已经被去除掉了。 特定类型的部件——例如铆钉，根据定义来看，是质量的抑制因素。既然搅拌摩擦焊能够实现，为什么要选择铆钉？当使用铆钉时，航空器常常会有保养和漏气问题，这是工业上已经被证明的事实。 工程师使用具有前瞻性的质量预测策略，把这些作为控制质量成本或质量报告卡的工具，在设计阶段能够估算并给出危险信号，而不是在糟糕设计的制造阶段和整个生命周期都忍受由此带来的痛苦。在设计阶段计算和跟踪西格玛是一个关键指标， 这让把以前类似平台上已知的或历史的数据作为根据成为可能。 团队协调 映射和识别过程能够识别可能的人体工学问题和设计危险，这些因素对设计工程师来说不明显， 但在制造团队的帮助下却能甄别出来。估计可能的因工伤导致的工人赔偿支出，并把他们分配给设计图纸中糟糕设计的部件，除了微小的成本节约外， 还能深化合作责任的程度。 差错预防的问题——从日本的术语来讲，意味着误差检验或自动故障防护，使得两个部件不会被错误地安装，在这一阶段能够消除这一问题，而不是在制造阶段再试图消除，届时会需要更多的成本， 且效率更低。通常在航空航天领域，容易被实现的差错预防方式确实会被忽略。如果在这一阶段把差错预防引入到制造过程中，诸如这些隐藏的陷阱就能够避免。 在国防领域，制造成熟度(MRL) 是一个要必须跟踪的指标。这确实是所有制造商都应该遵循的一个最佳惯例。有助于跨功能团队跟踪这一指标，让每个人都协调一致，并向前推进的软件是存在的。 使用这些方法，碳排放量和能源消耗同样是要跟踪、量化和减少的指标。通常来说，全球市场在二氧化碳(CO2)，能源和可持续发展方面正在征税， 这使得这些因素变得越来越热门和重要，日益增加的燃料费用正在改变竞争格局。 如果你能够以一种清晰和准确的方式映射你的想法，把它们以可视化的方式放到最显著的位置， 并考虑航空领域和结构制造业的模具制造，分析能减少权数，提高质量的方式，你就在通往制造成功的设计道路上。 此外，你不仅仅能够以更准确的方式跟踪和估价你的产品，还能够更好地改进你的设计团队文化。这能带来连锁反应，彻底影响你的整个组织机构， 甚至盈亏底线。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (11/5/2014)