收紧扭矩标准为波音节省大笔资金

在航空航天项目中，没有“重做”。即使是很小的错误也可能导致代价高昂或致命。美国宇航局价值 1.25 亿美元的火星气候观测器在火星大气中燃烧殆尽，当时制造商为美国宇航局提供了英制推力测量值，而不是美国宇航局习惯的公制单位。一块松散的泡沫使七名航天飞机宇航员丧生。但粗心的事故也会发生在生产车间。

例如，在 2003 年，美国国家海洋和大气管理局耗资 2.33 亿美元的 NOAA-N Prime 气象卫星在加利福尼亚州桑尼维尔的洛克希德马丁卫星工厂的混凝土地板上坠落三英尺，受到严重损坏。当时一名工作人员未能证明它从用于翻转卫星的推车上卸下了两打螺栓，而其他船员没有按照程序在移动卫星之前检查螺栓是否就位。最终结果是 1.35 亿美元的维修费用。

那么，缺少螺栓肯定会是一个问题。但过度或不足扭矩的螺栓和铆钉也是如此。

这就是为什么波音公司的 6 Sigma 黑带 Vu D. Pham 在他的工厂承担了提高扭矩精度的任务。在此过程中，他不仅提高了准确性，而且通过使用加利福尼亚州圣何塞市 Mountz Inc. 的基于 PDA 的校准验证系统，他还找到了为公司节省大量资金的方法。

“我们计算出第一年的实际节省是几十万美元，”加利福尼亚州埃尔塞贡多波音公司卫星开发中心 (SDC) 的工程保证负责人 Pham 说。“这只是不发送工具的原始节省用于校准，并且不包括我们节省的故障、维修和人员成本。”

2006 年 12 月，波音空间与情报系统 (S&IS) 被评为加州卓越绩效奖 (CAPE) 的两个金级获得者之一，该奖项相当于全州的马尔科姆·鲍德里奇奖（SDC 是 S&IS 的一部分） .

校准难题

波音公司的 SDC 是世界上最大的卫星制造商，自 1963 年以来，除了军用和气象卫星和航天器外，还发射了 200 多颗商业通信卫星。 SDC 数百万平方英尺的制造工厂在任何特定时间都有十多颗卫星在建造中，主要是其 601 和 702 系列的身体稳定通信模型，以及两条移动通信卫星。发射前测试包括让它们经受 30 到 100 RPM 的旋转速率，以及类似于它们在发射过程中所经历的振动和声音（高达 50,000 磅的力和 165 分贝）。

为了测试它们承受太空严酷条件的能力，它们被放置在一个热真空室中，并在通电和仪器运行时承受零下 320 华氏度到华氏 250 度的温度。

该设施已获得软件工程研究所的能力成熟度模型集成 (CMMI) 5 级（优化）认证和航空航天标准 (AS) 9100 认证。 AS9100 包含 ISO 9001:2000 标准和附加的航空航天特定要求。例如，SDC 的部分质量控制程序符合 ANSI/NCSL Z540-1-1994 校准标准。

“为了满足这些要求，扭矩验证系统必须包括维护每个扭矩的历史记录和校准数据，”高级校准工程师 William K. Jinbo 说。 “质量控制人员实际上会监控螺栓拧紧的整个过程，从获得扳手的开始到拧紧完成后的最后。然后他们将不得不维护扭矩的数据和历史记录。”

这也意味着每个扭矩工具都需要送到外面进行校准，考虑到 SDC 有 3,500 个扭矩工具，这是一个昂贵的提议。

“我的任务是提高导致扭矩过大的扭矩工具的质量，”Pham 说。 “为了实现这一目标，我们首先必须使用标准的六西格码工具对根本原因进行研究。这需要查看人员、系统、流程和方法以及扭矩工具本身。”

Pham 和他的团队关注的一件事是量具是否正确校准或是否是罪魁祸首。他们对可重复性和再现性进行了研究，发现这些工具未校准，有些甚至高达 1.5 或 2 倍。尽管工具已发送给第三方进行校准，但情况仍然如此。

但即使它们在容差范围内，它们仍然会受到操作员错误的影响。这些工具是弹簧式的，不同的操作员在听到咔嗒声后会拉动不同的量。解决此问题的解决方案是让检查员站在那里同时聆听咔嗒声，以确保组件没有扭矩不足或扭矩过大。但即使这样也不一致。

然后是工具的可用性问题。

“对于我们的一些工具，我们无法足够快地改变扭矩值，因此我们针对不同的扭矩值使用不同的工具，”Pham 说。 “这就是为什么我们去寻找我们可以使用的其他东西。”

三阶段改进

基于对现有扭矩系统问题的初步评估，Pham 和他的团队开始了一个三阶段项目来解决发现的问题。第一阶段是找到比他们使用的工具更准确和一致的工具。他们调查了几家制造商。 Pham 的老板、工程质量总监 Dan Pace 曾在前一家公司使用 Mountz 工具，并建议考虑使用它们。

“我们发现 Mountz 工具可以产生可重复性和再现性，”Pham 说。 “我们用不同的运算符和不同的值尝试了它们，它们非常接近 6 Sigma 值。”

虽然仅此一项就可以显着改善运营，但这还不够。这导致了第二阶段：确保工具每次都准确无误，而不仅仅是在年度校准之后。

“工具虽好，有什么保证掉了还能校准？”范说。 “因此，我向供应商提出挑战，要求他们提供一种便携式校准系统，我们可以将其带到使用地点并在使用之前测试该工具。这样我们就会知道价值观是否发生了变化。”

供应商带着装有验证软件的笔记本电脑回到波音公司，但 Pham

拒绝该解决方案，因为在卫星周围的密闭空间中使用它太麻烦。因此，应 Pham 的要求，开发了基于 PDA 的版本，安装在工具车上。这符合波音的要求。最终的系统包括：

● 12 Mountz Wizard PLUS PDA 手持式扭矩显示/校准系统

● 27个Mountz BMX扭矩传感器

● 种类繁多的 Mountz 专业凸轮翻转和折断扳手和螺丝刀

“我们非常感谢与 Brad Mountz 在开发该系统方面的合作，”Pham 说。 “他愿意倾听客户的意见，并努力开发PDA系统。技术支持团队非常出色。”

借助适当的工具，Pham 现在可以专注于第三阶段——人员和流程。使用上述校准系统，工具每次使用时都会在车间进行验证。 PDA 中的软件还记录了校准测试和正在执行的扭矩信息，因此这些数据可供审计和验证之用。第三阶段的最终目标是验证这一过程，以替代发送所有校准工具并让检查员见证每个扭矩。

“我们可以在安装之前在使用时验证我们是否具有良好的价值，”Pham 说。 “我与校准部门的沟通是，如果我们现在可以在这里做到这一点，我们为什么要把这些工具送出去进行校准？这没有意义。”

经过一番反复之后，确定波音公司可以满足内部 NIST 校准要求。无需发送所有数千种工具进行校准，只需要 Mountz 设备接受第三方测试。

“我们唯一需要发送的是扭矩传感器和用于校准的 Mountz PDA——五个而不是数千个，”他说。

重现成功

金博承认，他一开始并不确定该系统是否有效。

“首先，我对能否在使用时拥有扭矩验证系统持怀疑态度，”他说。 “有几个因素决定了准确性，包括执行扭矩的实际人员以及他或她是否拥有正确的技术。如果他们没有正确的技术，就会产生扭矩方面的问题。但是，在看到它的运行效果后，他对结果很满意，并表示该系统也得到了使用它的技术人员的积极响应。

“它在地板上的主要原因是在扭矩完成之前对扭矩水平有信心。这让技术人员更容易，他们不必担心因过度扭矩或未施加足够扭矩而导致螺栓断裂。”

自 SDC 将其校准转移到内部以来，已经过去了大约两年时间。与此同时，Pham 已被提升并转移到其他项目中。目前，他正在制定和制定一项战略，使工程职能的质量达到或超过运营质量。

“您需要关注黑带工具——可重复性和再现性以及拥有正确的工具，”Pham 说。 “关键是不要只接受事物本来的样子。当我有一个项目时，我总是督促我的工程师并挑战他们做得更好。”

关于Mountz Inc.

位于加利福尼亚州圣何塞的 Mountz Inc. 生产各种扭矩工具，包括扭矩分析仪、扭矩测试仪、扭矩传感器、扭矩扳手、电动螺丝刀、扭矩螺丝刀、扭矩倍增器、装配工具、螺丝计数器、平衡器和特殊扭矩应用程序。如需更多信息，请访问 www.etorque.com。