在产品设计和制造过程中,实施特性分类,是保证产品质量的重要措施,有利于提高产品质量稳定性和可追溯性。GJB 190-1986《特性分类》标准发布至今,在军工产品中贯彻已有30余年,对保证产品质量,满足用户需求起到了重要作用。但是在贯彻过程中,也存在一些问题。本文针对GJB 190-1986的贯彻和实践情况,提出几点思考和建议。
产品特性分类,就是指在产品设计过程中,根据零、部、组件在产品中的重要程度的特性进行分类。GJB 190-1986将军工产品的特性分为关键特性、重要特性和一般特性3类。
关键特性,是指如有故障,可能危及人身安全、导致武器系统或完成所要求使命的主要系统失效的特性。
重要特性,是指如有故障,可能导致最终产品不能完成所要求使命的特性。
一般特性,是指虽与产品质量有重要关系,但如有故障,一般不会影响产品使用性能的特性。
GJB 190-1986规定了特性分析的程序:
对产品进行特性分析,包括技术指标分析、设计分析和选定检验单元;
确定产品的特性类别,在设计文件上进行标注分类符号。
3.1 实施特性分类的对象不明确
GJB 190-1986以检验单元来进行特性分类,但是对检验单元的定义不够明确,导致不同的人有不同的理解。
例如,标准中规定:最终产品可选定为一个检验单元。我们知道,一个产品是由很多零、部、组件组成的,是否具有关键、重要特性的组件就是关键、重要组件,具有关键、重要特性的部件就是关键、重要部件呢?如果按这种思路推论,一个最终产品的所有部件、组件都是重要件,这就失去了特性分类的意义。
因此,我单位在补充规定中,明确了特性分类的对象:
基本单元件,指用各种加工方法制造的单独零件;
不可拆卸的组件,指经各种装配方法(焊接、压接、胶接等)组合而成的,不破坏就不能分解的组件;
为了保持其功能而不能分开使用的组件(自制功能件或外购成附件);
部件、分部件和大部件不进行特性分类。
补充规定明确了特性分类的对象,排除了部件、分部件和大部件,以单元件为基本单位实施特性分类。
3.2 实施特性分类的时机不明确
GJB 190-1986中明确了设计部门负责产品的特性分类,根据军工产品研制的5个阶段(论证阶段、方案阶段、工程研制阶段、设计定型阶段和生产定型阶段),不同的阶段有不同的任务和要求,那么设计部门应该在什么时候开展特性分类呢?
GJB 190-1986对特性分类开展的时机并不明确。实际上,在军工产品研制过程中,在方案论证阶段就应该根据产品研制总要求中明确的战术技术指标,把技术指标要求落实到各系统、分系统之中;再逐级分解到部件、零、组件之中,为关键、重要特性提供依据。在工程研制阶段结束之前,应根据GJB 190-1986的分析方法和原则,形成特性分析报告和关键件、重要件清单,并进行相应的管理和控制。
3.3 特性分类的内容有欠缺
GJB 190-1986中规定了特性分类的内容包括技术指标分析和设计分析。技术指标分析包括功能、持续工作时间、环境条件、维修性和失效分析;设计分析包括材料、工艺要求、互换性、协调性、寿命、失效、安全和裕度分析。在设计分析过程中,除了上述的几个方面,受力情况分析和经济性分析也应充分考虑。
在设计分析时,单元件的受力情况应重点关注,按载荷性质、应力水平、安全系数、结构的可检查性和可更换性等因素分析。如有的零件尽管重要,但设计时已加大了安全系数,其特性类别可由关键特性降为重要特性。但有的零件受交变应力,会产生疲劳破坏,其特性类别则应升为关键特性。
随着新材料的不断发展和应用,高价值的零、部组件越来越多,因此在设计分析中,应进行经济性分析。特别是对经济价值高、加工难度大(成品率低)、生产周期长的产品,应适当提高其特性类别。
3.4 实施特性分类的部门有局限
在实施特性分类过程中,一般由设计部门负责产品的特性分类,确定关键特性和重要特性,并形成关键件、重要件汇总清单。生产部门根据设计部门确定的汇总清单,开展工艺设计,并组织完成关键件和重要件的生产。
在产品设计中,设计部门确定的关键件和重要件,必然包含了关键特性和重要特性,从某种程度上讲,就是有某些方面的特殊要求,比如:几何形状、尺寸精度要求高;原材料要求高;热处理、表面处理要求高等。这就意味着较高的技术要求,需要有相应的技术措施来保证,最终应在工艺中得到落实。针对产品设计的技术要求,生产部门在进行工艺设计时,应采取相应的保证措施。但还有一些零、部件,在产品设计中不具有关键、重要特性,但是它的工艺难度大,为了保证它能达到相应的技术要求,在进行工艺设计时也应作为工艺关键件来考虑。
在GB 4683-1985《机械制造工艺术语》中对工艺关键件的定义如下:技术要求高、工艺难度大的零部件。那么,只要具备这两个特征之一,就应该作为工艺关键件来考虑。
因此,在产品设计中,具有关键、重要特性的零部件,其关键、重要特性的要求必须由生产部门在工艺中得到落实,应作为工艺关键件进行管理。不具有关键、重要特性的零部件,经过分析,其工艺难度大的也应作为工艺关键件来进行工艺管理。
我单位生产部门在接收到设计部门发出的关键件、重要件汇总清单后,会进一步进行特性分析,将符合GB 4683-1985要求的工艺关键件纳入,形成工艺关键件清单和关键工艺、关键工序清单,作为特性分析工作的补充。
3.5 特性分类的方法操作性不强
GJB 190-1986规定了特性分类的程序,即先对产品进行特性分析,再确定产品的特性类别,在设计文件上进行标注分类符号。但如何进行特性分类?如何确定关键特性、重要特性?如何对关键件、重要件进行管理?标准缺乏对上述问题的有效指导,操作性不强。
根据GJB 190-1986对特性分析的要求,编制《关键件、重要零组件产品功能特性分类表》(简称特性分类表),涵盖了特性分析的所有要素。进行特性分类时,按照特性分类表要求逐项填写,完成特性分析。
根据HB 5842-1990中的特性分类逻辑决断法(见图1),对单元件进行逻辑决断分析,并在特性分类表中填写逻辑决断分类意见。按逻辑决断法,大大增强了特性分析的可操作性,通过技术指标分析、设计分析和逻辑决断分析,共同确定单元件的特性类别。
图1 特性分类逻辑决断法
特性分类表经签署,审批后成为正式生效文件。设计部门根据特性分类表,在设计文件上进行相应的标注,并编制型号关键件清单和重要件清单,用于指导工艺和生产部门进行关键件、重要件的生产。
生产部门根据设计部门给出的关键件、重要件清单,结合工艺制造分析中确定的难点和要点,形成工艺关键件清单和关键工艺、关键工序清单,并作为生产工艺关键件的依据,方便检验部门和订货方对军工产品质量实施监督和检查。
3.6 特性分类应适应数字化设计的新形势
目前,军工行业已广泛应用基于CATIA设计平台的三维数字化设计技术,无纸化设计和生产的模式已全面取代了传统二维图纸的设计和生产管理模式。因此,GJB 190-1986中对于特性分类的标注,在保留二维图纸标注的基础上,应适当增加对于三维标注的相关要求,满足三维数字化设计新形势下的新要求,从而保持标准的先进性和适用性。
3.7 关键件、重要件应适当进行数量控制
GJB 190-1986中,对关键件、重要件的数量未提出相关要求。我单位在贯彻过程中,发现部分设计人员未能准确理解特性分类的要求,特性分类工作存在随意性,或是关键件、重要件过多,导致设计难度增加,生产管理成本上升,研制周期拉长;或是关键件、重要件过少,未能完全实现战术技术指标,导致产品功能打了折扣。因此,作为实施特性分类工作的目标,在完全贯彻战术技术指标、实现产品各项功能的基础上,关键件和重要件的数量不是越多越好,也不是越少越好,应适当进行数量控制。我单位根据现有型号的特性分类情况,对关键件、重要件的数量进行了统计和分析,对数量控制提出了明确的要求。
3.8 特性分类应动态管理
在产品全生命周期内,特性分类的工作不是一成不变的,而是一个动态持续的过程。科技发展日新月异,随着新技术、新工艺的不断进步,一些原本较难实现的关键件、重要件特性随着技术进步而变得容易实现,关键件、重要件应定期组织评估和分析,已不存在设计或制造难度的关键件、重要件可降低特性类别,而新出现的一些制造难度较大、生产周期长、故障重复率高、经济价值高的零件,则应适当提高特性类别。因此,特性分类的管理应是动态的,随着型号的研制和发展可定期评估和调整。
针对GJB 190-1986在贯彻实施中产生的一些问题,结合我单位的一些实际经验和做法,提出以下几点思考和建议:
4.1 明确特性分类的对象
把检验单元的概念细化,哪些属于检验单元,哪些是特性分类对象的范畴,可参考我单位的一些实践,排除部件、分部件和大部件,以单元件作为基本单位实施特性分类。
4.2 明确开展特性分类的时机
建议从方案论证阶段,就应根据战技指标,逐层分解,开展特性分类工作;在工程研制阶段结束之前(即设计定型前)完成特性分类工作,形成特性分析报告、特性分类表和关键件、重要件清单,作为开展特性分类工作的配套文件,方便检验部门和订货方实施监督和检查。
4.3 完善特性分析的内容
在GJB 190-1986规定的技术指标分析和技术分析的基础上,在设计分析中适当增加受力情况分析和经济性分析。
4.4 实施特性分类的部门不应局限于设计部门,可适当扩展到生产部门
为了降低研制成本、缩短研制周期,开展“面向制造的设计”是大势所趋,设计与生产部门的合作愈发紧密。生产部门可根据设计部门给出的关键件、重要件清单,开展特性分类工作,形成工艺关键件清单和关键工艺、关键工序清单,作为特性分类工作的补充。
4.5 细化开展特性分析的流程和方法
依据战术技术指标,编制特性分类报告和特性分类表;再根据特性分类逻辑决断法确定特性类别;完成设计文件标注后,形成关键件、重要件清单;最后制造部门形成工艺关键件清单和关键工艺、关键工序清单,并对上述文件进行有效管理。
特性分类的标注应在现有二维标注的基础上,增加三维标注的相关内容;关键件、重要件特性类别的代号 “G”、“Z” 标记应在模型特征树或模型属性中标注,并可通过软件系统识别和管理。
4.7 增加对关键件、重要件数量的控制
数量过多会增加控制的工作量而分散或减弱控制质量且增加费用;数量过少会出现该严不严的失控状态,可根据产品本身特点和设计经验调整关键件、重要件控制比例。
4.8 特性分类应实施动态管理
根据型号研制和生产情况,定期对关键件、重要件清单进行分析、评估和调整,有利于提高产品质量,降低研制和生产成本。