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第12章 臭鼬工厂的管理(6)

臭鼬工厂面临的一大安全难题就是不同用户对安全的要求完全不同,这就使得臭鼬工厂不得不持续接受不同用户利用不同的标准进行监督和检查。鉴于此,臭鼬工厂规定做好安全保密工作的关键就是只允许项目为“需要知道”的人所知。这一限制接近项目的规定可以减少“外来人员”对项目的干涉,大大提高工作效率;同时这一规定也能有效地用于所有项目,包括非涉密项目,以提高效能、降低成本。

臭鼬工厂项目的定密、安全和解密体系遵从于第12958号总统行政法令,该法令详细规定了定密标准、级别、类型和机构的相关细节,并进一步明确了保密期限、解密期及降密条件。《美国国家工业安全项目管理手册》里也进一步发布了这些规章制度,并规定政府签约机构就是定密机构,并以密级规范和安全指南的形式规定了适用于承包商的密级指南。承包商要在该指南基础上确定密级,并对不正确的密级信息提出质疑。这些措施的应用对缩减用于安全的开销大有帮助。在1995年臭鼬工厂向国家保密及降密调查组呈交的安全政策建议中,分别阐述了臭鼬工厂在定密、解密、个人安全及信息安全方面存在的问题,例如,密级过高的技术阻碍了项目间的信息交换;将合同和财务数据定为密级最终会导致信息分析无效;将不必要的文档定为密级可能会导致臭鼬工厂和用户面临诉讼危机。

个人安全是臭鼬工厂安全管理的重要内容之一。20世纪70年代,臭鼬工厂的工作环境发生了巨大变化,当时正在研发的隐身项目因为严格的安全要求而停滞。引人注意的是,44%的航空航天领域工作者由于放弃参加强制性药物检测而无法获得安全证书。可以说,臭鼬工厂的安全保密规定是不受个人影响的,也是不可亵渎的,一名优秀的设计人员、一个有荣誉感的好人可能和有着政府无法接受的政治观点的人结婚,但他也可能因此不被受雇于臭鼬工厂的某一秘密项目。在20世纪70年代中期,洛克希德公司因行贿受贿丑闻而自毁形象,臭鼬工厂也经历了相当大的打击,政府监察员密切加强了对臭鼬工厂开销的监管。目前,臭鼬工厂从事的项目范围很广,既包括秘密的也包括非密的;并正在打造一支有能力有经验,能够满足体能、技术、人事、沟通、信息系统和文件安全需求的团队。

2.4 臭鼬工厂的技术管理

臭鼬工厂有一条不成文的但却深入人心的规定,那就是一项设计不一定必须是完美的。凯利·约翰逊和本·里奇都持有这种观点。但是对(飞行、飞机)安全、质量和保密而言,则要求最终结果必须做到100%的完美,为了达成最后10%的完美往往会耗费总支出的40%。这并不是臭鼬工厂的创新发现,而是为了保证项目进度需要向员工解释清楚的一个重要观点。臭鼬工厂只要求设计80%有效,因此可在“创新”与“扩展”之间留有被认可的周旋余地和充分的时间。

2.4.1 高性能飞机设计流程

臭鼬工厂设计人员与其他工业部门的设计人员一样,都遵循的是从总体设计到详细设计的过程。这一过程分为需求分析、方案设计、参数设计和表面/体积设计。对设计工作的定义是为了产生用于飞机设计制造的说明书,这类飞机能够满足一系列需求,并可以优化成某种性能的象征。臭鼬工厂的开发工具强调产品性能,除了使提出的与制造、装配或成本估算有关的设计问题可视化外,几乎很少用到别的工具。

1.需求分析

在这一阶段,臭鼬工厂的设计人员或用户必须进行任务研究,包括仿真和系统分析,以满足所提出的目标和需求。这些研究的结果并不会形成飞机的几何外形,而是确定一些设计参数,如航程、速度、有效载荷、制导精度,等等。例如,一架侦察机可能要快速飞行并精确到达一个很小的区域,在该区域上空盘旋并拍下照片,然后快速飞到另一地点做相同的事情。两次非常不同的飞行状态都包括:飞过管制空域和盘旋。实际上,设计人员并没有正式的设计工具来支持这种研究,也不清楚什么工具会对此有用,通常是在完成同样的设计之后,才会从过去的工作中总结、派生出新的工具。因此,在这一阶段,需要某种支持新一代设计思想的数据库,以及一些用于帮助设计人员描述不同决策对性能、生产能力和成本产生影响的工具。此时,人类的记忆和经验是最主要、最有用的“工具”。

2.方案设计

在该阶段,臭鼬工厂的设计人员需要研究飞机的总体布局,包括飞行状态类型和需要探索的空气动力现象、基本翼型、是否保留尾翼、发动机类型和数量、任务载荷位置、结构材料、安装方法、主要制造方法,等等。与所谓“教科书”所述方法的不同之处在于,这一步骤关注的是总体布局研究,而不是详细设计阶段的制造与安装方法。原因在于重要的局部装配定义是在主要的方案决策当中产生的。选择不同局部装配方式的可能性或可取性取决于将使用的材料和安装方法,以及重要的维修或可达性要求、装配容限与加工、装配顺序和最终的飞机强度。

确定局部装配定义是方案设计基本工作的一个典型。一项设计迟早都要分解为子问题、子系统、局部装配、子设计团队等,但并没有一套进行这种工作分解的系统方法。相反,这好像是设计人员先开发,然后接受一架特殊飞机的某种风格或形态。即使设计人员在如何将飞机分解为子部件问题上能够达成一致,但仍会在如何分解设计团队及给他们分配任务的问题上有所分歧。如果产品很简单,一个拥有所有必需知识的人就能完成它,但现在的问题是一架飞机的设计制造需要的是许许多多的人。飞机的复杂性要求更多的专家、更多的设计时间、更多的信息传递以及更多犯错的机会。不管分解是根据职责规定完成的,还是根据主要子系统甚至是飞机的几何区域完成的,结果都只能是局部优化和导致不兼容的接口等。因此,飞机产品复杂性需要有个上限,必须是可以利用现有设计手段和技术实现的,而臭鼬工厂的设计人员正在接近这个上限。为了抵制这样的发展趋势,臭鼬工厂正在努力回到约翰逊的简单原则,并希望开发出新的计算机技术,以便一个小的核心设计团队就能完成大部分方案设计工作。

方案设计阶段另一个基本问题就是如何开发出备选方案。设计可以看做是对有着许多分支的决策方法进行的探寻研究,只有其中的一小部分分支可以得到进一步的深度探究。当一个分支被证明不值得研究时,那么研究进程就要倒退,去尝试研究其他的分支。问题是一定要记住决策序列,它会把研究进程带到最终的分支点;同时还要选定做决策的人。在每一个分支点,同样面临要决定决策的哪些方面是重要的,值得进行探索研究。这就是所谓的“设计驱动器”。不同飞机由不同的问题驱动,并且也不可能提前预见哪些问题是关键的,或者在设计过程的哪个阶段会变得关键。因此,需要一种非结构化的通用数据库来记录这些决策、尚未研究的备选方案、一个分支失败的证据或没被研究的原因以及正进行的设计得以发展的根本原因。

3.参数设计

一个方案设计一经选定后,就必须确定它的基本尺寸,包括:总重,机翼和尾翼的面积及其后掠角,机身的长度与横截面,发动机推力和涵道比等。这些参数不可能在不参考任务需求的情况下选定,所以必须在早前的阶段对一些初始值进行研究。尽管如此,在这一阶段,研究会变得更加详细,可利用复杂详细的计算机编码。然而这些编码部分是根据经验得出的,建立在特殊型飞机设计风洞研究的基础上,因为需要广泛检验,所以很难修改。在舰船和潜艇设计中也存在同样情况。当计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)编码正在处理一些程序时,很少有飞机设计人员会专门依赖它,相反他们会信任风洞。但是,风洞试验并不能验证所有飞行条件,还需要进行真实的飞行试验,这使得飞行演示验证变得危险和昂贵。此外,大型风洞有不能进行新型设计试验的缺点。

在一些设计工作中已尝试采用大量的数值优化,包括的公式和限制条件有10000个之多,这样就会再次使用分解的方法。单独的子问题可以通过局部优化解决,随后再通过重点研究尝试将单独的局部优化解决方法调整为一个全局最适宜的方案。这种方法的缺点是,对基于相同验证码的单独子问题,比如结构振动和流体运动,只有传统分解才可行。

正确进行分解是一个严峻的挑战,因为复杂机电产品的大多数部件都需要执行多重任务。在飞机设计中,蒙皮承受大部分结构应力,从这个意义上说,它是飞机结构的一部分。如果一个设计或设计过程太模块化,或者在错误的地方进行了分解,结果就会成为一个非常无效的设计,太重、太大或太耗能,或兼而有之。

4.表面/体积设计

在这一阶段,首次开始特殊几何结构的设计。在研究机翼、机身和尾翼实际外形的同时,还要研究发动机的内部结构件和内部导管。对于隐身飞机来说,要选定并评估外表面的具体形状,还要确定蒙皮下雷达反射部件的位置。此外,再次使用CFD来研究升力、阻力和其他因素。只有在这一阶段可对成本进行精确分析,因为几何结构不清楚,是没有办法来预测成本的。为了避免发生严重的错误,臭鼬工厂通常会寻求专家的意见,但却始终没有找到一种分析方法来确定不同细节对成本或制造的影响是什么。

复合材料飞机的详细设计甚至更为复杂、困难。复合材料结构的制造涉及到铺层材料只在一个方向上有强度,因此材料必须按照多个方向进行铺层以经受住预应力。复合材料飞机制造的大部分工作都不能使用机械设备完成,而是需要人工完成。这不仅非常昂贵,还可能因为工人没有准确遵守说明书规定,没有每次都以同样的方式进行操作而出现错误,因而也不会达到要求的强度。为了克服这些问题,臭鼬工厂的设计人员可能会增加铺层,结果是使结构更重;也可能会进行额外而昂贵的检验。因此,评估复合材料飞机的费用问题也比金属飞机更加困难。

复合材料结构部件的费用由材料费和人工费组成。由于这些部件几何结构的复杂性,无法实现自动制造,因此,工人在平整部件外形四周材料方面的技能必不可少。此外,工人还会对部件设计不充分的地方进行补救,这一点值得讨论。在大多数工业部门,负责安装的工人(不仅仅是复合材料部件的制造)非常善于补救工作中遇到的问题,这些问题包括糟糕的设计或错误制造的部件。正因为安装经常是由人工来完成的,可能会被错误地认为它是合理的,而没有失误。但事实通常并不是这样,在尝试自动完成任务时就会发现问题。机器不能像人那样不着痕迹地在安装过程中对问题进行补救,在安装过程又特别依赖于这种补救的情况下,自动化操作经常会不起作用。自动化操作经常受到责备,但是这些责备却另有原因。

复合材料结构部件的制造为人工补救工作提供了很多机会,因为将又硬又宽的材料铺在复杂的外形上是有难度的。臭鼬工厂设计人员目前还不太能够掌握这些特别有难度的工作,并且到目前为止,工厂工人的技能让设计人员避开了这些困难。因此,在成功完成复杂外形上的自动化铺层工作之前,需要一种混合人工和自动化操作的新型设计;而在新型设计成功实现前,复合材料部件在经济性方面难以具备竞争力。

2.4.2 臭鼬工厂的研发和生产经验

如果说先进的、领先于当时发展水平的管理理念和管理手段使得臭鼬工厂获得了前所未有的辉煌成就,研制出诸多神秘的高技术尖端武器,那么臭鼬工厂在设计、制造、试验和保障等研制生产环节和细节中又有哪些值得了解和借鉴的技术管理经验和做法呢?下面将逐一予以介绍。

1.设计

臭鼬工厂的设计经验在于确保成功研发先进技术原型机和以低成本在最短的时间内小批生产飞机,项目配备了由最少数量的多学科设计人员和工程专家组成的人员队伍。

臭鼬工厂的工作重点虽然是工程设计,但其他的工程科目在支持设计进程方面也发挥了重要作用。生产和质量保证要尽早包含在工程设计当中,与设计、结构和材料工程师协同工作,从而确保生产出高效产品。这就意味着从制造到试验,再到服务保障,臭鼬工厂设计人员都应当对自己所承担的任务负责到底。设计人员的全程参与,可以确保将获得的经验教训更好地应用到未来的项目中。物资部门和转包商也应尽早参与到项目中去,这样可以保证所要达成的条款全部满足技术、进度和成本需求。

臭鼬工厂采用的是一种能够很容易适应变化的简单设计制图和发图系统。每份图样都提供了一个特定产品所有关于采办、制造、试验、检查、验收和维修的必要信息。图样的发放审批通常在一天的时间内就可以很快完成,但前提是设计、重量和项目办公室审批时都需要所发放的图样,同时还需要强度和物资部门的批准。此外,保持最少数量的受控图样副件,以加速发图和简化更改流程。如果需要更改,设计人员可以直接与制造和物资部门联系,并在图样上标注“红标”,防止延误。当出现5个“红标”或已经过了4周时,就需要重新发放修订版图样。

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