登陆注册
3764900000014

第14章 臭鼬工厂的管理(8)

另外一个方案设计例证就是一架假想的70座超声速喷气式商务飞机完全基于CAD的方案和可生产性分析视频,视频令人印象深刻。最初的方案设计产生了一个三角翼金属结构,由3个主要部分组成:前机身、直径不变的中机身和尾翼段。视频对涉及中机身和尾翼间连接处的可生产性研究进行了展示。4种选择方案中的每一种对应力、压力段整体性和可制造性的影响都不同。以前的连接位置一般按照燃油箱不能被连接点截断的要求设计的。方案设计的其他方面包括翼盒设计备选方案和飞机整体装配顺序的详细研究。动画制作被用于研究装配车间的地面布局、主要的装配备选方案、零部件生产流程以及进入飞机内部工作区域的通道。视频显示的最后场景是概念飞机起飞的情况,添加了在伯班克机场实际录制的影像画面。

视频十分引人入胜,因为它是在设计研究工作进行的6个星期中实时制作的。同样地,视频本身也是设计过程的一种文件,包括设计完后的一些情况。然而,这也是种对可视化信任的强烈暗示,间接表明了新的分析能力可能的应用之处,但并没有做任何介绍。一个重要目的就是用视频向管理层展示新的计算机工具如何帮助加快快速设计研发工作,它作为针对潜在用户的推销工具方面的价值也已得到公认。

3.立体塑版印刷

该工具已在诸如风洞试验件的制作上得到应用,但更重要的应用是隐身飞机RCS和其他电磁现象可视化的合成上。最终的图像看起来很像一块尖的石英晶体。专家能够追溯这种更大尖状物的特殊结构来源,得出一个更低可见度的设计。

4.非结构设计数据库

前文已提到,在飞机的方案设计阶段有一个基本问题就是如何开发出备选方案。设计过程的分支很多,要对不同的分支进行研究,要决策对哪一部分分支进行深入研究,要记住这些决策序列,等等。这是一个十分复杂的过程,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、证明一个分支失败了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。

总之,飞机设计是一个复杂的过程,即使成本不是主要的驱动因素。在新的国防环境下,成本因素则必须带入到设计过程当中。设计的最复杂阶段几乎都没有计算机的支持,包括探索备选方案、降低备选方案对特殊系统和结构形状的要求。CAD提供的生动的可视化视频和ESP用于研究方程组则是例外。更明显的是,还没有对信息流和决策历史进行归档和再利用的方法。设计最具创新性和非结构化的部分极大影响着最终产品的性能和成本,因此这部分工作需要专家手工完成。但问题是专家只有少数,他们不会经常锻炼技艺,并且很多专家也要接近退休了。所以,共同学习和知识获取在臭鼬工厂享有优先权,计算机工具正好提供了一种解决这一问题的方法。

2.4.5 臭鼬工厂技术管理的其他原则

除了上述主要技术管理原则外,臭鼬工厂还有许多值得学习和借鉴的实用做法,下面介绍几种卓有成效的臭鼬技术管理方法。

1.成本先行

面对成本、性能和目标之间存在的冲突,臭鼬工厂通常会把成本因素居于首位,然后进行折中选择,这意味着性能和目标都是可以妥协的。在执行中,必须严格遵循该优先顺序,否则性能和目标方面的要求会使成本呈爆炸性增长。例如,在臭鼬工厂签订的两份合同中,用户均确立了成本先行的理念并坚持贯彻。第一份合同是与DARPA签订的“暗星”3,DARPA要求以1000万美元的单机成本实现最佳的高度、续航时间和目标特征,总计数为11~20架。在该成本下主要考虑空重、内部容积、低目标特征处理的设计,而没有采纳针对高度、续航时间和目标特征的设计。第二份是与美国空军签订的JASSM合同,该合同要求单位成本低于50万美元(1995财政年度美元值),总计数为2500枚。应注意的是,JASSM替代了被取消的三军防区外导弹(Tri-service Standoff Missile,TSSAM),TSSAM 的单位成本也是50万美元(1985财政年度美元值),于1995年初当单位成本增加至230万美元时被取消。

2.按空重设计

居于首位的采购成本是受空重影响的。因此,在臭鼬工厂,项目成本目标一经确定,就会立即将其转换为空重和重量预算。从此时起,每天都跟踪该重量预算,如有任何偏离预算的情况出现,都会进行仔细审查。

3.采用面向制造友好的设计

面向制造友好的设计目的是减少制造(制作和装配)的时间。制造人员从一开始就应在日常工作中对设计产生影响,设计应遵循以下经时间验证的指导原则:

(1)保持产品小巧简便;

(2)使零件数最少;

(3)使工作量最小;

(4)使钻孔数最少(钻孔数是零件被拒用的最主要原因);

(5)右侧/左侧零件应可互换;

(6)所有零件应具有自动定位特性;

(7)使室温处理程序最大化。

实现产品简便是非常重要的。将任何复杂的特性或新技术应用于设计当中,都必须通过“花钱”来实现,这就不可避免地会造成成本和风险的增加。对复合材料的使用是这方面的一个典型范例。臭鼬工厂考虑到对金属的经验及其相关的学习曲线,要削减金属产品的成本是很难的。但是,如果没有其他强制性的原因(如减重或增加刚度),则会经常使用复合材料。大多数业界人士都认为制造和装配铝制品需要大约80%的学习曲线,而针对复合材料则相应需要88%的学习曲线。在学习曲线中,这8%的差异对生产运行起着重大的影响。比如,对金属产品而言,第1000个单位产品的成本将是第1个单位产品成本的0.11;对于复合材料结构,第1000个单位产品的成本将是第1个单位产品成本的0.28。

4.使用货架设备

使用货架(Off-the-Shelf,OTS)设备十分重要,可以降低并行研制的风险,但也需要仔细研究OTS设备时在构成/装配上可能存在的不利后果,并将其与研制预计会有更好性能的新产品所带来的成本和风险放在一起进行权衡研究。有一条规律是,新设备,好比一项新技术,必须“花钱”换得其在设计中的应用。这就意味着在性能上应有巨大的收获,或是没有该性能就无法满足要求。对进度和成本影响较大的设备有:发动机、起落架、飞控计算机和作动器。OTS设备避免并行研制的风险不失为一条值得遵循的准则。

5.利于使用与保障的设计

密切关注武器系统的维修、保障和训练以降低使用与保障(Operation and Support,O&S)的成本。在和平时期,训练耗费了飞机绝大部分的寿命周期成本,因此应广泛关注训练的方法,尽可能多地通过合成环境或模拟来开展训练,而不是实际使用武器系统进行训练。这样就可在飞机的出勤准备状态下对其进行维护,从而大大节约和平时期的O&S成本。此外,还应尽量减少维修和保障武器系统的人力资源;保持足够多的维修口盖,将设备箱安装于高处并且内埋;尽量减少特殊工具的使用;还应考虑到未来可能的改装(发动机、航电、武器等)和设计,同步满足易达性、更大容积和动力增大方面的要求。

2.5 臭鼬工厂的创新管理

臭鼬工厂作为大企业内部的强大创新团队,其组织形式本身就是一种创新。当一个公司需要在秘密的地点从事秘密项目的开发,或者当一个构想是保密的,或者这个构想与公司其他部分差异太大时,就可以采用这种组织方式。因为传统的企业文化可能会扼杀层出不穷的新思想。施乐的 Polo Alto实验室、美国AT&T的贝尔实验室,“曼哈顿计划”、IBM的“国际象棋项目”、BMW的“i项目”等都是商业化臭鼬工厂的典型代表,Macintosh电脑、东芝笔记本等很多产品也都是用臭鼬方法“创新”出来的。

创新是臭鼬工厂的一种文化,但创新也不是一种偶然,需要为此投入较多的时间和金钱。

2.5.1 臭鼬工厂的创新进程

如同所有其他的创新一样,臭鼬工厂的创新过程也遇到了无数的坎坷曲折,但正因为如此,那些无比复杂的问题才有了解决方案。下面以F-117A项目的发展历史和设计细节来阐述臭鼬工厂设计工作的创新性。

1.历史

20世纪70年代,随着雷达和导弹技术的进步,军用飞机在导弹攻击面前显得越来越不堪一击。因此,美国空军分别授予洛克希德公司和诺斯罗普公司合同,开展竞争性方案设计,研制一种低RCS和具有其他能在敌方领空飞行特性的飞机。通过竞争,1976年3月,隐身飞机的研制合同被授予了洛克希德公司。该项目属于“未经承认的特殊通道项目”,被列为“最高机密——需要专门批准”,通俗地说就是“黑色项目”。这样的保密级别意味着这个项目是在专门的昂贵的安全规定下进行的,例如雇员需要通过多道生理记录仪检测。因为项目是“未经承认的”,为其设立的安全级别包括项目本身的存在就是机密之一。就像“黑鸟”飞机一样,隐身飞机是在完全保密的条件下研发的。

第一架隐身飞机的原型机名为“海夫蓝”,于1977年12月1日首飞。基于“海夫蓝”的成功测试,美国空军1978年授予臭鼬工厂一份研发合同,要求制造一架稍大些的产品。这种飞机被称为F-117A“夜鹰”,与“黑鸟”飞机相比,已经算是大批量生产了。该机属于战斗机/拦截机,曾被用于1989年的巴拿马入侵和1990~1991年的海湾战争。F-117A的功能是在进行空中打击之前,摧毁空中防御、通信设备以及其他与“指挥、控制和通信”相关的设施、设备及人员。

2.设计

隐身是在“雷达、红外、声学、视觉、烟雾和凝结尾迹”6个方面做到不可见或无声。视觉隐身是通过伪装技术达到的,但是要做到这点非常困难,因为飞机的下侧需要与背景天空的颜色一致,这种背景色是随着海拔高度和大气条件而变化的。F-117A是通过在没有月光的夜晚飞行来达到这种视觉伪装的。消声器用于降低发动机的噪声,飞机只在亚声速条件下飞行,避免引起声爆或产生高温,表面高温或加力燃烧室的火焰会造成非常容易观测到的高红外线放射。

凝结尾迹可以延伸数英里长,是由发动机排气过程中的水凝结成冰造成的。F-117A通过燃料添加剂来消除凝结尾迹。在大约60000ft高空,空气太干燥而不会形成凝结尾迹;低于20000ft时空气足够温暖,在水凝结成冰之前就已经蒸发。

红外线频率的辐射倾向可以通过使用低红外硫化锌涂料来降低。F-117A通过将其引向飞机顶部和将排放的热气与冷空气混合降温的方法来减少发动机排出的热气产生的红外辐射。此外,F-117A利用新型的矩形排气装置来分散了发动机圆形管道排放的中心热气。虽然这样做分散气流会使效率降低,但是却更好地混合了中心热气,比圆形排气装置提供了更大的冷却面。

最重要的特性是降低了RCS,这决定了雷达侦察飞机的距离。隐身飞机的RCS是常规战斗机和轰炸机的几千分之一。F-117A的RCS几乎只有球形轴承那么大。RCS可以通过两种方式来降低:第一,飞机或舰艇的表面能反射射线,使之远离辐射源的方向,以此来减弱返回信号;第二,用雷达吸收材料覆盖飞机。

1975年项目伊始,一位设计师提议设计F-117A飞机,尽管从空气动力角度看其性能不尽人意,但在飞行性能方面可以达到低RCS的要求。这是一个创造性的飞越。设计一架飞机不飞而是完全把重点放在减少RCS上,再来解决飞行中的问题,这是一条非常规的途径。

能够预测表面电磁特性及其对雷达信号后续反应的数学关系已经被研究出来。1966年,一位苏联科学家发表了一篇论文,为计算二维空间面板的RCS提供了前瞻性的解决方案。然而,这组方程式只能用于模拟简单的二维形状。虽然表面定向对RCS的影响源于臭鼬工厂对“黑鸟”斜尾翼的开发,但是还没有考虑过将这种技术运用到整架飞机的设计中。由于正确定向板提供的反射信号最小,在F-117A的设计中用平面取代了之前所有飞机使用的复杂而不可预言的形状。因此,该机看起来很古怪,甚至让有些人觉得倒胃口。这个设计颠覆了臭鼬工厂的美学惯例,凯利·约翰逊认为外形漂亮的飞机照样能飞。

这款运用了雷达反射特性的独特设计导致飞机气动不稳定性,这里再一次用了非常怪异的飞机设计方式——飞行性能差、稳定性不好、外观设计颠覆美学传统。由于飞机的雷达特性摆在首位,因此所有其他需要考虑的传统因素都屈居次位。气动不稳定性通过采用一种“电传操纵”控制系统来解决。也就是说,飞机的常规做法是飞行员通过拉杆、方向舵、油门操纵来输入指令,这些机械指令可以转化为电子信号用于计算机控制系统的指令输入。相应地,控制系统的输出指令实际上指示了飞机的操纵面和油门。

同类推荐
热门推荐
  • 凰医帝临七神

    凰医帝临七神

    (原名《焚尽七神:狂傲女帝》)前世,她贵为巅峰女帝,一夕之间局势逆转,沦为废材之质。魂灵双修,医毒无双,血脉觉醒,一御万兽。天现异象,凰命之女,自此归来,天下乱之。这一次,所有欺她辱她之人必杀之!他自上界而来,怀有目的,却因她动摇内心深处坚定的道义。“你曾说,你向仰我,你想像我一样,步入光明,是我对不起你,又让你重新回到黑暗。”“你都不在了,你让我一个人,怎么像向仰你?!”爱与不爱,从来都是我们自己的事,与他人无关。带走了所有的光明与信仰。
  • Bygone Beliefs

    Bygone Beliefs

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 冷月妖女毒驯暴虐郎君

    冷月妖女毒驯暴虐郎君

    十年前,一指之吮,情根深种于她心。十年后,她是江湖人人趋之若鹜的冷月宫宫主,妖艳而邪美。他是武林中赫赫有名的独棠山庄庄主,狠戾而冷血。十年之约,她牢记于心;而他,早已抛却。“妖女”他铁硬的指尖毫不怜惜的掐上玉白的雪颈,眼里是漠然的锐利。“凌大庄主——”她笑,温柔似水的眼眸中露着诡异的笑意,“你会爱上我的…”
  • 悦读MOOK(第十九卷)

    悦读MOOK(第十九卷)

    本书将带你走进茫茫书海,我们将请一些学者和专家帮你指津,请一些书界人士为你剖析书坛风云,使你从中获得大量的图书信息,还能饱览各类书籍的精彩片段,一册在手,尽情享受读书的乐趣。
  • 遮天吧,家主

    遮天吧,家主

    勤勤恳恳废柴青年中医白晔,在被科室主任叶岑好心送回家之后,带着自己是个浑浑噩噩三十载的废物这一想法入睡,一觉醒来却发现自己变成了年少时一战成名的四大家主之首。毫无当家主经验的白晔利用自己从现代学习到的一切知识,居然轻轻松松稳住了四大家主之首的位置。当然,如今百姓所过的安逸生活,不过是有人替他们负重前行。表面风平浪静的都城,暗地里时不时都会掀起一场腥风血雨。这里的百姓让白晔明白了在以往的这三十年中不曾懂得的道理:墙倒众人推,那就做一面屹立不倒的城墙。遮天吧,家主。就算只剩你一人也能撑起整个天幕。你也是时候该做回真正的自己了。
  • 无敌传人

    无敌传人

    只是梦到美女,也会没命吗?再次醒来,李闲发现自己的身体不太一样了,他能分出几十米外蚊子的雌雄,看清几百米外路人的微信,听到几千米外情侣的低语……慈祥又诡异的林老伯突然造访,固执地将高挑美丽的独生女儿全权托付给了李闲。从此,李闲的世界开始变得微妙起来……(欢迎加入本书交流群:647045202)
  • 倾听往事

    倾听往事

    《倾听往事》这本散文集里相当多的篇幅是专为魏晋时期文人名士而书的,收录有《父去子未归》、《凡人与圣贤的距离》、《英雄莫问出处》、《曹操与宗世林》、《亦真亦幻帝王家》,在众多的散文集里,这本书很特别,像寒夜里的点点繁星,熠熠生辉。
  • 无花蔷薇(全2册)

    无花蔷薇(全2册)

    在品牌专卖店当小小库管的林艾,有着不为人知的惨痛经历。少时家庭巨变,生活一夕倾覆,父死母亡;大学时无辜受牵连,被学校开除,前途尽毁。绝望之余,在边缘地带游走。后来终于幡然醒悟,认真工作,努力生活。而这时,林艾的一个个故人却隆重登场。宋令韦,林艾少时的初恋情人,已是成功商人,重逢之后,感情从暧昧不明到纠缠不清,最后终至欲舍难离;操曹,林艾大学同学,考试时阴错阳差,致使两人同被开除,后赴德留学,为大学教授,一直对艾爱慕不已;周处,与林艾自小相识,在林艾离开学校绝望无助的时候伸手援助。因为危险的身份,深爱在心口难开。一段刻苦铭心的爱情,一段凄惨悲伤的亲情。最终,她将与谁牵手,回归幸福?
  • 以泪为名致前世之纠葛

    以泪为名致前世之纠葛

    为了追寻现实中真实存在的他,她被卷入无数的阴谋论,受伤流血,斗智斗勇,只为给前生的他们一个完美的结局。解前生的种种谜团,报前生的灭门之仇,她筋疲力竭,但终是圆满。给前生的他们一个婚礼,给今生的他们一个相识的机会。
  • 无敌传人

    无敌传人

    只是梦到美女,也会没命吗?再次醒来,李闲发现自己的身体不太一样了,他能分出几十米外蚊子的雌雄,看清几百米外路人的微信,听到几千米外情侣的低语……慈祥又诡异的林老伯突然造访,固执地将高挑美丽的独生女儿全权托付给了李闲。从此,李闲的世界开始变得微妙起来……(欢迎加入本书交流群:647045202)