空空导弹防差错设计技术研究

2015-01-07王伟

航空标准化与质量 2015年4期

关键词：维修性空空导弹紧固件

王伟

（中国空空导弹研究院，河南洛阳 471009）

空空导弹防差错设计技术研究

王伟

（中国空空导弹研究院，河南洛阳 471009）

从空空导弹维修性设计的角度着手，提出了进行防差错设计的必要性，分析了产生差错的各种人为因素，详细介绍了空空导弹设计中的防差错技术。

空空导弹；维修性设计；人为因素；防差错

当空空导弹系统在使用过程中出现故障时，应当能够快速修复，这就要求必须通过设计使系统和产品具有良好的维修性。装备的维修性如何，能否在规定的条件下，在规定的时间内完成维修，在战前影响装备的战备完好性或可用性，在作战或使用过程中，则影响任务成功率。因此，维修性设计，是空空导弹研制过程中一个非常重要的设计过程，而人为因素对维修性的影响，也是维修性设计中必须考虑的重要环节。准确分析及找出维修中发生人为差错的真正原因，进行防差错技术研究，对于提高人的可靠性，有效防范和控制维修差错的再次出现，保障空空导弹的战备完好性，具有重要的指导意义。

1 人为因素和人为差错

任何设备的设计、生产、装配、使用、日常维护、维修都是需要人来参与的，空空导弹也是这样，而且由于空空导弹属于一次性使用的成败型产品，挂飞、自主飞等阶段无法维修，且在其寿命周期的绝大部分时间内处于贮存和待命状态，因此，必须保证空空导弹具有很高的工作可靠性和良好的维修性。

根据统计资料，航空业因为人的因素（由于人为差错或人的表现不佳）所导致的与维修有关的事故呈明显上升趋势；据资料介绍，电子设备的故障大约有50%～70%是由人引发的，而飞机和导弹系统由人引发的故障分别占故障的60%～70%和20%～53%；美国曾对7.5万个伤亡事故进行分析，发现人的因素占88%，所以，在著名的“波多斯基原则”中有这样的论述：“没有任何不可靠的产品，只有生产不可靠产品的人” 。

作为空空导弹研制人员，在进行产品设计研制过程中，应当对自己所设计的产品中各种人为因素和会引发的人为差错，进行综合分析，以人的因素为基本点，通过对事故案例、设备和环境进行分析，深入研究其与人的生理、心理及行为之间的相互关系，从而找出预防事故、避免人为差错的办法，消除产品薄弱环节，提高维修性设计水平。

一般情况下，人能够在不同条件和环境下正确接受、识别、分析、判断外部信息，支配自己的行动，完成既定任务。但是，在特殊情况下，由于存在不确定因素，人难免会错误地接受、识别、分析和判断信息，产生了错误行动，即人为差错。

人为差错通常有以下表现形式：忘了做某项工作（疏忽）；做了某项不要求做的工作（多余）；未按要求完成某项工作（粗糙）；未按顺序完成某项工作（颠倒）；未按规定时间完成某项工作（延误或提前）；对意外事件反应不当（迟钝）。

2 空空导弹设计中的人为因素分析

在分析空空导弹设计中的人为因素之前，首先要确定，研制人员在产品设计中需要考虑哪些人为因素。

设计人员在进行设计时，一般对工艺、加工和用户这3个过程的人为因素考虑较多，往往对装配和维护维修人员考虑不足，这是目前空空导弹设计，尤其是维修性设计方面存在的薄弱环节。一方面是设计人员的认识不足，另一方面就是对空空导弹人为因素和人为差错缺乏相应的技术研究。

空空导弹装配、使用、维护过程中，涉及的因素有5种：人、产品、工具、操作规范和环境，导致产生人为差错的因素也是这些。以下对这5个因素逐一进行分析。

2.1 人的因素

人的因素包括生理、心理和训练3个方面。

生理因素包括苦闷、厌倦、疲劳患病、伤痛、醉酒等，当人体处于“不适”的生理状态或使用药物时，就会造成注意力不集中，对事物的判断力减弱，造成人为差错。

心理因素包括认识能力、情感、意志力、个性倾向等。认识能力强、意志力强的人，就会具有良好的判断力，不易造成人为差错；具有较高的抱负、较强的责任心及较高的职业道德水平的人，也不易发生人为差错；人的情感（如各种意外的打击或惊喜）对人的行为有很大影响，工作中情感的起伏不定也是产生人为差错的一个重要原因。

训练因素包括熟练性、经验性、技巧性等。经过训练，可以大幅提高人的技巧、熟练程度、操作经验，从而造成人为差错的大幅减少。

2.2 产品因素

产品因素是指空空导弹产品的防差错设计不合理，机械电气接口、紧固件、连接件、维修测试窗口、各种标识指示等设计没有考虑到人员操作会出错的可能。如并排设计了两个外形相似的接口，标识又不清楚，极易造成人为差错；结构件安装位置对称，安装时正反（或左右）皆可装上，易造成人为差错；操作指示或标识意义表达不清，易造成理解错误，产生操作失误。

2.3 工具因素

工具因素是指在空空导弹装配、使用、维护过程中，使用的各种通用专用工具、设备、仪器、辅料等。如果种类繁多、外形相似、接口不易区分、标识不清晰明确，会出现混淆使用、产生人为差错的可能，人为差错的结果轻的会造成工作的延迟，设备工具的损坏，严重的会损害产品，甚至危及人身安全。

2.4 操作规范的因素

空空导弹装配、使用、维护过程中均制定有详细的操作规范，原则上严格执行规范应该可以避免差错，但是操作规范本身是由人制定的，客观上会存在错误或缺陷，导致执行过程中产生人为差错。常见的有：用词不当，专业术语多，理解困难；操作过程描述不清晰明确，易造成理解错误；内容冗长，语言不简洁，读起来易使人产生疲惫；未随设计、生产、使用阶段产品的改进而进行修改完善，导致操作错误等。

2.5 环境因素

环境因素包括工作场所的设计布局、照明、温度、湿度、噪音、振动、粉尘、气味及色彩等。人处于较差的环境中工作易产生疲劳、厌倦、伤痛，嘈杂的环境影响人的判断能力，噪音大的环境使人烦躁不安，这些都大大增加了出现人为差错的可能性。空空导弹的装配、使用、维护环境相对来讲还是比较理想，但是仍有不足，如导弹舱段壳体内空间紧凑，零件安装较为繁琐，局部照明条件差，易使人疲惫；电装过程中涂覆、灌封、密封等化学辅料的气味易使人产生不适等。

3 空空导弹的防差错设计

通过以上分析，只要采取相应的设计措施，就可以提高人的可靠性，减少人为差错的发生。作为空空导弹设计人员，在确定了自己设计产品所面对的人（除了工艺、加工和用户，还有装配和维修人员）以后，应当有针对性地采取各种防差错设计技术，确保产品具有良好的维修性。

防差错技术的基本原则：“错不了”、“不会错”、“不怕错”。所谓“错不了”，就是产品设计使维修作业不可能发生差错，比如零件装错了就装不进去，漏装、漏检或漏掉某个关键步骤就进行不下去，发生差错立即就能发现，从根本上消除这些人为差错；所谓“不会错”，就是设计应保证按照一般习惯去操作不会出错，比如螺纹旋向右旋为紧，左旋为松；所谓“不怕错”，就是设计时采取各种容错技术，使某些安装差错、调整不当等不至于造成严重的事故。

针对空空导弹研制过程中暴露出来的一些薄弱环节，本文在以下几个方面进行着重介绍。

3.1 电连接器的防差错设计

在空空导弹装配及维修过程中常需要拆装连接电缆和电连接器，它们的防差错设计是空空导弹维修性设计一个非常关键的环节。一般来说，相邻部位有两个以上电连接器或插座时，不能设计成一样的，在外观和连接方式上必须要有明显的区分；从安全性考虑，电源应为插座或孔，负载为插头或插针；多芯的插头或插座，应采用梯形外壳，插针或插孔的排列不要左右对称。

尤其需要注意的是，在选择电连接器时，应选择外壳结实耐用的，操作部位可视性、可达性要良好，一定要避免那种会促使操作人员疲劳的设计。

3.2 紧固件的防差错设计

紧固件的防差错设计往往是空空导弹设计人员容易忽视的一个环节。导弹上使用的紧固件数量和种类是很多的，装配和维修人员操作也是最频繁的，紧固件防差错设计不足会产生重大隐患。

维修性设计要求尽量减少紧固件的数量和种类，而设计人员一般从可靠性考虑，希望能多设置一些固定点，这就需要进行权衡，紧固件不是越多越好。紧固件种类和规格多，维修工具也就增加，会增大操作人员的工作强度。相邻位置使用不同螺纹的螺钉，应保证其螺纹直径有所区别，同一位置必须防止因使用长度不同、螺纹直径相同的螺钉而损坏零件。使用螺母时应考虑可视性、可达性，防止拆卸后螺母会掉入关键部位产生事故隐患。进行紧固件设计时，应考虑在保证性能要求的基础上，尽量减小装配和维修人员的劳动强度、缩短装配和维修时间。

3.3 识别标志设计

在导弹各电子部件电装阶段，元器件管脚、多芯电缆的走线焊接过程，极易出现人为差错，因此，必须多考虑装配中的识别标志设计。

识别标志设计应做到：标志准确，不会产生不正确的理解；同类标志的位置在整个产品中尽可能统一；应保证标志的耐久性，根据不同的需要选择适当的标记方法；标志应简单易懂，避免使用标点符号；必要时可使用颜色、图形等方式加以补充。

识别标志的位置很重要，应把标志的位置安排在观察者从正常或预期观察点看得见的地方，不应要求观察者采取一种不正常的姿势才看得到。标志的底色与周围底色应形成明显的对比，标志内容与底色颜色搭配应进行选择，以获得最好的易读性，还应考虑色弱操作者的情况。

3.4 使用维护说明书的编写

使用维护说明书规范了导弹在交付用户以后的使用、维修操作规程，是避免或减少用户使用维护过程中发生人为差错，提高导弹可靠性的重要因素。设计人员对产品使用维护说明书的编写重视不够，经常按设计方案的思路和语法来写，用词模糊，范围界定不清，会使用户产生歧义，容易造成人为差错。

说明书应站在用户使用产品的角度编写，通俗易懂，尽量避免或减少使用专业术语，多使用示意图说明，避免大段内容冗长的文字描述，降低对用户技术素质的要求。

说明书内容要简明扼要，重点要突出，为清楚起见，最好使用动词主动态，不使用被动态，例如应采用“断开电源”，不应采用“使电源被断开”；要求果断有力而不软弱，例如应采用“不许拆掉安全保护装置”，不应采用“安全保护装置不应被拆掉”；表述应直接了当而不委婉，例如应表述为“按下急停按钮”，不应表述为“操作者按下设备上的急停按钮”。

对于易产生差错、发生安全事故的地方，应在说明书中重点突出，设置警告标识，警告的内容应用较大的字号或不同的字体表示，或用特殊符号或颜色来强调。

此外，随着产品的不断改进完善，说明书的内容也要相应完善，避免其内容与产品技术状态不一致的现象，如测试软件升级后说明书上的测试流程和界面图也要及时改进，避免用户操作失误。