Die Verschärfung der Drehmomentstandards spart Boeing viel Geld

Bei Luft- und Raumfahrtprojekten gibt es keine „Do Overs“. Selbst kleine Fehler können teuer oder tödlich sein. Der 125-Millionen-Dollar-Mars-Klimabeobachter der NASA verglühte in der Marsatmosphäre, als der Hersteller der NASA englische Schubmessungen angab, anstatt die metrischen Einheiten, die die NASA gewohnt war. Ein loses Stück Schaumstoff kostete sieben Shuttle-Astronauten das Leben. Aber auch in der Fertigung passieren unachtsame Pannen.

Im Jahr 2003 wurde beispielsweise der 233 Millionen US-Dollar schwere Wettersatellit NOAA-N Prime der US-amerikanischen National Oceanographic and Atmospheric Administration schwer beschädigt, als er in der Satellitenfabrik von Lockheed Martin in Sunnyvale, Kalifornien, einen Meter auf einen Betonboden stürzte hatte zwei Dutzend Schrauben aus einem Wagen entfernt, der zum Wenden des Satelliten verwendet wurde, und die andere Besatzung versäumte es, die Verfahren zu befolgen und zu überprüfen, ob die Schrauben vor dem Bewegen des Satelliten an Ort und Stelle waren. Das Endergebnis war eine Reparaturrechnung von 135 Millionen US-Dollar.

Fehlende Schrauben können also sicherlich ein Problem sein. Aber auch Schrauben und Nieten mit zu hohem oder zu niedrigem Drehmoment.

Aus diesem Grund hat es sich der Six Sigma Black Belt Vu D. Pham von Boeing zur Aufgabe gemacht, die Genauigkeit des Drehmoments in seinem Werk zu verbessern. Nebenbei verbesserte er nicht nur die Genauigkeit, sondern fand durch den Einsatz eines PDA-basierten Kalibrierverifizierungssystems von Mountz Inc. aus San Jose, Kalifornien, auch eine Möglichkeit, dem Unternehmen viel Geld zu sparen.

„Wir gehen davon aus, dass die tatsächlichen Einsparungen im ersten Jahr ein paar hunderttausend Dollar betrugen“, sagt Pham, Leiter des Bereichs Engineering Assurance im Satellitenentwicklungszentrum (SDC) von Boeing in El Segundo, Kalifornien zur Kalibrierung und beinhaltet nicht unsere Einsparungen bei Ausfällen, Reparaturen und Personalkosten.“

Im Dezember 2006 wurde Boeing Space and Intelligence Systems (S&IS) als einer der beiden Gold-Preisträger der California Awards for Performance Excellence (CAPE) genannt, dem landesweiten Äquivalent des Malcolm Baldrige Award (SDC ist ein Teil von S&IS). .

Kalibrierungsrätsel

Boeings SDC ist der weltweit größte Satellitenhersteller mit mehr als 200 Starts kommerzieller Kommunikationssatelliten seit 1963, zusätzlich zu Militär- und Wettersatelliten und Raumfahrzeugen. In der Millionen Quadratmeter großen Produktionsstätte der DEZA befinden sich zu jeder Zeit mehr als ein Dutzend Satelliten im Bau, hauptsächlich die körperstabilisierten Kommunikationsmodelle der Serien 601 und 702 sowie zwei Linien von Mobilkommunikationssatelliten. Die Tests vor dem Start umfassen das Aussetzen von Spinraten von 30 bis 100 U/min sowie Vibrationen und Geräuschen, die denen ähnlich sind, die sie während des Starts erleben würden (bis zu 50.000 Pfund Kraft und 165 Dezibel).

Um ihre Fähigkeit zu testen, den Strapazen des Weltraums zu widerstehen, werden sie in einer thermischen Vakuumkammer platziert und Temperaturen von minus 320 bis plus-250 Grad Fahrenheit ausgesetzt, während sie eingeschaltet sind und die Instrumente in Betrieb sind.

Die Einrichtung hat sowohl die Capability Maturity Model Integration (CMMI) Level 5 (Optimizing)-Zertifizierung des Software Engineering Institute als auch die Aerospace Standards (AS) 9100-Zertifizierung erhalten. AS9100 besteht aus der Norm ISO 9001:2000 mit zusätzlichen luft- und raumfahrtspezifischen Anforderungen. Ein Teil des Qualitätskontrollprogramms der DEZA ist beispielsweise die Einhaltung der Kalibrierstandards ANSI/NCSL Z540-1-1994.

„Um diese Anforderungen zu erfüllen, muss ein Drehmomentverifizierungssystem die Historie jedes Drehmoments und die Kalibrierdaten verwalten“, sagt William K. Jinbo, leitender Kalibrieringenieur. „Eine Person für die Qualitätskontrolle würde tatsächlich den gesamten Prozess des Anziehens der Schraube vom Beginn der Beschaffung des Schraubenschlüssels bis zum Ende nach dem Anziehen überwachen. Dann müssten sie die Daten und den Verlauf des Drehmoments pflegen.“

Dies bedeutete auch, dass jedes Drehmomentwerkzeug zur Kalibrierung nach draußen geschickt werden musste, was angesichts der Tatsache, dass SDC über 3.500 Drehmomentwerkzeuge verfügt, eine teure Angelegenheit ist.

„Ich hatte die Aufgabe, die Qualität der Drehmomentwerkzeuge zu verbessern, die das Überdrehmoment verursacht haben“, sagt Pham. „Um dies zu erreichen, mussten wir zunächst eine Ursachenforschung mit den Standard-Six-Sigma-Tools durchführen. Dabei ging es um den Blick auf Menschen, Systeme, Prozesse und Methoden sowie die Drehmomentwerkzeuge selbst.“

Eine Sache, die Pham und sein Team untersuchten, war, ob die Messgeräte richtig kalibriert waren oder der Schuldige waren. Sie führten eine Studie zur Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit durch und stellten fest, dass die Werkzeuge nicht kalibriert waren, einige um den Faktor 1,5 oder zwei. Dies geschah, obwohl die Werkzeuge zur Kalibrierung an einen Dritten gesendet wurden.

Aber obwohl sie innerhalb der Toleranz lagen, waren sie dennoch anfällig für Bedienungsfehler. Die Werkzeuge waren federbelastet und verschiedene Bediener zogen sie unterschiedlich weit, nachdem sie das Klicken gehört hatten. Die Lösung, um dieses Problem zu beheben, bestand darin, einen Prüfer vor Ort zu haben, der auch auf das Klicken horchte, um sicherzustellen, dass die Komponente nicht zu wenig oder zu stark angezogen wurde. Aber auch das war nicht konsequent.

Dann war da noch das Thema Usability der Tools.

„Bei einigen unserer Werkzeuge konnten wir die Drehmomentwerte nicht schnell genug ändern, daher verwenden wir unterschiedliche Werkzeuge für unterschiedliche Drehmomentwerte“, sagt Pham. "Deshalb haben wir uns auf die Suche gemacht, was es sonst noch gibt, was wir gebrauchen können."

Drei-Phasen-Verbesserung

Basierend auf der ersten Bewertung der Probleme mit dem bestehenden Drehmomentsystem starteten Pham und sein Team ein dreiphasiges Projekt, um die gefundenen Probleme zu beheben. Phase eins bestand darin, Werkzeuge zu finden, die genauer und konsistenter waren als die, die sie verwendet hatten. Sie untersuchten mehrere Hersteller. Phams Chef, Director of Engineering Quality Dan Pace, hatte bei einem früheren Unternehmen mit Mountz-Werkzeugen gearbeitet und empfahl, diese in Betracht zu ziehen.

„Wir haben festgestellt, dass die Mountz-Tools Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit erreichen können“, sagt Pham. „Wir haben sie mit verschiedenen Operatoren und unterschiedlichen Werten ausprobiert und sie kamen den Six Sigma-Werten sehr nahe.“

Das allein hätte zwar zu einer deutlichen Verbesserung des Betriebs geführt, aber das war nicht genug. Das führte zu Phase zwei:Sicherstellen, dass das Werkzeug jedes Mal genau war, nicht nur nach den jährlichen Kalibrierungen.

„Auch wenn das Werkzeug gut ist, welche Garantie gibt es, dass es auch nach einem Sturz noch kalibriert wird?“ sagt Pham. „Also forderte ich den Anbieter auf, ein tragbares Kalibriersystem zu entwickeln, das wir zum Einsatzort bringen und das Werkzeug testen können, bevor wir es verwenden. Auf diese Weise wissen wir, ob sich die Werte verschoben haben.“

Der Lieferant kam mit einem Laptop mit der Verifizierungssoftware zu Boeing zurück, aber Pham

lehnte diese Lösung als zu umständlich ab, um in den beengten Räumen um einen Satelliten herum zu arbeiten. Auf Wunsch von Pham wurde daher eine PDA-basierte Version entwickelt, die auf dem Werkzeugwagen montiert ist. Dies entsprach den Anforderungen von Boeing. Das endgültige System bestand aus:

● 12 Mountz Wizard PLUS PDA Handheld-Drehmomentanzeigen/Kalibriersysteme

● 27 Mountz BMX Drehmomentsensoren

● ein großes Sortiment an Mountz Spezial-Cam-Over- und Break-Over-Schlüsseln und -Schraubendrehern

„Wir schätzen die Partnerschaft mit Brad Mountz bei der Entwicklung dieses Systems sehr“, sagt Pham. „Er ist bereit, dem Kunden zuzuhören und sich für die Entwicklung des PDA-Systems einzusetzen. Das technische Support-Team war ausgezeichnet.“

Mit den richtigen Tools konnte sich Pham nun auf Phase drei konzentrieren – die Menschen und Prozesse. Unter Verwendung des obigen Kalibriersystems wurden die Werkzeuge bei jedem Einsatz direkt in der Werkstatt verifiziert. Die Software im PDA zeichnete auch den Kalibriertest und die Informationen zum durchgeführten Drehmoment auf, sodass die Daten für Audit- und Überprüfungszwecke vorhanden waren. Das Endziel der dritten Phase war die Validierung dieses Prozesses als Ersatz für den Versand aller Werkzeuge zur Kalibrierung und die Begutachtung jedes einzelnen Drehmoments durch einen Prüfer.

„Wir können vor der Installation am Verwendungsort überprüfen, ob wir einen guten Wert haben“, sagt Pham. „Meine Mitteilung an die Kalibrierabteilung war, wenn wir das jetzt hier machen können, warum sollten wir dann diese Werkzeuge zur Kalibrierung schicken? Es macht keinen Sinn.“

Nach einigem Hin und Her wurde festgestellt, dass Boeing die NIST-Kalibrierungsanforderungen im eigenen Haus erfüllen kann. Anstatt Tausende von Werkzeugen zur Kalibrierung versenden zu müssen, musste nur die Mountz-Ausrüstung von Drittanbietern getestet werden.

„Wir müssen nur den Drehmomentsensor und den Mountz PDA zum Kalibrieren rausschicken – fünf statt tausend Stück“, sagt er.

Erfolg reproduzieren

Jinbo gibt zu, dass er sich am Anfang nicht sicher war, ob das System funktionieren würde.

„Ich war zunächst ziemlich skeptisch, ein Drehmomentprüfsystem am Einsatzort haben zu können“, sagt er. „Mehrere Faktoren bestimmen die Genauigkeit, einschließlich der Person, die das Drehmoment ausführt, und ob sie die richtige Technik hat. Wenn sie nicht die richtige Technik haben, wird dies ein Problem in Bezug auf das Drehmoment darstellen. Aber nachdem er es in Aktion gesehen hat, ist er mit den Ergebnissen zufrieden und sagt, dass das System auch von den Technikern, die es verwenden, positiv aufgenommen wurde.

„Der Hauptgrund dafür, dass es auf dem Boden liegt, ist das Vertrauen in das Drehmomentniveau, bevor das Drehmoment ausgeführt wird. Es macht es den Technikern einfacher und sie müssen sich keine Sorgen machen, dass Schrauben zu stark angezogen werden oder nicht genug Drehmoment aufbringen.“

Es ist nun rund zwei Jahre her, dass die DEZA ihre Kalibrierung ins Haus verlegt hat. In der Zwischenzeit wurde Pham befördert und wechselte zu anderen Projekten. Derzeit entwickelt und etabliert er eine Strategie, um die Qualität der Engineering-Funktionen auf die des Betriebs oder darüber hinaus zu bringen.

„Sie müssen sich auf die Black Belt-Tools konzentrieren – Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit und die richtigen Tools“, sagt Pham. „Der entscheidende Punkt ist, die Dinge nicht einfach so zu akzeptieren, wie sie sind. Wenn ich ein Projekt habe, fordere ich meine Ingenieure immer an und fordere sie heraus, es besser zu machen.“

Über Mountz Inc.

Mountz Inc. mit Sitz in San Jose, Kalifornien, produziert eine Vielzahl von Drehmomentwerkzeugen, darunter Drehmomentanalysatoren, Drehmomenttester, Drehmomentsensoren, Drehmomentschlüssel, Elektroschrauber, Drehmomentschraubendreher, Drehmomentmultiplikatoren, Montagewerkzeuge, Schraubenzähler, Balancer und spezielle Drehmomente Anwendungen. Weitere Informationen finden Sie unter www.etorque.com.