民機項目研制過程中關鍵特性的識別研究

梁 娟

（中國商用飛機有限責任公司， 上海 200120）

AS 9100C《質量管理體系要求——航空、航天和國防組織的要求》已于2009年1月發布實施，與AS 9100B版標準相比，在關鍵特性以及和其相關的一些方面從定義、要求方面有了進一步的闡述。其中標準增加了“特殊要求（Special requirements）”、“關鍵項（Critical item）”的定義，進一步闡明了“關鍵特性（Key characteristic）”的定義，7.2.2d）條增加了“產品的特殊要求已得到確定”，7.3.3e）條進一步要求“規定任何關鍵項、包括關鍵特性，以及對這些項目所采取的特定的措施”，7.5.1條要求“建立、實施和保持適當的過程來管理關鍵項，包括對已識別出關鍵特性的過程進行控制”[1]，標準還有其他條款有相關要求，在此不詳盡列出。

目前，在關鍵特性控制方面出臺了包括AS 9103–2001《關鍵特性波動管理》在內的相關標準，對其研究也已經較為深入，但在關鍵特性識別方面的研究相對較少。在這方面，國內民機項目研制過程中也存在一定程度的不清晰、不確定之處。這對關鍵特性控制以及最終產品質量有較大的影響。針對該問題，本文通過對標準的研究分析，結合民用飛機項目研制特點，提出了民機項目研制過程不同階段關鍵特性的識別過程和識別的方法。

1 關鍵特性的分類定義及相互關系

1.1 關鍵特性的分類定義

AS 9100C提出關鍵特性是一種屬性或特征，其變差將對產品配合、外形、功能（3F）以及性能、服務壽命或者可生產性產生重大影響的特性[1]，由此而來可知特性是一種屬性或特征，是某產品或某過程所特有的，可以將特性分為產品特性和過程特性兩大類，關鍵特性同樣可分為關鍵產品特性（PRKC）和關鍵過程特性（PKC）兩大類。

GJB 9001A–2001《質量管理體系要求》對關鍵特性進行了進一步細分，根據特性變差的影響程度將AS 9100中定義的關鍵特性進一步分為關鍵特性和重要特性兩類。將如果不滿足要求，將危及人身安全并導致產品不能完成主要任務的特性定義為關鍵特性，將如果不滿足要求，將導致產品不能完成主要任務的特性定義為重要特性[2]。

綜上所述，特性分類情況見表1。

表1 特性分類情況

1.2 關鍵特性的相互關系

產品特性形成于產品規劃階段，在設計、制造、裝配、服務等階段不斷傳遞與細化。影響一個關鍵產品特性的因素很多，用來制造產品的人員、設備、材料、方法、環境等發生變化都可能影響其特性，因此可以理解為通過控制“過程特性”來保證最終的“產品特性”。“過程特性”一般為過程的特殊要求或過程參數，例如：某道工序的特殊要求、特種工藝的工藝參數（溫度、壓力等）等。圖1給出了“關鍵產品特性”和“關鍵過程特性”之間的關系。

圖1 PRKC和PKC之間的關系

2 關鍵特性識別過程

2.1 民機項目研制各階段關鍵特性識別的層次

典型的民用飛機項目研制階段劃分為：立項論證階段、定義階段、研制階段和批生產階段[3]。關鍵特性隨著研制過程的不斷深入在產品設計的各個階段逐步分解、轉化并逐步細化，最終落實到具體零件以及其實現過程中，以便得到控制。關鍵特性隨研制階段逐步拓展可分為以下幾級：飛機級——系統級——部件級——零件級——產品實現過程。

2.2 立項論證階段—關鍵特性的初步產生

2.2.1 關鍵特性來源

前文提到特性形成于產品規劃階段，在設計、制造、裝配、服務等階段不斷傳遞與細化。AS 9100C標準中引入了“特殊要求”和“關鍵項”的定義，并在注中說明了“特殊要求是在確定和評審與產品有關的要求時識別的”，還提及“特殊要求可能要求識別關鍵項”以及“某些關鍵項由于需要對其變差進行控制被進一步劃分為關鍵特性”[1]。由此得出：特殊要求→關鍵項→關鍵特性。

可知關鍵特性的初步產生是在立項論證階段（產品要求確定階段），從顧客處或組織自己分析確定的特殊要求中映射而來。此階段識別的特殊要求映射而來的關鍵特性一般為飛機級的關鍵特性。

2.2.2 識別方法—通過識別特殊要求來識別關鍵特性

2.2.2.1 確定特殊要求

識別特殊要求主要包括識別顧客要求和產品性能要求，組織對識別出的特殊要求進行評審，并最終確定特殊要求。

識別顧客要求包括通過市場需求分析等手段獲得一般客戶的要求，通過對特定客戶的訪談獲得特定客戶的要求。將要求轉化為產品或系統的定義，可利用質量功能展開（QFD）來完成該工作。

識別產品性能方面的特殊要求通過分析組織能力，識別出組織內部因經驗不足、能力有限等較難達到的或達到存在高風險的產品性能要求，可利用專家團隊、頭腦風暴來完成此項工作。

2.2.2.2 由特殊要求進一步識別關鍵產品特性

將顧客的特殊要求設計進入產品，需要將顧客要求轉換和映射為產品特性。特殊要求具體體現到設計活動中為分析確定“關鍵項”，包括功能的“關鍵項”和性能的“關鍵項”。

為保證“關鍵項”得以實現，需要進一步識別出影響其實現的關鍵產品特性和關鍵過程特性，并將關鍵特性逐步分解、轉化和落實到產品設計的各個階段并加以控制，以此來確保顧客的特殊要求得以實現。

2.3 定義階段—關鍵特性的全面形成

2.3.1 關鍵特性來源

AS 9100C標準7.3.3d）條要求“設計和開發輸出應規定對產品的安全和正常使用所必需的產品特性”；e）條進一步要求“適用時規定任何關鍵項、包括關鍵特性，以及對這些項目所采取的特定的措施”[1]。

由于現代民機系統高度綜合和復雜的特點，需要引入一種能夠減少研制錯誤的方法，從飛機級到項目級的研制保證過程是很好的解決方法之一。研制保證過程中安全性分析和評估工作有十分重要的作用，見圖2[4]。在民機研制過程中，采用一系列安全性評估分析工作識別出影響產品實現和產品使用的“關鍵項”，從而進一步識別出關鍵特性。

此階段由識別的“關鍵項”映射而來的關鍵特性一般為系統級和部件級的關鍵特性。

2.3.2 識別方法—通過安全性評估分析和分析對產品性能的影響來識別關鍵特性

2.3.2.1 通過安全性評估分析來識別關鍵特性

通過安全性分析評估確定的功能危險等級/失效狀態，依此來確定“關鍵項/關鍵特性”。安全性分析評估方法包括功能危險性評估（FHA）（飛機級及系統級）、飛機/系統安全性評估（PASA/PSSA）、共因分析（CCA）、系統故障樹分析（FTA）、設計過程失效模式影響分析（DFMEA）等。

2.3.2.2 通過分析對產品性能的影響來識別關鍵特性

圖2 安全性與研制保證過程的相互關系

進一步通過分析產品功能、配合、環境條件、5維修性、壽命、裕度等對產品性能和質量的影響識別確定關鍵特性。識別一般以規范要求、工程經驗為主，可采取專家團隊法來幫助識別此類關鍵特性。

在定義階段需要組織評審活動來確保此階段關鍵特性識別的全面、完整和必要性。

2.4 研制階段—關鍵產品特性以及關鍵過程特性的最終形成

2.4.1 關鍵特性來源

這一階段，產品細節設計工作全面展開。關鍵特性隨著細節設計的展開而進一步細化完善。此階段關鍵特性基本由前一階段識別的“關鍵項/關鍵特性”延伸而來，是為保證上一層次關鍵特性而衍生出來的。AS 9100C標準7.5.1條要求生產過程要“建立、實施和保持適當的過程來管理關鍵項，包括對已識別出關鍵特性的過程進行控制”。

此階段識別的關鍵特性一般為“零件級”以及“產品實現過程”的關鍵特性（一般是“關鍵過程特性”）。

2.4.2 識別過程及方法

研制階段主要工作包括了詳細設計、研制生產、總裝以及試驗、試飛，此階段通過對各類設計、生產細節的分析來識別關鍵特性。主要包括分析以下3方面細節。

一是通過分析材料性能、工藝要求、互換性、協調性對產品性能和質量的影響來識別關鍵特性；二是通過分析產品實現的過程進一步識別關鍵特性，可采用制造過程失效模式影響分析（PFMEA）、缺陷預防分析（FPA）、故障樹分析（FTA）等方法來分析；三是通過編制產品實現過程流程圖，應用因果分析識別“關鍵過程特性”。

2.5 批生產階段—關鍵特性控制及持續改進

關鍵特性控制應從產品研制生產開始，持續至批生產活動。關鍵特性控制是推動制造過程持續改進的有效方法之一。對于確定的關鍵特性（關鍵產品特性和關鍵過程特性）開展控制活動，使其處于受控狀態并逐步具備過程能力[5]，在具備過程能力之后關鍵特性可以取消。標準AS 9103給出了關鍵特性波動管理指南，本文不作為重點對此過程進行描述。

3 結論

關鍵特性的識別從“特殊要求”及安全性分析入手，分級（飛機、系統、部件、零件、產品實現過程）、分階段（立項論證階段、定義階段、研制階段、批生產階段）進行，在研制過程中不斷衍生、細化，并貫穿于民機項目研制的全過程。

關鍵特性識別和控制工作是民機項目研制工作的一項重點工作。

3.1 它是推動設計過程持續改進的一種有效手段，幫助我們在研制初期考慮顧客及安全等要求，通過考慮預期的偏差影響使設計合理化，幫助我們消除或減少失效模式及影響，進行設計優化。

3.2 它是提高制造過程能力的一種有效方法。 “關鍵過程特性”將過程能力和關鍵產品特性聯系了起來，我們可以通過優化過程、完善流程圖、過程控制計劃以及研制計劃等提高過程能力，以此來保證關鍵產品特性。

3.3 它是進行風險控制的一種有效輸入。關鍵特性關注了“特殊要求”，關注了“關鍵項”，這些都與風險控制不謀而合。對關鍵特性采取的特定措施也恰恰就是風險應對措施。

3.4 它真正做到了以顧客為關注焦點，提高了顧客滿意度。因為關鍵特性識別及控制要求我們在設計、制造過程中充分考慮顧客要求。

總之，關鍵特性識別和控制工作作為提高產品及管理質量的一種重要手段，隨著我國民機項目的研制，需在實踐中不斷深入，不斷完善。

[1] SAE AS 9100C Quality Management Systems—Requirements for Aviation, Space and Defense Organizations[S].

[2] GJB 9001 質量管理體系要求 [S].

[3] 李勇，鄭朔昉.民用飛機研制階段劃分若干問題探析[J].航空標準化與質量，2008，3:8-11.

[4] ARP4754A Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems [S].

[5] AS9103 Variation management of key characteristics[S].