航天型號(hào)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量的量化管控

◎中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院總體設(shè)計(jì)部 王小靜

2012年是中國(guó)航天科技集團(tuán)公司型號(hào)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性全面量化控制之年，也是中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院型號(hào)質(zhì)量全面量化控制的強(qiáng)化之年。

按照上級(jí)相關(guān)要求，中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院總體設(shè)計(jì)部組織各型號(hào)研制隊(duì)伍積極開展型號(hào)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量可靠性量化控制工作策劃，明確工作思路和工作項(xiàng)目，將技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量量化控制工作納入全年科研生產(chǎn)工作計(jì)劃，以確保各項(xiàng)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量量化控制工作的落實(shí)，目前已取得一定成效。

一、研制流程量化管控思路

總體部采取邊學(xué)習(xí)、邊實(shí)踐、邊總結(jié)的方式，以型號(hào)產(chǎn)品研制程序?yàn)橹骶€，以技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)有效管控為目標(biāo)，穩(wěn)步推進(jìn)量化控制工作的開展，逐步形成了“設(shè)計(jì)要求量化、試驗(yàn)驗(yàn)證量化、生產(chǎn)操作量化、測(cè)試比對(duì)量化”的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量可靠性量化控制工作思路，如圖1所示。

通過“設(shè)計(jì)要求量化”從設(shè)計(jì)源頭明確設(shè)計(jì)量化要求，從總體、分系統(tǒng)到單機(jī)，從設(shè)計(jì)、備料到生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求的準(zhǔn)確量化傳遞。

通過“試驗(yàn)驗(yàn)證量化”充分利用初樣研制階段的有利時(shí)機(jī)，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、元器件和原材料的正確性、協(xié)調(diào)性、可靠性等進(jìn)行充分的試驗(yàn)驗(yàn)證，獲得定量的試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果。試驗(yàn)中一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)薄弱環(huán)節(jié)，可通過改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、完善設(shè)計(jì)定量要求來提高產(chǎn)品固有可靠性。

型號(hào)進(jìn)入試樣階段后，可重點(diǎn)通過“生產(chǎn)操作量化”、“測(cè)試比對(duì)量化”對(duì)正式產(chǎn)品的生產(chǎn)、驗(yàn)收試驗(yàn)、綜合試驗(yàn)、總裝總測(cè)、靶場(chǎng)測(cè)試等過程實(shí)施有效控制，確保產(chǎn)品質(zhì)量和使用的可靠性，實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的有效管控。

二、量化控制的實(shí)施

1.技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)量化控制

為進(jìn)一步落實(shí)航天科技集團(tuán)《宇航型號(hào)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析和控制要求》和研究院《航天型號(hào)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析要求》，以科學(xué)有效的方法提前認(rèn)識(shí)、發(fā)現(xiàn)型號(hào)研制中存在的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，并通過采取有效措施消除、控制或降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，保證型號(hào)研制順利進(jìn)行，為飛行試驗(yàn)任務(wù)的圓滿成功提供決策依據(jù)，總體部結(jié)合型號(hào)任務(wù)工作特點(diǎn)制定了《型號(hào)產(chǎn)品技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)與控制要求》。該要求明確了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析與控制的相關(guān)概念，提出了關(guān)鍵技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)計(jì)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和操作質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的“四維度”技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)體系，規(guī)范了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析與控制的工作流程，明確了型號(hào)研制各階段風(fēng)險(xiǎn)控制要求和量化評(píng)估要求，強(qiáng)調(diào)大型地面試驗(yàn)前要進(jìn)行技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析，并給出了風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告模板，以更好地指導(dǎo)具體工作。

以某重點(diǎn)型號(hào)為例，出廠前嚴(yán)格按照航天科技集團(tuán)和研究院技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析與控制的相關(guān)要求，結(jié)合型號(hào)任務(wù)特點(diǎn)，通過采用“九新”分析、單點(diǎn)失效模式分析、飛行時(shí)序動(dòng)作分析、試驗(yàn)充分性分析等方法，從技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和工作質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)四個(gè)維度識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)源。在此基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素的影響進(jìn)行定量分析，估算出各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率及其可能導(dǎo)致的損失程度，按風(fēng)險(xiǎn)大小進(jìn)行量化排列，形成技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)排序表。針對(duì)不可接受的風(fēng)險(xiǎn)詳細(xì)制定風(fēng)險(xiǎn)控制計(jì)劃，通過關(guān)鍵特性分析、設(shè)計(jì)裕度分析、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析、試驗(yàn)充分性與測(cè)試覆蓋性分析、強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)包、產(chǎn)品最終狀態(tài)確認(rèn)、故障預(yù)案等控制手段，在設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)、管理上采取相應(yīng)措施將風(fēng)險(xiǎn)降至最低；對(duì)于殘余風(fēng)險(xiǎn)，制定具體措施加以應(yīng)對(duì)，使其處于可接受的程度。

2.產(chǎn)品質(zhì)量量化控制

圖1 結(jié)合型號(hào)研制流程的量化控制示意圖

（1）設(shè)計(jì)要求量化控制

設(shè)計(jì)是型號(hào)產(chǎn)品研制的源頭，是提高產(chǎn)品質(zhì)量可靠性、控制技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。多年來，航天型號(hào)研制工作主要通過任務(wù)書、環(huán)境條件等形式傳遞總體對(duì)分系統(tǒng)、分系統(tǒng)對(duì)單機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，通過圖樣、技術(shù)條件等形式傳遞設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)的技術(shù)要求。近年發(fā)生的一些質(zhì)量問題暴露出在設(shè)計(jì)要求上還存在量化程度不夠的問題，為此，總體部組織開展了相應(yīng)工作，尤其是針對(duì)Ⅰ、Ⅱ類單點(diǎn)故障涉及的產(chǎn)品設(shè)置了設(shè)計(jì)關(guān)鍵特性，針對(duì)接口管控開展了接口數(shù)據(jù)表單（IDS）試點(diǎn)工作。

一是Ⅰ、Ⅱ類單點(diǎn)故障分析和設(shè)計(jì)關(guān)鍵特性設(shè)置。

Ⅰ、Ⅱ類單點(diǎn)故障是彈（箭）型號(hào)最主要的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)源之一。2011年以來，按照中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院李洪院長(zhǎng)提出的“將單點(diǎn)故障模式分析與控制進(jìn)行到底，將產(chǎn)品測(cè)試覆蓋性分析進(jìn)行到底，將擰緊力矩控制進(jìn)行到底”的要求，總體部根據(jù)Q/QJA 71《航天型號(hào)單點(diǎn)故障模式識(shí)別與控制要求》、《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)型號(hào)單點(diǎn)故障模式及關(guān)鍵特性分析與控制要求的通知》等規(guī)范和文件，在各型號(hào)中全面開展了Ⅰ、Ⅱ類單點(diǎn)故障模式分析與控制工作，總體部制定了《型號(hào)產(chǎn)品Ⅰ、Ⅱ類單點(diǎn)故障模式識(shí)別與控制指南》，進(jìn)一步細(xì)化了工作流程，形成了Ⅰ、Ⅱ類單點(diǎn)故障模式、設(shè)計(jì)關(guān)鍵特性和強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)清單，對(duì)Ⅰ、Ⅱ類單點(diǎn)故障模式產(chǎn)品的關(guān)鍵特性及強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)的設(shè)置、控制措施和確認(rèn)結(jié)果明確了量化要求。

二是IDS試點(diǎn)工作。

針對(duì)近年來各型號(hào)研制和發(fā)射過程中因接口不協(xié)調(diào)而誘發(fā)的質(zhì)量問題，為加強(qiáng)接口管控，總體部以總體—分系統(tǒng)—單機(jī)為主線繪制了各系統(tǒng)和各單機(jī)產(chǎn)品技術(shù)接口關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖，通過接口數(shù)據(jù)表單對(duì)技術(shù)接口進(jìn)行管控，實(shí)現(xiàn)彈（箭）上、地面全方位的面向產(chǎn)品的接口管控。以某型號(hào)為例，總體部針對(duì)技術(shù)接口量化控制開展了IDS試點(diǎn)工作，牽頭制定了電子產(chǎn)品、機(jī)電產(chǎn)品、火工品等4類、9個(gè)接口數(shù)據(jù)表單模板。

（2）試驗(yàn)驗(yàn)證量化控制

一是環(huán)境適應(yīng)性量化驗(yàn)證。

在研型號(hào)除按常規(guī)開展力學(xué)環(huán)境鑒定試驗(yàn)外，還借鑒載人運(yùn)載火箭研制經(jīng)驗(yàn)策劃了環(huán)境安全余量試驗(yàn)，如在某型號(hào)研制中明確提出了關(guān)鍵電子產(chǎn)品要開展環(huán)境安全余量試驗(yàn)的要求，加大隨機(jī)振動(dòng)量級(jí)和溫度上下限，以摸清關(guān)鍵電子產(chǎn)品對(duì)于力學(xué)環(huán)境、熱環(huán)境的耐受極限。

二是設(shè)計(jì)裕度量化驗(yàn)證。

對(duì)于影響產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵參數(shù)，必須留有適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)裕度，并經(jīng)過充分的分析和驗(yàn)證。“長(zhǎng)征”三號(hào)甲系列型號(hào)按照關(guān)鍵特性的裕度要求做到100%分析和驗(yàn)證，在每發(fā)火箭產(chǎn)品驗(yàn)收、出廠之前，對(duì)單機(jī)、分系統(tǒng)和總體關(guān)鍵特性參數(shù)的設(shè)計(jì)裕度及鑒定試驗(yàn)的充分性100%進(jìn)行分析和確認(rèn)，并納入出廠復(fù)查工作?？傮w部對(duì)在研型號(hào)也策劃了設(shè)計(jì)裕度的定量驗(yàn)證工作，制定了驗(yàn)證方案，明確提出在初樣試驗(yàn)中要100%進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，并通過定量結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)裕度進(jìn)行評(píng)估，確保關(guān)鍵設(shè)計(jì)具有適當(dāng)裕度。

三是可靠性指標(biāo)量化驗(yàn)證。

目前，為實(shí)現(xiàn)新研制型號(hào)各類產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)量化驗(yàn)證，總體部組織設(shè)計(jì)人員和可靠性專業(yè)人員共同開展了深入的研究工作，對(duì)各級(jí)各類產(chǎn)品均提出了可靠性指標(biāo)要求。對(duì)電子產(chǎn)品充分借鑒以往型號(hào)的成功經(jīng)驗(yàn)，通過可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)和驗(yàn)證目的；對(duì)閥門、管路、結(jié)構(gòu)、火工品等非電產(chǎn)品，分析了其故障模式與故障機(jī)理、可靠性特征量及其分布類型，制定了各類產(chǎn)品可靠性驗(yàn)證方案。目前，初樣可靠性試驗(yàn)正在全面展開。

（3）生產(chǎn)操作量化控制

針對(duì)單機(jī)生產(chǎn)制造過程、彈（箭）總裝過程、靶場(chǎng)操作過程等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，總體部組織型號(hào)隊(duì)伍積極研究并應(yīng)用了強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)、量化螺栓擰緊力矩與防松、MindManager輔助管理等方法和手段，如圖2所示。

一是設(shè)置強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)。

對(duì)于存在Ⅰ、Ⅱ類單點(diǎn)故障模式的產(chǎn)品，在單機(jī)生產(chǎn)制造過程、彈（箭）總裝過程或靶場(chǎng)操作過程中設(shè)置了強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)，由設(shè)計(jì)人員對(duì)加工、裝配、檢驗(yàn)或防護(hù)等工序進(jìn)行檢查確認(rèn)，對(duì)確認(rèn)結(jié)果給出量化結(jié)論，確保質(zhì)量和可靠性關(guān)鍵環(huán)節(jié)受控。

二是量化螺栓擰緊力矩和防松措施。

針對(duì)型號(hào)研制和飛行試驗(yàn)中暴露出的連接螺栓擰緊力矩不足問題，總體部成立了量化螺栓擰緊力矩專題小組，針對(duì)彈（箭）連接螺栓擰緊力矩量化控制工作進(jìn)行深入攻關(guān)，分3個(gè)階段推進(jìn)螺栓擰緊力矩量化控制工作。第一階段為全面梳理彈（箭）連接螺栓使用情況；第二階段為對(duì)復(fù)雜部位連接螺栓進(jìn)行試驗(yàn)和理論分析，結(jié)合實(shí)測(cè)力矩要求、理論分析和試驗(yàn)結(jié)果，確定復(fù)雜部位螺栓擰緊力矩；第三階段為制定彈（箭）螺栓連接擰緊力矩標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和擰緊力矩?cái)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。目前，第一階段工作已完成，第二階段工作正在穩(wěn)步推進(jìn)。

圖2 生產(chǎn)操作量化控制示意圖

三是采用MindManager輔助靶場(chǎng)操作流程管理。

靶場(chǎng)操作是彈（箭）發(fā)射前的最后一環(huán)，其工作質(zhì)量直接影響飛行成敗。為實(shí)現(xiàn)靶場(chǎng)操作的精細(xì)化、規(guī)范化管理，杜絕操作不到位、確認(rèn)不到位、判讀有遺漏的情況出現(xiàn)，“長(zhǎng)征”二號(hào)丙型號(hào)隊(duì)伍組織各系統(tǒng)實(shí)施靶場(chǎng)操作全過程表格化管理，并借助MindManager軟件輔助靶場(chǎng)操作流程管理，對(duì)靶場(chǎng)每日工作項(xiàng)目按表格化進(jìn)行確認(rèn)，保證了各項(xiàng)工作操作到位、確認(rèn)到位。

（4）測(cè)試比對(duì)量化控制

為有效控制型號(hào)飛行試驗(yàn)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，總體部組織各型號(hào)隊(duì)伍對(duì)產(chǎn)品從制造、驗(yàn)收到測(cè)試的全過程關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，以有效發(fā)現(xiàn)超差、臨界、超包絡(luò)、跳變等異常情況，并及時(shí)采取控制措施?！伴L(zhǎng)征”三號(hào)甲型號(hào)隊(duì)伍通過對(duì)靶場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致判讀比對(duì)和包絡(luò)分析，發(fā)現(xiàn)了一級(jí)助推尾艙內(nèi)空氣溫度參數(shù)與實(shí)際環(huán)境溫度不符等3個(gè)問題，通過認(rèn)真查找問題原因，采取了針對(duì)性措施，確保了產(chǎn)品質(zhì)量。

三、后續(xù)工作

為全面實(shí)現(xiàn)型號(hào)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性關(guān)鍵環(huán)節(jié)的量化控制，總體部后續(xù)將重點(diǎn)開展以下工作：

一是貫徹落實(shí)“三個(gè)進(jìn)行到底”要求，全面推進(jìn)螺栓擰緊力矩量化控制工作，實(shí)現(xiàn)連接螺栓100%的進(jìn)行量化擰緊力矩分析或有防松措施控制，并形成量化力矩標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

二是以技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別與控制為主線，有針對(duì)性地系統(tǒng)梳理質(zhì)量與可靠性控制方法，研究提出量化控制點(diǎn)、控制方法和控制手段，形成技術(shù)手冊(cè)或指南。

實(shí)踐證明，量化控制是將型號(hào)研制質(zhì)量控制工作向精細(xì)化、規(guī)范化、流程化和表格化方向推進(jìn)的有力抓手，是加強(qiáng)和規(guī)范型號(hào)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性工作的重要手段。在上級(jí)單位的領(lǐng)導(dǎo)下，中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院總體設(shè)計(jì)部已在型號(hào)研制中全面推進(jìn)量化控制工作，并取得了很好的效果。后續(xù)，總體部將繼續(xù)加強(qiáng)量化控制方法研究和手段建設(shè)，狠抓型號(hào)研制的全過程量化控制，不斷提升總體設(shè)計(jì)和技術(shù)抓總能力，確保型號(hào)任務(wù)圓滿成功。