航天創新型產品外包質量管理探究與實踐

◆湯樹人 朱 胤 黃莉蘋 陳寶東 / 文

航天創新型產品外包質量管理探究與實踐

◆湯樹人 朱 胤 黃莉蘋 陳寶東 / 文

面對航天產業日新月異的發展，產品外包已經成為優化資源配置、提高核心競爭力的有效方式。但近年來航天外包產品質量問題居高不下，成了瓶頸問題。對此，本所在標準層面、策略層面和操作層面探索了航天創新型產品外包全局策劃、風險控制和進度控制三個方面的控制方法，并結合載人航天空間交會對接工程等相關創新型外包產品的研制開展工程實踐活動，獲得了圓滿成功，從而驗證了以上方法在航天創新型產品外包管理控制上具有一定的普適性和推廣價值。

航天；創新型；產品外包；質量管理

1 概述

世界經濟一體化、全球化的發展趨勢，使企業尋求高效、經濟的方式，去優化資源配置，提高核心競爭力。而外包能夠利用企業外部既有專業團隊資源完成項目開發，省去了自建團隊培養和技術積累投入，具有降低研發成本并縮短上市時間的優點。國外權威機構調查顯示，外包平均可以為企業降低約9%的成本及15%的研發周期，且能提升約15%的產品質量。因此，產品外包快速發展，并成為很多企業獲取競爭優勢的戰略舉措。與此同時，如果對外包缺乏有效的管理，也可能帶來諸多問題。比如航天領域，據2011年至2015年質量與可靠性信息系統中數據顯示，在已歸零的1569個質量問題中，外包供方責任質量問題有1012個，占比高達64.5%。為此，我們開展了航天創新型產品外包質量管理的探究，并結合載人航天空間交會對接工程等相關外包產品的研制開展工程實踐活動。

2 航天產品外包分類及管理要素

2.1 航天產品外包分類

各個行業對于產品外包的分類各不相同。就航天產品而言，按照所涉及產品層級，可以分為系統級、分系統級、單機和部組件級外包；按照常用的分類方法，也分為整體外包、生產外包和工序外包。引述定義如下：

整體外包：指外包方只提供研制任務書（含技術要求），由供方實施產品的研制、生產和交付；

生產外包：指外包方提供設計圖樣、技術文件，由供方編工藝并實施產品生產、交付；

工序外包：指外包方提出工序加工要求，由供方實施工序加工和交付。

2.2 航天產品外包評價管理要素

任何形式的產品外包都是基于合作，而且是一個雙向過程，也就意味著彼此之間將存在著不確定性。據統計，超過30%乃至40%的外包，是以失敗告終。歸結失敗原因有：合作雙方戰略需求和目標不一致，合作中問題和矛盾難以調和等。因此，為盡可能降低產品外包風險，需要對外包方進行評價和篩選。按照日常工業品對外包評價的管理要素有：外包商規模、研發能力、生產加工、質量控制、成本控制、后期服務等。對于航天而言，類似以上進行評估，但對各項目的評估權重大有不同，比如一般而言，由于航天產品的小批量研制狀態，使得對成本控制要素關注度較低。而對于不同的外包種類，側重點也大有不同，比方對于整體外包而言，側重于對外包方研發能力的評估；對于生產和工序外包而言，側重于對外包方質量控制能力的評估。因此，在對外包商評價方面，需要以目標和最終的期望結果為導向，對不同的側重方面設置合適的評價指標權重，才能盡可能的去保障，獲得滿足預期的外包產品。

3 航天創新型產品外包質量管理方法

由于航天產品在蒼茫太空中需要面對失重、真空、輻照、高低溫等環境，且以現今技術能力或經濟可行性，暫時難以對其進行維修維護，因此要求其具有高可靠性，使得航天產品即便具有類似的工業制品，一般也需要進行工程技術層面的創新。此外，航天總體級產品無論是運載火箭、飛船還是衛星，均涉及諸多領域和專業，單機、部組件產品規格型號繁多，也進一步提高了外包產品的管控難度。就此，在研習相關標準規范和文獻資料基礎上，就標準層面、策略層面和操作層面，探索可資航天創新型產品外包管理控制的普適性方法，并梳理如下。

3.1 全局策劃，PDCA法

在航天創新型產品外包管理控制方法標準層面上，國軍標《質量管理體系要求》是基礎。在其引言中，大篇幅描述了“過程方法”，并著重指出了：PDCA法可用于所有過程；PDCA模式簡述為：P——策劃（根據顧客的要求和組織的方針，為提供結果建立必要的目標和過程）、D——實施（實施過程）、C——檢查（根據方針、目標和產品要求，對過程和產品進行監視和測量，并報告結果）、A——處置（采取措施，以持續改進過程績效）；以及基于PDCA法的“以過程為基礎的質量管理體系模式”。

圖1 基于研制流程的航天創新型產品外包過程全局策劃

在航天創新型產品的外包質量管理中，尤其應將質量督察重心前移，關注產品策劃；就此，按照PDCA法，以研制流程為主線，側重于產品實現過程，開展全局策劃，如圖1。據此，產品發包方可以立足于全局，對外包產品研制過程開展設計評審、生產評審、試驗評審以及交付評審等，從而形成有效的關鍵節點過程控制。此外，發包方同樣可以運用PDCA法，加強對外包產品的技術風險分析，識別關鍵特性和風險點，并在外包產品保證要求中設置相應的監督檢查環節，以確保全局策劃的最終實現。

3.2 風險控制，內因控制法

在航天創新型產品外包管理控制方法策略層面上，就是注重外包產品的質量風險，且這質量風險有來自外部和內部兩個方面。來自外部的方面，簡單地說，就是產品外包合同簽訂后，外包方人、機、料、法、環等方面存在的風險。就此而言，凸顯了外包供方選擇的重要性，相關的選擇標準和方法也應運而生，比如較粗糙的定性篩選法，以及定性與定量分析相結合的多因素決策分析法——層次分析法（簡稱AHP）。層次分析法由美國運籌學家托馬斯-賽蒂提出，其優點是通過層次分析，量化對比主客觀因素，以邏輯方式評分并衡量，可操作性強；因此被諸多經濟學家、管理學家和社會學家廣為應用。但層次分析法所獲得的結果會受限于即有的外包供方，因此為擴大可選范圍，通常定性分析法與層次分析法結合使用，對外包供方篩選評估。

然而，在對外包供方篩選評估過程中，所涉及到的發包方內部的因素，就決定了產品的外包風險。尤其，發包方內部主管人員的大局觀、溝通協調能力，以及必備的技術水準，將很大程度上影響著外包產品的成敗。因此，抓好內部的“選人用人”環節，是控制好外因的源頭；尤其，對于具有一定創新性和挑戰性的外包產品研制而言，更是如此。

3.3 進度控制，排憂解難法

圖2 外包產品研制進程甘特圖

在航天創新型產品外包管理控制方法操作層面上，除了產品本身的質量風險外，也常面臨著進度控制的風險。對此，參照狹義可靠性定義是指產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力，來類比評價外包產品的研制，凡進度延期的，均不屬于可靠的范疇。就此，外包產品研制進度控制成為工程項目管理的一大內容，諸多專家學者也設計了進度安排表、關鍵路線法、里程碑管理法、定額管理法、項目責任圖、甘特圖等等方法，以期對產品研制進程進行有效的控制。

按上述各研制進度控制方法，只要外包產品管理者具有責任心，按部就班定期、不定期地去了解外包方研制情況，當不難發現外包方實際研制進度與計劃的偏差，比如圖2所示產品組裝測試，從2月下旬開始，到3月中旬可能還不見進展，背后原因是什么？是組裝測試有問題，還是測試工裝沒投產，還是外包方在等待合同款到位等等，都值得發包方管理者去深入了解，并予以協調解決。與此同時，為保證外包產品研制進度后墻不倒，還需要協調各方適時修改研制流程和計劃，比如圖2所示，為了趕回組裝測試所延誤的時間，就需要考慮原本串行的ABC三項試驗，能否并行開展；并在AB兩項試驗具備并行開展的條件下，積極協調準備，從而實現對外包產品研制進度的有效控制。

4 航天創新型產品外包質量管理實踐

按上述航天創新型產品外包管理控制方法，以國軍標質量管理體系要求強調的PDCA法為指導，開展了一系列航天創新型產品外包質量管理實踐活動，并在空間對接機構環失衡傳感器、在軌服務電氣液路浮動斷接器以及可更換模塊系統等外包產品的研發中，取得了良好的效果。就此，參照基于研制流程的，航天創新型產品的外包過程全局策劃，按照設計、工藝生產、測試試驗三大流程模塊，舉例描述。

4.1 設計環節：內外兼顧、求同存異

按照國軍標質量管理體系要求4.1總要求規定：“組織如果選擇將影響產品符合要求的任何過程外包，應確保對這些過程的控制”。因此，作為創新型產品外包責任人，就需要抓好外包產品設計源頭。對于電氣液路浮動斷接器此類生產外包產品而言并不存在該問題，但對于整體外包的創新產品，就尤其應當注意做到內外兼顧、求同存異，力求分析到位、尊重事實，即確保產品滿足預期要求，又能與外包方和諧相處。比如新型環失衡傳感器研制：面對擅長旋轉開關研發的某所，參照國外成功的圖3A方案，所研制產品出現整批次失效問題，就需要眼睛向內，進行指標需求分析，實事求是降低并無必要的觸發精度指標；面對無所旋轉開關研發經驗的某廠，對所提交的利用其擅長的微動開關技術設計的圖3B方案，需要尊重外包方的勞動成果，并循序漸進的引導其向A方案靠攏；并在分析產品預期結果能滿足要求、可控的前提下，不迷信于A方案，求同存異中，按圖3C方案快速推進外包產品研制，進而按節點完成產品投產并一次性通過鑒定試驗，并最終在截至目前，我國載人航天空間交會對接工程的歷次飛行試驗中均獲得了成功驗證。

4.2 工藝生產：注重過程、識別風險

圖3 環失衡傳感器方案示意圖

航天創新型產品的研制，細節決定成敗，這也深刻體現在工藝和生產過程中，尤其對于需要扶持在某一方面并無太多經驗積累的廠家，進行新型產品的研發，更需要對其工藝和生產過程，進行細致的觀察和了解。就如按照C方案成功研制環失衡傳感器的某廠，原本專業于微動開關產品研制，但并無民品/軍品旋轉開關類傳感器開發上市，因此廠內也沒有旋轉角度測量的專用設備。對此，在后續環失衡傳感器研制跟產過程中，關注到外包方設計師進行環失衡傳感器精度調試，參照圖3C方案，傳感器殼體由夾持體固定，傳感器右側出軸與機床上拆下借用的分度頭夾緊后調試精度，但夾持體與機床分度頭無任何連接。就此可以想見，并不強健的環失衡傳感器出軸，由了解其狀態、謹慎操作的設計師調試，憑手感控制夾持體與機床分度頭間同軸度，能夠避免傳感器受損；但換其他人員以此簡陋設備調試，難保產品不受損傷。對于該風險點，向相關方提出了補正意見；若能積極補正，則可以避免后續所交付的產品，批次性出現同軸度偏差大，不能裝機的問題。就此，為盡可能避免航天產品發生質量問題，需要體系的保證，切實貫徹國軍標質量管理體系中“保障資源”，“全員參與”及“持續改進”的要求。

圖4 環失衡傳感器實物圖

4.3 測試試驗：疑難雜癥、支持解決

按照國軍標質量管理體系要求，規定了“組織確保對外包過程的控制，并不免除其滿足所有顧客要求和法律法規要求的責任”，意味著發包方需要對外包產品負終極責任，也即要求外包產品責任人對其研制過程中的疑難雜癥，予以支持解決。就此，舉例環失衡傳感器的測試試驗工作：如圖4環失衡傳感器，在外包方設計師完成首批0706001F～0706004F四臺產品生產裝配調試后，測試傳感器觸發精度均明顯優于指標要求；但次日檢驗復測四臺產品觸發精度均出現較大偏差，且有三臺產品測試值不滿足指標要求。

就此，為保進度飛赴現場問題定位排查，聽取外包方在環失衡傳感器總裝觸發精度調試前后的所有操作后，分析指出：傳感器主體結構——聚酰亞氨基體加工應力釋放發生微變形，導致電刷位移，或是產品隔日觸發精度變差的原因。因為了解到傳感器在觸發精度調試后，為提高產品抗震性能，對固定電刷的螺釘點膠防松處理，且采用環氧樹脂，故點膠后置于50oC～60oC的烘干室烘焙8～24小時固化。對此，制定措施為環失衡傳感器在總裝裝配前，對機加工的聚酰亞氨基體等非金屬零件，均進行去應力處理。經0706005F～0706006F兩臺產品試驗，相比此前四臺產品在樣本方差方面大幅降低47.4%；隨后固化以上措施，保障了后續環失衡傳感器的產品質量穩定、可靠，并成功通過了從2011年11月3日神舟八號與天宮一號我國首次實現空間交會對接，到2016年10月19日神舟十一號與天宮二號的歷次空間飛行試驗驗證。

5 結束語

面對航天產業日新月異的發展，通過產品外包的方式，提高研發效率和競爭力，成是必由之路。在此過程中，面對著外包產品質量問題居高不下的現狀，需要發包方按照國軍標質量管理體系要求，落實領導作用、全員參與，并持續改進等八項質量管理原則，加強全局策劃；在風險控制層面上，抓好“選人用人”這一足以影響外因的內在源頭；并在進度控制上，關注各個計劃節點的實現情況，并主動為外包方排憂解難，以實現與供方互利的關系；最終在預定的研發周期和經費下，提高航天創新型外包產品研發質量和一次成功率。

（略）

（作者單位：上海宇航系統工程研究所）