環境實驗室過程質量量化控制方法

◆龔晶晶 李 波 徐慶波/ 文

一、引言

航天產品需要在實驗室環境下開展環境模擬試驗以考核產品設計是否滿足使用要求，是提高產品可靠性的重要手段。環境試驗過程實施的質量直接影響產品環境試驗驗證的有效性，對產品質量保證具有重大的影響[1]。中、大型實驗室存在試驗類型多、項目多、涉及的試驗設備和試驗人員多、環境試驗管理工作復雜等情況，給環境試驗過程質量控制帶來了很大的壓力。

環境實驗室按照CNAS-CL01建立了質量管理體系，實現對試驗質量的有效控制，其中對試驗實施過程質量控制廣泛采用質量監督的方式[2,3]，但是質量監督方法不夠明確，尤其是不易量化。為此，本文基于航天產品量化控制方法[4]，提出了對試驗實施過程的各個環節進行質量控制的方法。

二、過程質量量化控制方法提出

過程質量量化控制是指采用量化控制的方法使過程滿足規定的質量要求，這里的過程主要指工作環節。量化控制基于具體量化要求，實施過程量化記錄，開展量化分析評價，形成量化反饋的持續改進的工作機制[4]。應用量化控制這一機制對試驗過程實施質量控制，將試驗控制過程盡可能的“程序化、規范化、表格化”[5]，如圖1所示，主要有以下步驟：

1．識別量化控制的對象，這里是指過程；

2．建立量化控制的模型，包括確定量化控制要素和明確各要素的量化控制要求；

3．基于量化控制模型實施量化控制，填寫量化過程記錄；

4．對量化過程記錄進行分析評價，形成分析結果；

5．反饋分析結果，持續改進量化控制模型。

建立量化控制模型是過程質量量化控制的關鍵環節。一旦建立了正確的量化控制模型，就能依據該模型實現過程質量的良好控制。同時，模型建立過程是一個持續改進的過程，需要根據模型的實施情況不斷修正。

圖1 過程質量量化控制方法

三、過程質量量化控制模型定義

（一）過程質量控制要素

過程質量是指過程符合要求的程度。過程質量控制的方法是在恰當的節點進行過程結果與要求的比對驗證，以保證實際過程不偏離給定的要求。過程質量控制要素包括：流程、過程、要求、檢查以及記錄，為便于描述，采用字符表示為

式中，QCP表示過程質量控制；Ui表示控制單元；Pi表示過程；Di表示要求；Ci表示檢查；Ri表示記錄。

公式（1）中，過程質量控制由n個控制單元組成；公式（2）中，控制單元由過程、要求、檢查以及記錄組成，過程是控制的對象，要求是控制的目標，檢查是控制的方法，記錄是檢查執行的證明。

（二）控制要素的量化形式

要實現過程質量的量化控制，需要對各個控制要素進行量化，且量化后應容易實施。量化是質量管理的具體化，是過程控制分解到一定程度或能夠數字化表述的過程，常使用的量化形式有流程圖、表格化記錄、數字化指標等[4]。這里針對各個控制要素，分析其特點，給出建議的量化要求，結果見表1。

表1 過程質量控制要素量化要求建議

（三）過程質量量化控制模型

過程質量量化控制模型采用含執行次序的量化的過程質量控制要素組合來表達，包括量化控制單元及其執行流程，其中，量化控制單元用控制要素及其執行方式共同表達，如圖2所示。

圖2 過程質量量化控制模型

圖2的a中，各個量化控制單元按照給定的流程串聯執行。圖2的b中，在過程工作完成后，對比過程的要求進行檢查。如果過程符合要求，則該過程結束進入下一過程；如果過程不符合要求，則重新啟動過程，或停止過程并報告故障。檢查結束后，不論過程是否通過，均應留下記錄。

四、環境試驗過程質量量化控制模型建立

（一）環境試驗過程質量控制單元確定

指根據環境試驗實施過程中承擔的任務，識別影響過程質量控制的環節。環境試驗實施過程中的主要任務為：根據試驗條件，操作試驗設備，記錄設備過程數據，編制試驗報告，但并不參與產品測試，工作內容及流程見圖3。試驗條件由委托人提出；試品放置和測試裝置安裝也由委托人完成；其余由試驗人員完成。

在環境試驗過程中，質量控制重點是保證給定的環境試驗條件正確地施加在產品上。從圖3可以看出，影響環境試驗過程質量的主要環節包括：試驗設備選擇、試品放置、測試裝置安裝、試驗條件設置以及試驗設備運行。采用公式（1）表示：

式中，U1為試驗設備選擇；U2為試品放置；U3為測試裝置安裝；U4為試驗條件設置；U5為試驗設備運行。

（二）環境試驗過程質量控制要素及量化

在識別公式（3）各控制單元的基礎上，按照公式（2）確定控制單元的控制要素，同時參考表1對各控制要素進行量化，結果如表2所示。

（三）環境試驗過程質量量化控制模型

圖3 環境試驗工作內容及流程圖

表2 環境試驗過程質量控制要素及量化形式

在圖2的基礎上，確定模型中各組成要素，即可建立環境試驗過程質量量化控制模型。根據圖3確定各控制單元的執行次序，表2中已經列舉控制單元的控制要素及量化形式。此外，考慮量化控制執行的有效性，將控制要素及量化形式固定在試驗文件中。由此建立的環境試驗過程質量量化控制模型，見表3。

表3 環境試驗過程質量量化控制模型

表3的流程運行結束后，對各項過程記錄進行分析評價，查找模型中存在的不足，形成反饋意見并不斷修正模型，直到模型完全滿足運行要求為止。

五、環境試驗過程質量量化控制模型應用

利用表3給出的模型，對溫濕度試驗進行量化控制，以“試品安裝環節”為例說明具體應用方法。

根據表3，在試品安裝環節采用的控制流程為：按照試驗大綱要求放置產品；目視檢查試品放置是否滿足要求；如果不滿足，重新放置；如果滿足，進入下一流程；流程完成后，在設備檢查表中填寫試品放置檢查情況。形成的文件為：《溫濕度試驗規程》，包含試品放置要求、設備檢查表等內容。具體實施步驟如下：

1）在產品技術條件中給出測試裝置安裝的方法，包括產品測試設備的安裝，如測試設備名稱及精度、測試設備連接圖；

2）在《溫濕度試驗規程》中提出量化的要求，如測試設備連接符合測試設備連接圖、測試設備精度不應低于試驗條件允許誤差的1/3、溫度傳感器的放置位置等；

3）采用目視方法進行檢查，比對測試設備和傳感器的安裝是否與《溫濕度試驗規程》中的要求一致；

4）檢查完成后，填寫設備數據記錄表，如產品控溫方式、傳感器安裝位置、是否拍攝設備連接和傳感器安裝的照片等。

在模型執行結束后，對各環節的過程記錄進行分析。在試驗設備運行環節發現在1個月內發生了5起測溫不準確的問題，分析主要原因是傳感器選用不合理。因此，對原有模型的測試裝置安裝環節進行了修正，在控制要素“要求”中增加了“傳感器適用性檢查及傳感器選用標準”相關內容。模型修正后，測溫不準確問題的發生頻數下降至2個月1起，實現了試驗過程控制質量的顯著提升。

六、結束語

應用過程質量量化控制的方法，對影響試驗過程質量的要素進行了量化，包括控制流程、過程依據、目標要求及過程記錄等，有效規范了環境試驗流程和各流程的工作內容。而流程中每個過程結束后進行檢查的方式能有效暴露質量問題，通過質量問題閉環，能保證環境試驗過程質量。提出的過程質量量化控制模型，也適用于與環境試驗過程相似的生產過程和調試過程。形成的溫濕度試驗過程質量量化控制的文件，在對各控制要素的量化內容進行適應性修改后，也可應用在真空試驗和振動試驗中。此外，文中建議的過程質量控制要素的量化形式，還需要結合模型執行的實際情況不斷豐富。

參考文獻

[1] 金恂叔.論航天器的環境試驗和可靠性[J].中國空間科學技術，1997（05）:35-42+55.

[2] 李娜.淺談實驗室內部質量控制方法[J].山西冶金，2017,40（05）:121-123.

[3] 陸旭先，王德智，張丹，孫澤輝.實驗室內部質量控制的方法及范圍[J].品牌與標準化，2010(06):121-123.

[4] 中國運載火箭技術研究院.航天型號量化控制手冊[M].2012.8.

[5] “程序化、規范化、表格化”質量控制方法的研究與應用[A].中國電子學會可靠性分會.2008:5.