齊 磊，儀曉紅，趙 影，閆莉莎

（航空工業洪都，江西 南昌，330024）

0 引言

航空產品在研制、生產、試驗、試飛及使用全壽命期內各個環節均存在潛在的風險，開展風險管理可有效識別風險源，分析風險可能性及后果嚴重性，并按風險評價指數進行排序，對不可接受風險采取控制措施，消除或降低潛在風險。

1 風險及風險管理的定義

風險，是指某種特定危險事件（事故或意外事件）發生的可能性與其產生后果的組合。GB/T 19000-2016《質量管理體系基礎和術語》對風險的定義，風險是指不確定性的影響，并解釋影響是指偏離預期，可能是正面的或負面的。GJB 5852-2006《裝備研制風險分析要求》對風險的定義，風險是指在規定的技術、費用和進度等約束條件下，對不能實現裝備研制目標的可能性及所導致的后果嚴重性的度量。從風險的定義可以看出，風險總是客觀存在的，無論是否認識它、相信它、記載它，風險并不隨人的意愿而改變。也就是說只有了解風險、管理風險，并使風險降低至可以接受的程度，才能使未來的時間出現有利的結局，也就是通常我們說的“風險管理”。

風險管理，是指在降低風險的收益與成本之間進行權衡，并決定采取何種措施的過程。航空產品風險管理，是指對航空產品在研制、生產、試驗、試飛及使用全壽命期內可能遇到的風險進行規劃、評估、處理、監控的過程，以保證出現有利結局的技術和科學手段，也即應付風險的行動或實際做法。從風險管理過程來看，其核心是風險分析。

2 風險分析的內容、步驟和方法

2.1 風險分析的內容

風險分析的目的是識別和分析航空產品在研制、生產、試驗、試飛及使用全壽命期內可能遇到的風險，綜合考慮風險概率和后果，并根據確定的風險等級進行處理。

2.2 風險分析的步驟和方法

風險分析一般包括三個步驟：即風險識別、風險發生的可能性及后果嚴重性分析和風險排序，風險分析過程見圖1。上述三個步驟需交叉并行開展，例如在風險識別的過程中也要進行相應的風險分析，對識別出的所有風險源也要進行初步排序，以便確定哪些是需要進一步分析的風險。

圖1 風險分析過程

2.2.1 風險識別

1）風險識別的定義

風險識別是對航空產品在研制、生產、試驗、試飛及使用全壽命期內可能遇到的風險，特別是對關鍵技術、關鍵及特殊過程等開展分析，從而識別和記錄風險源的過程，即確定風險源。識別風險源是風險分析的基礎，風險源包括技術風險、進度風險和費用風險的判據；相似產品的經驗、教訓及有關數據；工程模型、樣機研制及試驗結果或預測數據；其它可用的信息；專家意見等。

2）風險識別的方法

風險識別最便捷的方式是參考其它產品研制過程中已獲取的經驗和教訓，亦可以采取頭腦風暴、專家會議等方式，對與會者提出的意見經過整理、歸納，反復討論發現并識別存在的風險環節，形成風險源清單，作為風險識別的輸出。

3）風險識別案例分析

選取某航空產品轉軸零件加工過程作為風險分析案例，該零件是連接某型飛機平尾與機身的主要受力件和關鍵件，其加工過程難度大、質量難以控制，特別是其疲勞耐久性、可靠性將直接影響飛行安全，對其開展風險分析并對所識別的風險源進行控制，是提高零件質量、確保安全的有效途徑。

該轉軸零件材料采用30CrMnSiNi2A高強度鋼，熱處理要求為σb=1665±100MPa，其主要包括車銑、磨削等機械加工過程，回火、淬火、電鍍、除氫等特殊過程，轉軸零件加工流程見圖2（綠色區域為機械加工、紅色區域為特殊過程），整個加工過程控制中存在不同等級的風險源。

針對轉軸零件加工過程，采取頭腦風暴及專家會議的方式進行討論，車銑、磨削、回火、淬火、電鍍、除氫過程控制均會影響最終零件質量，即相關過程是所識別的風險源，對風險發生的原因及可能導致的后果進行評估確認，形成風險源清單，見表1。

圖2 轉軸零件加工流程圖

表1 風險源清單

2.2.2 風險發生的可能性及后果嚴重性分析

1）風險發生的可能性及后果嚴重性分析的定義

風險發生的可能性及后果嚴重性分析是對識別出來的風險特別是重大風險進一步分析，確定每一個風險事件發生的可能性，判定后果嚴重性和關鍵過程對預期目標偏離的程度。

2）風險發生的可能性及后果嚴重性分析的方法

風險評價指數法：由熟悉產品每個風險區及產品分解結構的專家，在進行風險識別的基礎上，分析風險發生的可能性及其嚴重后果。

故障模式、影響分析及危害性分析（FMECA）：確定所有可能的故障，根據對每一個故障模式的分析，確定故障模式的影響，找出單點故障，并按故障模式的嚴酷度及其發生概率確定其危害性。

故障樹分析（FTA）：是一種邏輯關系因果圖，描述系統中各種事物直接的因果關系，將擬分析的重大風險作為“頂事件”。“頂事件”的發生是由于若干“中間事件”的邏輯組合所導致，“中間事件”又是由各個“底事件”邏輯組合導致。這樣自上而下地按層次進行因果邏輯分析，逐層找出風險發生的必要而充分的所有原因和原因組合。

可靠性預計：根據以往積累的信息，運用自下而上綜合的方法對未來產品的可靠性進行預先計算的過程。

建模與仿真：通過計算機或實體上建立系統的有效模型，虛擬地復制產品或過程，并在獲得和易于操作的真實環境中模擬這些產品或過程。

3）風險發生的可能性及后果嚴重性案例分析

因本文選擇的轉軸零件是連接某型飛機平尾與機身的主要受力件和關鍵件，其疲勞耐久性、可靠性不滿足要求可能造成飛機平尾失效，平尾失效即無法控制飛機俯仰姿態，將直接影響飛行安全，導致災難性危害，故不采用FMECA方式開展分析，而采用FTA開展分析。

轉軸零件疲勞耐久性、可靠性不滿足要求的原因是轉軸零件斷裂，故以轉軸零件斷裂為“頂事件”建立故障樹，見圖3。轉軸零件斷裂可能因S1原材料選用不當、S2加工過程控制不到位兩個原因導致，而S2加工過程控制不到位可根據轉軸零件加工過程，存在S21機械粗加工工藝控制不到位、S22高溫回火工藝控制不到位、S23等溫淬火工藝控制不到位、S24機械精加工工藝控制不嚴、S25磨削工藝控制不到位、S26消除應力回火工藝控制不到位、S27電鍍工藝控制不到位、S28除氫工藝控制不到位8個“底事件”組成。針對9個“底事件”逐項開展分析，對其發生可能性及后果嚴重性進行評估。

圖3 故障樹

S1原材料選用不當：轉軸零件設計時已充分考慮其受力情況，并進行了強度計算及靜力試驗考核，其風險發生可能性為不可能，但導致的后果是嚴重的。

S21機械粗加工工藝控制不到位：機械車銑是成熟、簡單工藝、自動化操作，零件生產前均已通過了軟件仿真及試切，其風險發生可能性為極少。若零件超差、燒蝕將會進行審理，不滿足要求的將予以報廢，故導致的后果是輕微的。

S22高溫回火工藝控制不到位：高溫回火有嚴格的工藝標準，但可能存在過程控制不符合標準的風險，造成應力消除不徹底，其風險發生可能性是有時，但后續加工過程還有一次回火，可以進一步消除殘余應力，故其導致的后果是輕微的。

S23等溫淬火工藝控制不到位：淬火工藝有嚴格的工藝標準，但可能存在過程控制不符合標準的風險，造成零件強度不滿足要求，其風險發生的可能性是有時。零件設計時已充分考慮安全余量，強度略低不會造成危害性風險，故其導致的后果是輕度的。

S24機械精加工工藝控制不到位：機械車銑是成熟、簡單工藝、自動化操作，零件生產前均已通過了軟件仿真及試切，且機械精加工工序進刀量并不大，極不容易造成零件超差或燒蝕，其風險發生可能性為不可能，故導致的后果是輕微的。

S25磨削工藝控制不到位：轉軸零件加工過程中，共涉及2道磨削工序，第一道是精加工后磨削，保證零件表面粗糙度，其磨削量很小，不會對產品造成不可逆影響；第二道是對電鍍鉻層進行磨削，保證零件尺寸，磨削進刀量大、偏心及冷卻不足都將導致零件燒蝕，并產生內應力，其風險發生的可能性是有時。2道磨削工序后，雖都安排了去應力回火工序，但如果未有效去除零件內部殘余應力，將會導致零件開裂，故其導致的后果較嚴重。

S26消除應力回火工藝控制不到位：消除應力回火有嚴格的工藝標準，但可能存在過程控制不符合標準的風險，造成殘余應力存在，其風險發生的可能性為很可能，較小的殘余應力本身對零件影響不大，故其導致的后果嚴重性是輕度的。

S27電鍍工藝控制不到位：電鍍工藝本身有嚴格的工藝標準，即使過程控制不嚴，也僅對電鍍質量有影響，不會直接導致轉軸零件受損，其風險發生的可能性為極少，其導致的后果嚴重性是輕微的。

S28除氫工藝控制不到位：電鍍硬鉻不可避免的造成滲氫，溶入金屬的氫若沒能及時釋放出來，向金屬中缺陷附近擴散，原子氫在缺陷處結合成分子氫并不斷聚集，從而在巨大的應力作用下，使金屬發生裂紋。除氫是電鍍工藝后必不可少的加工過程，電鍍后除氫間隔時間，直接決定除氫的程度，其風險發生可能性為很可能，其導致的后果嚴重性是嚴重的。

2.2.3 風險排序

1）風險排序的定義

風險排序是對風險發生的可能性及其后果嚴重性的綜合量化結果進行排序，找出關鍵和重要的風險。除考慮綜合影響外，對于發生的可能性大或后果影響嚴重的風險應給予特別的關注。風險排序清單是風險處置的依據。

2）風險排序的方法

專家投票、會簽法：由風險分析專家組根據經驗對每個風險源進行投票或打分，投票或打分結果反饋至專家組，再開展第二輪投票或打分，反復迭代，直至專家組一致認可，獲得各風險排序。

兩兩比較法：專家組集體討論，將每個風險源兩兩比較，將比較結果進行矩陣運算，獲得各風險的排序。

風險評價指數排序法：對每個風險源進行排序，排序的過程是對風險進一步評價的過程，從風險發生可能性的大小及可能造成后果的嚴重性進行綜合度量。

3）風險排序案例分析

針對轉軸零件識別的風險源、風險發生可能性及后果嚴重性分析結果，開展風險評價指數量化排序，按照可能性1-5等級、嚴重性1-5等級，風險排序見表2，確定風險評價指數（R）。風險評價指數為嚴重性及可能性的乘積，乘積表示，指數越高風險越大，風險接受準則見表3，即當風險評價指數大于等于10，為不可接受風險。

表2 風險排序圖

表3 風險接受準則

針對轉軸零件加工過程，識別出所有潛在的風險源，并征求專家意見、利用故障樹開展分析，確定所有風險發生的可能性及后果嚴重性，按照風險評價指數結果，S28除氫工藝控制不到位屬不可接受風險，須采取控制措施，消除或降低潛在風險。轉軸零件風險排序結果見表4。

表4 轉軸零件風險排序結果

2.3 風險處置

GJB480A-95《金屬鍍覆和化學覆蓋工藝質量控制要求》中明確，為了減少零件鍍覆后的氫脆敏感性，凡抗拉強度大于或等于1050MPa的鋼制零件及技術文件規定除氫的其它零件，鍍覆后都應進行除氫處理，除氫處理一般是將零件加熱到150～200℃，持續3～23h。HB/Z 5072-1992《電鍍鉻工藝》，抗拉強度 σb大于1240MPa的金屬電鍍后除氫間隔時間應不大于4h，即電鍍后除氫間隔時間越大，除氫效果越不佳。

轉軸零件材料采用30CrMnSiNi2A高強度鋼，熱處理要求為σb=1665±100MPa，根據標準要求，轉軸零件除氫與電鍍間隔時間不得超過4h，也就是說除氫與電鍍間隔時間是風險控制的關鍵要素，零件電鍍前應充分考慮，確保電鍍后的零件能在4h之內進入除氫箱。

3 結語

本文在闡述風險管理過程及方法的基礎上，以轉軸零件制造過程為典型案例，詳述風險管理過程及風險管理結果應用，并提出，識別潛在風險、并采取措施的風險管理過程，對提升航空產品質量、降低成本具有重要意義。