型號技術風險全過程量化控制管理探索與實踐

李丹、崔亞鵬、李鐵麟 /中國運載火箭技術研究院

國內外航天領域，研制和發射任務中，大小故障不勝枚舉，輕則造成任務推遲，重則造成巨大經濟損失以及人員傷亡。航天型號研制是高科技、高風險項目，如果不對技術風險實施有效的量化控制管理，一旦出現質量問題，就有可能出現重大損失。近年來在航天重大工程研制高標準、高要求和持續高密度的任務發射形勢下，研制反復和任務失利依然存在，多次成功發射的背后仍存在對航天型號任務順利完成產生重大影響的質量問題。因此，對航天型號技術風險實施全過程量化控制管理具有十分重大的現實意義。

一、型號技術風險全過程量化控制管理實施概況

為適應新形勢下航天型號研制要求，某型號在技術風險控制上大力推進精細化管理以 “項目量化、流程量化、要求量化、過程量化、結果量化”為原則，著重從工作流程、管理原則、控制要素、方法途徑等方面，創新、策劃、組織和探索技術風險全過程量化控制管理。經過多年來的型號研制管理探索和實踐驗證，技術風險全過程量化控制管理逐步完善并得到持續改進和不斷固化，推進了適應于該型號技術風險控制特點的質量管理方法的跨越，技術風險全過程量化控制水平和能力得到了有效提升，為型號研制和發射任務連續成功奠定了堅實的基礎。

二、型號技術風險全過程量化控制管理流程和原則

管理流程圍繞風險管理規劃、技術風險分析與控制工作策劃、風險分析識別、分析與應對、風險監控、風險管理評審而展開。控制原則是方案階段圍繞“分析型號設計結果所形成的產品技術狀態是否會帶來后續不可接受且無法控制的風險”展開技術風險量化控制管理。初樣階段圍繞“設計成果不能有影響型號總體、系統方案顛覆的風險且各類接口驗證充分”展開技術風險量化控制管理。試樣階段圍繞“確保型號發射任務圓滿成功為目標，規避研制生產過程關鍵、重要環節控制不到位”展開技術風險量化控制管理。定型階段圍繞“型號研制生產過程技術狀態變化是否經過充分驗證和確認，產品質量是否穩定可靠”展開技術風險量化控制管理。轉階段前完成技術風險項目專項評審，并在后續階段的技術風險分析與控制策劃中明確前階段保留的項目和新增加的項目。轉試樣前、首飛試驗在出廠前應無I 類風險，對II 類風險有明確的量化控制措施。

型號將技術風險細分為技術風險（狹義）、設計質量風險、產品質量風險和工作質量風險。技術風險主要包括首飛、新技術、設計理論或技術方法不成熟等項目；設計質量風險主要包括單點、接口、新狀態、新材料、新環境、設計裕度、強制檢驗點、數據包絡、質量問題歸零及舉一反三等項目；產品質量風險主要包括關鍵件、重要件、關鍵特性、超差、偏離、代料、新單位、新設備、新材料、新工藝、外包質量控制點等項目；工作質量風險主要包括易錯、難操作、不可檢測、新流程、新崗位、新人員、新要求、四不到四到等項目。

三、型號技術風險全過程量化控制管理方法

1.細化技術風險類別和項目

型號將技術風險細分為技術風險（狹義）、設計質量風險、產品質量風險和工作質量風險。技術風險主要包括首飛、新技術、設計理論或技術方法不成熟等項目；設計質量風險主要包括單點、接口、新狀態、新材料、新環境、設計裕度、強制檢驗點、數據包絡、質量問題歸零及舉一反三等項目；產品質量風險主要包括關鍵件、重要件、關鍵特性、超差、偏離、代料、新單位、新設備、新材料、新工藝、外包質量控制點等項目；工作質量風險主要包括易錯、難操作、不可檢測、新流程、新崗位、新人員、新要求、四不到四到等項目。

2.拓展技術風險量化控制途徑

（1）技術風險量化控制途徑

加強各階段設計質量控制。綜合論證階段以確保方案合理可行為抓手，重點圍繞新技術、新材料、新環境等，對型號全壽命周期進行技術風險項目梳理并聯形成清單。研制初期以確保方案設計正確為抓手，結合故障模式與影響分析、故障樹、可靠性、接口匹配、地面試驗充分性等，對各類技術風險進行迭代分析，完善和細化技術風險項目。試樣研制階段以確保技術狀態正確、地面試驗天地一致性及地面試驗對飛行試驗驗證性為抓手，對技術風險進行再梳理、再分析，從項目優化和措施量化方面實施風險控制。

強化新技術和關鍵技術驗證。新技術、關鍵技術設計存在試驗驗證項目識別覆蓋不全、試驗環境條件嚴酷度不夠、關鍵的試驗驗證安排較晚等風險，易出現地面未發現問題，發射出現嚴重問題，甚至失利,或初樣沒有問題，試樣以及后期出現嚴重問題，研制工作出現大返工等。高度關注新技術、關鍵技術風險驗證，梳理出新技術、關鍵技術風險項目，形成清單。充分分析新產品任務飛行環境及極端工況，加強試驗矩陣和試驗工況設計，合理安排地面驗證試驗，選派經驗豐富的設計力量參與設計，請同行專家復核并閉環落實。

（2）設計質量風險量化控制途徑

嚴格技術狀態管理。通過必要的分析和試驗驗證判定技術狀態更改的必要性，并對技術狀態更改的必要性、正確性和可行性及更改帶來的影響進行全面、系統的論證，明確提出更改理由，在充分論證的基礎上準確識別和明確技術狀態更改類別。重點對狀態更改的測試覆蓋性、可靠性和試驗驗證的充分性進行量化分析和確認。重要偏離、重要超差納入產品技術狀態變化的識別范疇，由設計師系統審查后形成偏離單或質疑單匯總表，提交型號技術狀態委員會批準。

細化單點故障控制。利用故障模式與影響分析、故障樹相結合的技術方法，采取自上而下識別、自下而上對識別結果確認的手段，對單點故障模式進行識別并列出清單；加強故障模式及其影響的全面性分析，特別是各級的集成分析和相互影響；加強消除單點故障的冗余措施的有效性分析和驗證；加強故障預案的有效性分析和驗證；加強專家技術復查和把關。有效消除和控制單點故障系統分析不透，單點識別不全，共因失效分析不夠，冗余措施無效，故障預案不細等方面的隱患。

量化飛行時序動作分析確認。以飛行時序動作為牽引，對每個動作或影響成敗的關鍵環節（項目）的輸入條件、輸出結果、設計指標及滿足情況、設計余量、可靠性措施、環境及相關影響、試驗驗證或仿真計算分析以及人員情況進行系統梳理，查找需要分析和確認的問題，形成型號飛行時序動作分析與確認表。按照“時域風險、空域風險、差異性風險、影響域風險、環境適應性風險、裕度風險”等分析原則，對每個時序動作和項目采取的各類保障措施進行分析確認。通過審查確認等方式，提出需要進一步確認的新風險，實施設計改進和風險控制。

細化產品成功包絡線分析和確認。從關鍵特性識別、關鍵特性耦合分析、構建關鍵特性模型、過程數據采集、構建包絡線、包絡分析及結果判定、風險分析及閉環處理七個過程方面，量化成功包絡線分析方法，充分利用飛行成功或地面試驗驗證成功子樣的有效數據量化型號性能、工藝、材料、環境四類關鍵特性包絡線體系，開展數據比對分析，查找隱患和缺陷，對超包絡項目開展試驗旁證分析和裕度確認，控制風險。

（3）產品質量風險量化控制途徑

量化單點環節三類關鍵特性控制。全面識別Ⅰ、Ⅱ類單點故障模式并形成清單，設置設計、工藝、過程控制三類關鍵特性和強制檢驗點項目，明確三類關鍵特性和強制檢驗點要素，明確檢驗檢測方法和手段，以表格化形式對Ⅰ、Ⅱ類單點環節三類關鍵特性開展全過程量化確認。

加嚴借用產品過程控制。由于過程控制的量化要求沒有細化、對新任務的適應性風險分析不夠、檢測方法和手段滯后等原因導致借用產品經常發生低層次、重復性質量問題。對借用產品采取“再分析、再設計、再試驗”方式開展風險再確認，梳理薄弱環節形成風險清單。對以往大型地面試驗的數據進行再判讀、再分析、再確認，對借用產品強化環境適應性分析和補充驗證，對超產品設計工況和高工況使用的產品，開展產品可靠性增長，開展產品成熟度和星級評定，持續改進。

嚴控超差和讓步使用。在試樣及后續階段，關鍵特性、重要特性超差的產品，不允許使用。同一圖/代號產品發生過多次重復性超差的產品，不允許使用。讓步使用須開展產品質量風險分析并實施嚴格審批。對超差產品，由任務方、設計、生產單位協同配合量化糾正措施實施有效改進。對由于產品超差對型號研制任務造成影響的單位，停止對后續超差產品的處置和驗收，采取質量保證能力專項審查、綜合評價扣分、剔除合格供應商名錄等措施。

（4）工作質量風險量化控制途徑

加強“四不到四到”工作確認。對測試不到的項目，按“四不到四到”要求逆向追溯產品驗收、工序檢驗、工藝保證和人員保障過程可能存在的隱患和風險，進而提出控制措施，開展工作質量風險確認。針對不可檢、不可測產品的關鍵特性，研究制定設計改進措施或轉化檢驗、測試方式，將設計指標轉化為工藝指標，細化到零部組件尺寸、元器件、原材料具體參數等，制定具體的工藝量化措施，并采取多媒體記錄等手段進行間接保證。對于涉及Ⅰ、Ⅱ類單點故障模式的不可測產品，不允許出現不可檢現象，對不可檢項目通過產品實現過程的分步控制，變結果不可檢、不可測為產品實現過程的可檢、可測。

拓展“九新”質量風險確認。拓展“新流程”“新標準”“新要求”風險項目的分析。“新流程”重點關注研制生產中是否有新增的流程，是否有流程方面的變化，是否對流程變化不熟悉等。“新標準”重點關注上級頒布的新標準是否知曉、掌握和執行，是否按新標準對關鍵環節實施檢查確認。“新要求”重點關注是否清楚最新發布的質量管理要求，是否進行有效傳遞、培訓和落實。

結合故障樹再識別型號關鍵、重要及薄弱環節，形成技術風險工作重點。建立風險樹識別出型號技術、產品、操作、管理的各項細節和最小單元，確保各項風險得到全面暴露。依據各類風險的特點，針對技術、產品、操作、管理四類風險分別以技術成熟程度、過程質量控制、量化檢查確認、管理規范完善為抓手，明確20 項風險線索，量化20 項具體措施。

3.優化改進首飛任務風險量化控制

在首飛任務前以新技術、關鍵技術開展的技術風險工作基礎上，逐步提煉風險分析控制的方法經驗，優化改進首飛任務的技術風險全過程量化控制管理工作。從技術、產品、操作、管理四個方面和驗收、總裝、測試、發射四個環節進行全流程、全系統的首飛風險再識別、再分析、再控制。

結合故障樹再識別型號關鍵、重要及薄弱環節，形成技術風險工作重點。建立風險樹識別出型號技術、產品、操作、管理的各項細節和最小單元，確保各項風險得到全面暴露。依據各類風險的特點，針對技術、產品、操作、管理四類風險分別以技術成熟程度、過程質量控制、量化檢查確認、管理規范完善為抓手，明確20 項風險線索，量化20 項具體措施。

風險線索主要包括新技術、新材料、新環境、新狀態、設計裕度、Ⅰ、Ⅱ類單點、復核復算、關鍵操作、超差、偏離、測試覆蓋性、試驗充分性、四不到四到、五交集、產品實物狀態、質量問題頻發、流程不細、制度欠缺等方面。具體措施主要包括技術攻關、風險轉移、設計改進、裕度驗證、工藝試驗、標準操作、強制檢驗、回歸檢查、舉一反三、優選優配、細化流程、完善規章等方面。

依據上述工作方法，型號首飛任務共識別出幾十項風險。通過在首飛任務中有針對性的實施風險線索識別和量化風險管控措施，將風險降至最低，為首飛任務圓滿成功提供了有力支撐。

四、結束語

強化型號技術風險全過程量化控制管理，是適應當前新形勢與任務對航天型號研制新要求的需要，是航天重大工程和高密度發射任務面對未來迎接挑戰的需要，是進一步落實航天型號研制精細化質量管理的重要舉措。今后航天型號研制要大力加強、不斷創新和快速推進型號技術風險全過程量化控制管理，全面提升技術風險質量控制管理能力和水平，為履行富國強軍神圣使命貢獻力量。