故障樹分析方法在航天裝備合同履行風險管控中的應用

蒲希 /航天系統部裝備部軍事代表局駐北京地區第三軍事代表室

張文迪 /航天系統部裝備部軍事代表局

李琦 /航天系統部裝備部軍事代表局駐北京地區第三軍事代表室

隨著科學技術的發展，現代裝備指標性能需求不斷提高，系統復雜性大大增加，由此帶來研制難度、風險的增加。航天產品研制作為一個系統工程，具有規模龐大、涵蓋專業種類多、技術復雜、耗資大、研制周期長、質量與可靠性要求高等一系列特點，“事后救火”式的管理模式無法滿足當前航天領域的發展形勢和需求，應將風險控制工作前移，及早識別問題隱患，從而制定應對策略和實施糾正措施。故障樹分析（FTA）是風險識別的一種方法，采用樹狀圖將可能造成任務失敗的各種基本風險因素進行分析，分析過程邏輯清晰，分析結果系統直觀。

在早期擬制監管工作策劃時，雖然會從環境、管理、技術等維度分析產品過程質量管理和企業質量管理體系存在的風險因素，但是與裝備系統結合不夠緊密，更多的是通用風險識別，沒有充分考慮裝備本身的特性。識別過程中，雖然會依據各級系統故障模式、影響及危害性分析（FMECA）結果及所確定的關鍵、重要件（特性）確定管控項目，但該方法主要是以零部件等硬件為輸入的由局部到總體的單一故障模式，對于復雜系統以及受環境影響大的系統，在軟件錯誤、人員差錯等影響因子的分析上存在一定的局限性。

一、航天裝備合同風險管控現狀和存在的問題

航天裝備合同履行監管主要通過參加合同節點工作，對研制生產一線質量管理體系開展日常監督等方式實施，是由管理到發現問題的正向模式，在基于風險思維，以隱患問題為導向逆向地進行預防式管控方面還存在著不足。航天重大工程涵蓋的項目眾多，為確保工程項目全壽命質量監理工作的效率和效益，要突出重點、關鍵，以控制工程項目風險為主線，有效識別工程任務開展過程中的關鍵節點和關鍵過程。

在早期擬制監管工作策劃時，雖然會從環境、管理、技術等維度分析產品過程質量管理和企業質量管理體系存在的風險因素，但是與裝備系統結合不夠緊密，更多的是通用風險識別，沒有充分考慮裝備本身的特性。識別過程中，雖然會依據各級系統故障模式、影響及危害性分析（FMECA）結果及所確定的關鍵、重要件（特性）確定管控項目，但該方法主要是以零部件等硬件為輸入的由局部到總體的單一故障模式，對于復雜系統以及受環境影響大的系統，在軟件錯誤、人員差錯等影響因子的分析上存在一定的局限性。

二、故障樹分析在風險識別方面的優勢

FTA 是一種邏輯演繹法，廣泛用于分析系統的可靠性和安全性，使用圖形方式，表明系統故障和意外風險的源頭，并根據行業設備單元故障幾率對可能發生的故障風險進行定性和定量分析。1974 年美國原子能委員會發表了關于核電站危險性評價報告，大量有效地應用了FTA。采用FTA 分析行業主要風險因素及其產生的原因，進而針對性給予風險控制方案，對于行業風險防范起到積極作用，此方法在環境安全、海上船舶、建筑工程等領域的風險分析和研究均有應用。

采用FTA 分析進行風險識別時，將風險事故作為頂事件，反向推溯可能導致頂事件發生的其他事件，將其作為中間事件和底事件，并用邏輯門表示事件之間的聯系。具有以下特點：

一是提供了一種系統、規范的方法，用于分析系統中可能存在的各種因素。不僅包括設計缺陷、元件失效、軟件硬件因素，還包括環境因素、人為失誤等；不僅可分析由單一構件所引起的系統故障，也可以分析多個構件不同模式故障而產生的系統故障情況。因此，此方法能更好地適用于含有大量部件、具有多重功能與工作模式的復雜系統。

二是采用圖表呈現，層次清楚、因果關系明了。分析過程能夠對產品機理完成進一步梳理和認識，幫助判斷可能發生的風險模式和原因，這種“自上而下”構建事件樹的系統性風險識別方法，能夠直觀地表達出各層級風險點及其互相關系，不論是設計人員或是使用及其他第三方人員都容易理解和運用。通過對FTA 的分析審理和補充完善，使風險源的識別從點到線、由線到面，最后由面到整體。在風險評估過程中，因為梳理的若干風險點在整體層面有清晰的邏輯關系，所以可相對容易地檢查確認風險識別的全面性。

三是參照美國宇航局對于風險管理所提出的“識別、分析、計劃、跟蹤、控制、改進”持續循環控制。在產品研制生產早期預先開展風險評估相關工作，采取預防和糾正措施，并隨著技術狀態的變化，適時重復該過程，有助于及時發現并處置風險隱患，對于合同風險管控和產品的質量改進起到積極作用。FTA 因其具有較好的靈活性和維護性，可隨著產品技術狀態的變更及時做出相應的調整，適用于項目研制生產全過程風險分析。

四是對系統故障可做定性、定量分析。根據各基本事件的失效率分析頂事件發生的可能性大小，結合故障發生以后可能造成的危害，按風險輕重緩急確定工作對策。

三、應用FTA實施合同履行風險管控

FTA 應用于合同履行風險管控實踐的具體步驟如圖1 所示。

圖1 FTA應用于合同履行風險管控實踐的具體步驟

1.分析準備

通過充分熟悉資料、系統，做好故障樹分析準備工作。一方面確定需要進一步分析的風險問題頂事件集，風險頂事件可以是合同履行過程中可能發生的失效事件等異常情況；另一方面為導致頂事件發生的風險模式收集基礎數據。該步驟信息獲取方式包括：依據以往批次或類似型號產品研制、生產、使用等過程中匯總的歷史問題信息數據庫，統計分析出頻發、易發、危害大等的風險事件及導致該事件最終發生的因素；依托研制階段特性分析，結合應用故障模式、影響及FMECA 其他系統安全性、可靠性分析工具，確定關重件、關鍵工序，將分析得到的風險事件分清主次一一列舉，尤其是沒有冗余或替代操作作為補救的單點故障；調研總設計師、總指揮系統的專家意見；收集顧客反饋信息，獲取顧客重點關注的問題。

2.分析過程

確定頂事件后，采用“自上而下”的圖形演繹法構建故障樹，按照系統牽引分系統，分系統牽引單機的原則，逐層級開展。分析的全面性和準確性十分關鍵，直接影響后續措施的有效性，合同監管機構應適時參與到該過程中，一是監督承制單位建立風險管理體系，將風險責任分配到各個環節，調動整個系統力量認真開展分析工作，正確識別風險源；二是監督承制單位找出每個風險模式產生的原因，做好風險預案，有針對性地制定改進措施，并論證相關措施有助于降低風險發生概率，且不會產生其他危害影響；三是聯合技術總體單位和裝備使用單位對分析結果的合理性、有效性進行審查或評審，提出意見與建議。

合同監管機構依據分析結果，在產品研制生產過程中督促相關部門制定風險管理工作計劃，適時核查預防改進措施落實情況，對排查發現問題的整改閉環進行追蹤；識別出影響合同履行的設計、工藝、過程控制等薄弱環節，通過采取結合質量管理體系監督加強巡檢抽查、嚴格供方準入審查、擴展測試覆蓋性以及其他強化控制措施，針對性地精細化監管工作。

3.分析結果在合同監管中的應用舉例

合同監管機構依據分析結果，在產品研制生產過程中督促相關部門制定風險管理工作計劃，適時核查預防改進措施落實情況，對排查發現問題的整改閉環進行追蹤；識別出影響合同履行的設計、工藝、過程控制等薄弱環節，通過采取結合質量管理體系監督加強巡檢抽查、嚴格供方準入審查、擴展測試覆蓋性以及其他強化控制措施，針對性地精細化監管工作。

以某型號合同履行質量風險管控為例，經查詢歷史質量信息數據庫，某產品密封性對型號任務至關重要，其密封失效為重要風險事件，構建以該失效為頂事件的故障樹，如圖2 所示。

圖2 某產品密封失效故障樹分析

為避免底事件的發生，可采取的監督方法有：督促承制單位做好質量信息收集與分析，規范質量相關記錄，使其能夠清晰地說明產品是否滿足要求，具有可追溯性，必要時對平面墊圈進行抽樣檢驗；審查承制單位工藝文件，現場查看產品密封處多余物清理工序、參數設置等是否嚴格按照工藝規程進行控制；結合質量管理體系監督，審查裝配工人上崗資質、人員培訓記錄；參加產品驗收大綱評審，重點關注氣密性測試參數、方法的合理性；審簽不合格品審理組織，檢查其是否按要求履行職責，不合格管理措施是否有效性落實。

將分析結果用于監管工作實施細則的補充完善，形成重點監督項目清單，作為具體工作開展的指導，達到理清工作思路的目的，以便在合適的時機采取適宜的監督方法，并逐項跟蹤、確認，有利于推動相關單位對風險問題的整改，提高不符合項和缺陷的檢出率。

本文介紹了應用故障樹分析識別合同履行過程中風險隱患和基于分析結果制定重點監管項目清單的具體步驟，合同監管機構需要重視對新技術、新工藝、關鍵和重要系統（件）等的風險模式分析，嚴格審查和評審進而在全面控制質量的基礎上，實行重點管控，做到事前釋放風險，該過程有助于提升合同監管質效，促進合同按期、保質履約。