基于任務剖面的產品量化控制方法

◆邵悅婷 陳 敏/ 文

基于任務剖面的產品量化控制方法

◆邵悅婷 陳 敏/ 文

引言

航天型號產品的研制生產的特點是批量小、質量要求高。批量小意味著產品質量特性難以采用基于統計學特征的質量控制方法進行衡量。質量要求高，是要求確保每個產品沒有缺陷，需要100%合格。這也體現了重大航天型號實現“一次成功”的難度。

針對這種現狀，袁家軍（2011年）對航天領域產品成熟度展開了研究，構建了航天產品成熟度模型，認為量化管理是提高航天產品質量的重要途徑。由于航天工程系統往往由多個分系統組成，每個分系統有著各自不同的特點，涉及多個學科，難以提出統一的量化管理標準。

為此，本文在分析航天型號電子單機研制特點的基礎上，引入剖面分析法，對航天型號電子單機從方案設計到產品交付的全壽命過程，分析其技術過程和管理過程，找到量化控制切入點，形成各個研制環節的量化控制表。實踐證明，這些量化控制表簡便易實施，有利于對航天型號產品研制成熟度作出準確的評估和提升，可供其他具有類似特點產品的單位實施量化管理作借鑒和參考。

一、剖面的建立

航天領域產品的質量往往決定著型號的成功，其缺陷往往對型號的功能產生很大影響，甚至導致型號失敗，因而需要對每個航天領域產品的研制過程進行全壽命周期的質量監控。產品質量檢查點設置過密，會導致質量管理成本的急劇上升；產品質量檢查點設置過少，會導致某些缺陷難以及時發現。

由某典型航天型號單機初樣研制階段研制過程可知（見圖1），航天產品的研制涉及元器件選型、電路設計、結構設計、工藝設計、地測設備研制等多個專業部門，在產品的研制過程中需要各專業部門根據產品需要進行協同配合，通過設計、工藝、結構、生產過程控制和交付后的使用等多道工序，形成航天型號產品預期的功能和性能。工序多，過程復雜。建立質量檢查點，首先需要建立技術剖面和管理剖面，簡化質量管理視圖。

為理清各道工序間的界限，設置合理的質量檢查點，首先從專業部門角度，分別建立電路設計、結構設計、工藝設計和生產過程控制等多個技術子剖面，如圖1所示。

為便于研制生產的管理，需要針對技術剖面規定的設計、工藝、結構、生產過程控制和交付后的使用操作等的管理過程描述，包括計劃進度管理、質量管理、風險管理等方面，從管理人員的視角建立管理剖面。

二、量化控制方法

在建立的技術剖面和管理剖面之后，需要根據各個剖面的特點，進行合理的量化評估，是建立相應質量控制點的關鍵。

由圖1可知，航天型號電子單機產品工序復雜，通過電路設計、結構設計、工藝設計、生產過程控制等多個技術子剖面的交會對接，方能生產出滿足要求的型號產品。如圖2所示，這些技術子剖面的交匯對接點均是技術量化控制的關鍵點，需要制定相應的控制措施，形成相應的設計文件（包括設計藍圖、技術條件、調試細則、測試細則等）、工藝文件、設計、工藝和過程三類關鍵特性表、部組件外包技術協議，以及I、II類單點故障模式清單等作為技術量化控制的輸出。對這些輸出的技術要求進行量化，成為下一工序的量化控制的輸入。

圖1 某典型航天型號單機初樣研制階段的技術剖面和管理剖面

在管理剖面，需要對上一級管理要求通過策劃進行量化分解，形成適合本單位本型號本產品的計劃、流程和控制措施，并組織實施，對計劃和措施的落實進行監督檢查，必要時進行調整優化和總結改進，以確保管理目標的實現，管理過程的量化也是一個PDCA過程。管理過程量化控制重點是對管理目標進行量化分解，管理過程進行量化分析、糾偏，管理結果進行量化記錄，重點開展型號和產品計劃進度管理的量化、質量管理的量化、風險管理的量化等方面的工作。

下面分別對技術剖面和管理剖面的量化控制方法進行闡述。

2.1 技術剖面的量化

圖2 技術過程的量化流程

在各技術子剖面內部，根據各自領域的相應規范展開量化控制。例如，在工藝設計子剖面，結合設計量化的輸出和型號工藝保證要求作為工藝量化控制的輸入，通過工藝量化明確工藝參數，工藝關鍵特性及特殊過程的量化控制要求，明確檢驗方法，量化檢驗要求，形成工藝文件及工藝關鍵特性表等量化控制要求輸出；在生產過程控制子剖面，需要結合設計量化控制和工藝量化控制的輸出作為生產加工過程量化控制的輸入，通過識別生產加工過程的關鍵控制環節明確產品研制生產過程中的量化控制措施及記錄要求，形成生產加工過程控制關鍵特性表及相關檢驗記錄等量化控制要求的輸出；交付后操作使用量化控制可將產品任務書要求、用戶的反饋信息等作為量化控制要求的輸入，通過分析識別產品使用過程中的注意事項并制定量化控制要求，尤其對關鍵操作過程必要時需要制定詳細操作規程，形成產品使用說明書等量化控制要求的輸出。

這樣，將型號產品研制技術要求、設計規范及型號產品保證要求等通過多個技術子剖面的層層分解，得到各關鍵點的量化控制要求，并最終落實到研制生產過程形成可追溯的記錄，最終輸出滿足型號任務要求的產品。

2.1.1 設計量化

設計量化需圍繞產品任務書各項要求轉化為產品各類設計指標這一產品設計過程，重點在于對產品技術條件等設計文件、對下一級的技術要求和外包技術協議、設計關鍵特性，和I、II類單點故障模式，以及設計裕度、數據比對等方面的量化控制（設計量化控制實施表略）。

2.1.2 工藝過程的量化

工藝量化需圍繞產品設計要求的工程實現這一工藝設計過程，重點在于開展工藝關鍵特性、工藝指標和工藝參數、產品設計關鍵特性的工藝實現過程的量化控制。工藝要求應盡量做到“四可”（可操作、可檢查、可量化、可重復），實現“三不同”（不同時間、不同地點、不同人員可以重復）（工藝量化控制實施表略）。

2.1.3 過程控制的量化

過程控制的量化需圍繞產品生產實現全過程，重點開展過程控制關鍵特性、產品研制過程記錄和驗收等量化控制。產品關鍵特性參數的記錄需100%量化，產品驗收、型號出廠前和進場后需開展量化控制的復查和確認。過程控制量化控制實施表如表1所示。

2.1.4 交付后操作使用的量化

產品研制過程中，需制定產品使用說明書或產品規范，在產品交付時，向產品接收方、使用方提供。文件中需明確產品使用環境、使用條件、儲存、運輸等方面要求；對新技術、新結構的產品需量化說明操作要求；對使用難點、操作復雜的問題需逐條量化；對于與安全性有關的問題，應對操作處置作業中安全注意事項作量化控制說明；對產品使用中的交聯接口應量化接口關系；對使用維護中的限制性應量化說明注意事項；對于不能提出量化要求的操作，應編制操作規程；對于關鍵的操作過程需對使用方進行培訓或配合完成。

2.2 管理剖面的量化

2.2.1 計劃進度管理過程的量化

根據產品實現策劃和設計開發策劃結果，結合產品研制技術流程制定產品研制計劃流程，提出明確的量化計劃節點和完成形式，確定各階段量化目標和年度計劃節點，通過調度會等形式，分析型號項目進度計劃的關鍵途徑和短線，適時調整計劃，對出現的進度偏差和重大進度管理問題及時采取控制措施。

2.2.2 質量管理過程的量化

根據型號產品實現策劃結果，編制本單位型號配套產品質量保證大綱（質量保證計劃或質量保證大綱實施細則），根據型號不同研制階段，確定量化的質量目標和控制措施，在各階段結束時檢查質量目標實現情況和量化控制落實情況。制定型號年度質量工作要求和計劃，分解細化質量活動計劃，明確工作項目、工作內容要求和計劃節點，并納入科研生產計劃中，組織實施和檢查。依據質量保證大綱，制定各階段技術評審、驗收交付，歸零評審、大型試驗等工作項目應完成的文件要求、模板；嚴格執行質量問題信息通報制度和快速歸零要求。對于歸零的質量問題需保存詳細的記錄，制定詳細的歸零和舉一反三計劃。

2.2.3 風險管理過程的量化

型號產品研制生產各階段均需開展技術風險分析與控制工作，根據型號產品實現策劃結果，制定風險管理計劃，開展風險管理活動，通過風險分析，確定量化的風險影響和發生概率，提出風險控制措施，并納入型號研制生產計劃。在轉階段和產品交付時，對風險控制措施的效果進行評估。風險分析與控制是個不斷迭代的過程。

三、應用效果

為探索上述產品量化控制方法的有效性，以某衛星單機產品為例，將其納入量化管理試點對象展開研究。對該型號單機產品設計過程、工藝關鍵特性、過程控制關鍵特性、關鍵工序、工藝規程等進行量化檢查和確認。形成了單機任務書指標量化確認表，環境試驗條件量化確認表，使用條件量化確認表，單機內部接口關系量化確認表，單機與分系統之間接口關系量化確認表，單機強制檢驗點設置確認表，I、II類單點失效模式控制措施量化確認表，I、II類不可測試項目分析表，不可檢、不可測項目量化確認表，單機級和組部件級產品設計關鍵特性表，設計裕度量化確認表，本級產品及下一級產品數據包量化確認表等設計量化控制表；單機主要部組件和單機裝調過程工藝關鍵特性表，工藝規范及主要工藝參數量化控制表；關鍵尺寸和性能，關鍵特性參數過程控制量化確認表，驗收要求量化確認表等過程量化控制表。

通過對該型號12個產品的量化控制檢查，共發現研制過程中存在24個控制不到位的問題。其中在產品的工藝文件中無多媒體記錄要求的問題占9項；對設定的設計、工藝關鍵特性在設計文件、工藝文件中均未進行標識的問題占12項；某產品一個重要指標未列入設計關鍵特性表占1項；某產品新增加運轉試驗未落實到相關設計文件占1項；某產品任務書提出的強制檢驗點要求未落實到設計和工藝文件占1項。

通過采用本文所述的量化控制方法發現了該衛星型號單機研制過程中的薄弱環節，完善了相關設計和工藝文件，使產品的研制要求能夠有效地傳遞和落實到單機產品整個研制生產過程。

表1 過程控制量化控制實施表

四、結論與展望

本文針對批量小、質量要求高的航天型號產品，提出基于剖面分析，對其研制過程控制要求進行量化，建立相應的質量控制點。通過在某型號中應用，有助于在單機產品研制生產過程做到“四可”和“三不同”，有效降低了單機產品研制的技術風險和管理風險，提高了單機產品研制質量和管理效益，促進產品成熟度的提升。

隨著航天研制技術的進步，航天產品的研制正在向型譜化、標準化、通用化的“三化”方向發展，航天產品的研制生產特點將發生改變。需要根據其研制過程的變化，劃分相應的技術剖面和管理剖面，研究相應的產品量化控制方法。

（略）

（作者單位：上海航天電子技術研究所）