把握技術(shù)特性和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)改進(jìn)宇航產(chǎn)品研制模式和方法

余后滿

(中國(guó)空間技術(shù)研究院，北京 100094)

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把握技術(shù)特性和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)改進(jìn)宇航產(chǎn)品研制模式和方法

余后滿

(中國(guó)空間技術(shù)研究院，北京 100094)

宇航產(chǎn)品在研制和運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題，主要是由于對(duì)宇航產(chǎn)品技術(shù)特性的掌握不全面，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)與控制不到位造成的。通過(guò)對(duì)宇航產(chǎn)品的新技術(shù)特性、綜合技術(shù)特性、動(dòng)態(tài)特性、敏感特性等技術(shù)特性，以及風(fēng)險(xiǎn)盲點(diǎn)、技術(shù)交匯點(diǎn)、特性敏感點(diǎn)等風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的深入分析，對(duì)宇航產(chǎn)品研制模式和方法提出了針對(duì)性的改進(jìn)建議，如組建多學(xué)科產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，強(qiáng)化宇航產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)及評(píng)審，強(qiáng)化故障模式與影響分析(FMEA)和故障樹(shù)分析/事件樹(shù)分析(FTA/ETA)兩種方法的綜合運(yùn)用。上述研究成果對(duì)進(jìn)一步完善源頭設(shè)計(jì)，把握關(guān)鍵特性，有效管控宇航產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)，具有指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。

宇航產(chǎn)品；技術(shù)特性；風(fēng)險(xiǎn)管理

1 引言

隨著我國(guó)航天重大工程任務(wù)的順利實(shí)施，空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加速推進(jìn)，以及空間技術(shù)的快速發(fā)展，宇航產(chǎn)品研制水平得到快速提高。交會(huì)對(duì)接敏感器、月面著陸敏感器、單相和兩相流體回路熱控部件、著陸緩沖機(jī)構(gòu)、控制力矩陀螺等一系列復(fù)雜高新技術(shù)產(chǎn)品的成功研制與應(yīng)用，為載人飛船與天宮實(shí)驗(yàn)室交會(huì)對(duì)接、嫦娥三號(hào)落月與巡視等重大宇航任務(wù)的成功實(shí)施作出了重要貢獻(xiàn)。

近幾年來(lái)，我國(guó)在宇航產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式、研制程序、產(chǎn)品保證技術(shù)等方面，都進(jìn)行了許多有益探索，如建立宇航產(chǎn)品型譜，開(kāi)展宇航產(chǎn)品設(shè)計(jì)隊(duì)伍與生產(chǎn)隊(duì)伍的分離，進(jìn)行宇航產(chǎn)品成熟度評(píng)價(jià)和提升，強(qiáng)化新研宇航產(chǎn)品研制性試驗(yàn)，完善宇航產(chǎn)品可靠性安全性工作程序等，總結(jié)和形成了很多很好的經(jīng)驗(yàn)和方法，對(duì)推進(jìn)空間事業(yè)發(fā)展具有重要意義[1-3]。但是，隨著航天事業(yè)的快速發(fā)展，特別是近幾年來(lái)航天器高強(qiáng)度研制和高密度發(fā)射任務(wù)的實(shí)施，在宇航產(chǎn)品研制工作中也暴露出一些問(wèn)題與不足，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)單機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題暴露較晚。在裝配、總裝與測(cè)試(AIT)階段和在軌飛行過(guò)程中暴露的問(wèn)題主要是單機(jī)設(shè)計(jì)問(wèn)題，說(shuō)明單機(jī)研制階段開(kāi)展的工作不充分，設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作存在不足。

(2)復(fù)雜產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)工作有時(shí)出現(xiàn)反復(fù)，對(duì)航天器研制工作的順利開(kāi)展造成不利影響，甚至導(dǎo)致航天器發(fā)射計(jì)劃進(jìn)行重大的調(diào)整，說(shuō)明研制過(guò)程中一些關(guān)鍵工作未做到位。

(3)對(duì)一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)、風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)總是不放心，經(jīng)常性開(kāi)展質(zhì)量復(fù)查，說(shuō)明技術(shù)特性研究不夠深入，缺乏一套科學(xué)的程序和方法，無(wú)法確保有效吃透關(guān)鍵技術(shù)特性，很難充分識(shí)別和有效控制技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

為此，需要對(duì)宇航產(chǎn)品技術(shù)特性和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行深化研究，針對(duì)研制過(guò)程中存在的不足，進(jìn)一步完善宇航產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)模式和研制程序，改進(jìn)研制方法，提高航天器研制能力和水平。

2 宇航產(chǎn)品技術(shù)特性分析

宇航產(chǎn)品的高風(fēng)險(xiǎn)主要是高的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。宇航產(chǎn)品研制的計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)、成本風(fēng)險(xiǎn)及管理風(fēng)險(xiǎn)等，主要是由高的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)引起的。宇航產(chǎn)品研制工作的核心是技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別與控制，而技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)又是由技術(shù)特性決定的。與宇航產(chǎn)品高的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)的技術(shù)特性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1)新技術(shù)特性

宇航產(chǎn)品是高新技術(shù)的集中展示，是新技術(shù)發(fā)展成果的充分體現(xiàn)。由于宇航技術(shù)發(fā)展迅速，因此產(chǎn)品更新?lián)Q代快。宇航產(chǎn)品在強(qiáng)調(diào)功能性能先進(jìn)的同時(shí)，要求具有高的可靠性和安全性，并且要求體積小、質(zhì)量小、功耗少，這些對(duì)先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用又提出了更高的要求。如果研制程序不夠科學(xué)合理，在新技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，可能導(dǎo)致由于技術(shù)特性沒(méi)有充分吃透、新的失效模式不能充分識(shí)別、潛在風(fēng)險(xiǎn)因素不能有效掌握而帶來(lái)的研制風(fēng)險(xiǎn)。

2)綜合技術(shù)特性

復(fù)雜的宇航產(chǎn)品通常是多學(xué)科多專業(yè)技術(shù)成果的結(jié)晶，學(xué)科之間存在高度的融合，技術(shù)特性高度關(guān)聯(lián)。這樣，某個(gè)局部的細(xì)微問(wèn)題或異常，可能導(dǎo)致產(chǎn)品整體功能的衰減甚至失效；隊(duì)伍組織模式和產(chǎn)品研制方式若考慮不周，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)由于設(shè)計(jì)師隊(duì)伍的某一專業(yè)知識(shí)欠缺、相關(guān)專業(yè)基本技術(shù)特性認(rèn)識(shí)不到位，導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生低層次技術(shù)問(wèn)題。

3)動(dòng)態(tài)特性

宇航產(chǎn)品中有較多的機(jī)構(gòu)產(chǎn)品，如艙間對(duì)接機(jī)構(gòu)、太陽(yáng)翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、天線展開(kāi)機(jī)構(gòu)、動(dòng)量輪、控制力矩陀螺、制冷機(jī)、載荷驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等，這些機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特性和航天器飛行過(guò)程中的關(guān)鍵動(dòng)作，對(duì)飛行任務(wù)的成功至關(guān)重要。對(duì)動(dòng)態(tài)特性研究和分析不透，地面驗(yàn)證試驗(yàn)條件不真實(shí)，試驗(yàn)程序和方法考慮不周，有些動(dòng)態(tài)特性研究不充分，風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和控制不到位，會(huì)導(dǎo)致相關(guān)質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。

4)敏感特性

有些宇航產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)過(guò)程敏感，例如：多余物容易導(dǎo)致推進(jìn)系統(tǒng)、熱控流體回路部件堵塞，容易導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品卡滯、電子產(chǎn)品短路；靜電容易導(dǎo)致靜電敏感器件損傷。有些材料和器件對(duì)空間環(huán)境比較敏感，例如：有些器件對(duì)單粒子敏感；有些材料容易導(dǎo)致靜電積累。在產(chǎn)品研制過(guò)程中，需要充分考慮這些敏感特性，有效控制相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。

5)離散特性

材料的不一致性、元器件的個(gè)體差異、工藝過(guò)程的不確定性和加工參數(shù)的離散分布等，均會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的不穩(wěn)定，產(chǎn)品間狀態(tài)的不一致，飛行產(chǎn)品狀態(tài)與鑒定產(chǎn)品狀態(tài)存在差異。有些產(chǎn)品雖然順利通過(guò)地面驗(yàn)證或鑒定試驗(yàn)，但不能保證飛行任務(wù)次次成功。

6)時(shí)效特性

有些材料(主要是非金屬材料)在機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力作用下發(fā)生蠕變，在空間環(huán)境作用下發(fā)生退化；有些材料在真空環(huán)境里不斷釋放可凝氣體，對(duì)產(chǎn)品自身(如兩相流體回路部件)或安裝在附近的某些產(chǎn)品(如對(duì)低氣壓比較敏感、可能導(dǎo)致低氣壓放電的微波器件，對(duì)污染比較敏感的光學(xué)產(chǎn)品)功能造成不良影響或破壞；有些工藝由于化學(xué)反應(yīng)(如“錫吃金”等)或應(yīng)力作用，其工藝狀態(tài)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生改變。上述時(shí)效特性導(dǎo)致產(chǎn)品在軌工作狀態(tài)逐漸偏離鑒定狀態(tài)，偏離正常工作狀態(tài)，從而導(dǎo)致在軌故障。

3 宇航產(chǎn)品主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分析

基于宇航產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)特性，宇航產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1)風(fēng)險(xiǎn)盲點(diǎn)

新技術(shù)攻關(guān)不到位，新技術(shù)特性未吃透，產(chǎn)品失效模式認(rèn)識(shí)不充分，潛在風(fēng)險(xiǎn)考慮不到位，容易產(chǎn)生技術(shù)盲區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)盲點(diǎn)。另外，有些宇航產(chǎn)品雖然在設(shè)計(jì)階段對(duì)風(fēng)險(xiǎn)特性和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)考慮比較充分，但是存在不可測(cè)、不可檢環(huán)節(jié)，當(dāng)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程控制不當(dāng)，相關(guān)特性控制不到位，后續(xù)驗(yàn)證環(huán)節(jié)又難以檢測(cè)時(shí)，容易造成風(fēng)險(xiǎn)控制盲區(qū)。

2)技術(shù)交匯點(diǎn)

對(duì)于跨學(xué)科多專業(yè)技術(shù)產(chǎn)品，不同專業(yè)技術(shù)特性往往是關(guān)聯(lián)的、復(fù)合的，因此技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)通常是耦合的、相互影響的。有些產(chǎn)品既采用新技術(shù)，又使用未經(jīng)飛行驗(yàn)證的新材料、新工藝，多重技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)并存，使研制風(fēng)險(xiǎn)大幅增加。有些產(chǎn)品既是新產(chǎn)品，又屬于關(guān)鍵項(xiàng)目，既存在重要的單點(diǎn)，相關(guān)特性在過(guò)程中又難以檢測(cè)和保證，使其風(fēng)險(xiǎn)控制難度顯著增大。

3)特性敏感點(diǎn)

要重點(diǎn)關(guān)注對(duì)生產(chǎn)制造過(guò)程和生產(chǎn)環(huán)境敏感的材料、工藝、元器件，工程散差較大的工藝環(huán)節(jié)，工藝特性難以控制的薄弱環(huán)節(jié)，以及對(duì)多余物、靜電等生產(chǎn)因素敏感的元器件、部組件等；同時(shí)，要關(guān)注對(duì)在軌運(yùn)行空間環(huán)境敏感的材料、工藝和元器件，以及對(duì)航天器誘導(dǎo)環(huán)境(如微振動(dòng)、雜光、可凝多余物等)敏感的元器件與零部件。

4)性能臨界點(diǎn)

性能臨界點(diǎn)主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)臨界，設(shè)計(jì)裕度不足，環(huán)境適應(yīng)性考慮不充分，輸入負(fù)載及接口適應(yīng)性考慮不到位，造成產(chǎn)品功能性能不能在全生命周期中始終處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。另外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)產(chǎn)品在各種環(huán)境、各種工作模式、各種負(fù)載條件下的功能特性變化趨勢(shì)和變化規(guī)律研究不夠，沒(méi)有回避特性曲線不穩(wěn)定工作段，導(dǎo)致產(chǎn)品不能始終處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

5)任務(wù)單點(diǎn)

由于無(wú)人航天器在軌硬件產(chǎn)品的不可維修性而存在單點(diǎn)環(huán)節(jié)，特別是對(duì)任務(wù)重要功能完成可能造成重大影響的單點(diǎn)環(huán)節(jié)，這是產(chǎn)品設(shè)計(jì)要特別關(guān)注和重點(diǎn)控制的風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)。另外，在進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)時(shí)，也要深入分析冗余的有效性，防止由于冗余設(shè)計(jì)存在欠缺造成的假冗余(實(shí)際上也是單點(diǎn))。同時(shí)，要注意共因失效，特別是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和在軌道環(huán)境敏感的冗余設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要考慮異構(gòu)設(shè)計(jì)，盡量采用不同原理與方法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能冗余。

6)功能死點(diǎn)

對(duì)于機(jī)構(gòu)產(chǎn)品，功能死點(diǎn)主要有鉤掛點(diǎn)、應(yīng)力集中點(diǎn)；對(duì)于機(jī)電產(chǎn)品，主要有卡滯點(diǎn)、短路或斷路點(diǎn)。機(jī)電產(chǎn)品由于安全間隙考慮不夠，在運(yùn)行過(guò)程可能發(fā)生短路，同時(shí)由于長(zhǎng)時(shí)間工作，零部件磨損，絕緣層破壞導(dǎo)致供配電短路或斷路、電性功能喪失等；對(duì)于電性產(chǎn)品，由于電路安全性設(shè)計(jì)考慮不周，存在潛在短路點(diǎn)等。

4 宇航產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)類型

從對(duì)宇航產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)的掌握、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)控制的難度等方面考慮，可以將宇航產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)分為顯性風(fēng)險(xiǎn)、半顯性風(fēng)險(xiǎn)和隱性風(fēng)險(xiǎn)3種類型。顯性風(fēng)險(xiǎn)是風(fēng)險(xiǎn)源和風(fēng)險(xiǎn)后果都非常明確的風(fēng)險(xiǎn)；半顯性風(fēng)險(xiǎn)是風(fēng)險(xiǎn)后果明確，但風(fēng)險(xiǎn)源并不明確的風(fēng)險(xiǎn)；隱性風(fēng)險(xiǎn)是風(fēng)險(xiǎn)源和風(fēng)險(xiǎn)后果都不明確的風(fēng)險(xiǎn)。

1)顯性風(fēng)險(xiǎn)

在航天器長(zhǎng)期研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)和在軌飛行任務(wù)實(shí)施過(guò)程中，積累了非常豐富的顯性風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與控制方面的知識(shí)，如禁限用元器件、禁限用原材料、禁限用工藝等，以及元器件和原材料使用、通用工藝實(shí)施、軟件開(kāi)發(fā)遇到的常見(jiàn)多發(fā)問(wèn)題與控制措施等，電性產(chǎn)品裝聯(lián)、安全間隙控制等，在產(chǎn)品保證要求中一般都提出了明確的風(fēng)險(xiǎn)控制要求。只要設(shè)計(jì)工作認(rèn)真細(xì)致，過(guò)程檢查確認(rèn)到位，顯性風(fēng)險(xiǎn)在設(shè)計(jì)源頭和生產(chǎn)過(guò)程中可以得到較好控制。

2)半顯性風(fēng)險(xiǎn)

在宇航產(chǎn)品研制過(guò)程中，半顯性風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別存在一定難度。對(duì)于這類風(fēng)險(xiǎn)，一般都要按照一套科學(xué)的程序與方法進(jìn)行識(shí)別，例如：對(duì)于熱應(yīng)力、力學(xué)應(yīng)力等可能造成的失效，要進(jìn)行專業(yè)的熱分析、力學(xué)分析；對(duì)于電磁兼容性(EMC)、雜光、羽流、潛在電路等風(fēng)險(xiǎn)，要進(jìn)行專題分析；對(duì)于單點(diǎn)環(huán)節(jié)是否存在，要開(kāi)展故障模式與影響分析(FMEA)等工作。

3)隱性風(fēng)險(xiǎn)

在宇航產(chǎn)品研制過(guò)程中，最困難的是隱性風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別與控制，需要通過(guò)一套科學(xué)的程序和方法將隱性風(fēng)險(xiǎn)“挖”出來(lái)，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制措施的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。這些風(fēng)險(xiǎn)主要表現(xiàn)在：①新技術(shù)特性。由于對(duì)新的技術(shù)特性認(rèn)識(shí)不夠、對(duì)潛在失效模式認(rèn)識(shí)不充分，容易帶來(lái)新的風(fēng)險(xiǎn)。②綜合技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。由于多專業(yè)技術(shù)特性關(guān)聯(lián)，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)耦合，風(fēng)險(xiǎn)分析和識(shí)別往往比較困難。③月球與深空探測(cè)任務(wù)等遇到的新的空間環(huán)境、特殊空間環(huán)境等。材料、元器件、工藝等可能對(duì)新的環(huán)境存在未知的敏感特性。④新任務(wù)實(shí)施。例如，火星探測(cè)器在火星大氣進(jìn)入和火星表面著陸過(guò)程中存在新的復(fù)雜的動(dòng)態(tài)特性等。

對(duì)于隱性風(fēng)險(xiǎn)，通常要通過(guò)跨學(xué)科研制團(tuán)隊(duì)建立、跨學(xué)科特性分析與設(shè)計(jì)評(píng)審、故障樹(shù)/事件樹(shù)(FTA/ETA)深化分析、充分的地面研制性試驗(yàn)等工作，有效暴露和掌握相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)特性，將風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)識(shí)別到位，將風(fēng)險(xiǎn)控制措施驗(yàn)證到位。

5 改進(jìn)宇航產(chǎn)品研制模式與方法

5.1 改進(jìn)宇航產(chǎn)品研制模式

1)組建多學(xué)科產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)

針對(duì)復(fù)雜的宇航技術(shù)產(chǎn)品，需根據(jù)產(chǎn)品涉及的學(xué)科內(nèi)容和專業(yè)特點(diǎn)，建立跨學(xué)科多專業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，這對(duì)于規(guī)避由于學(xué)科盲區(qū)、技術(shù)盲點(diǎn)而導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別遺漏非常重要。多學(xué)科產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)成員可以通過(guò)不同的專業(yè)視野從不同的專業(yè)角度對(duì)產(chǎn)品特性和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，成員之間進(jìn)行交流和互動(dòng)，專業(yè)知識(shí)相互補(bǔ)充，相互啟發(fā)，這對(duì)于跨專業(yè)技術(shù)特性分析、關(guān)聯(lián)特性研究、耦合風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與控制措施制定等非常重要，對(duì)于加強(qiáng)產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)、整體優(yōu)化非常關(guān)鍵。

對(duì)于復(fù)雜的宇航產(chǎn)品，在單位內(nèi)部可以跨專業(yè)室成立研制開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)；對(duì)于大型復(fù)雜宇航產(chǎn)品，可以跨專業(yè)所成立研制團(tuán)隊(duì)，在單位間建立和形成密切的協(xié)同開(kāi)發(fā)模式。團(tuán)隊(duì)成員不是以專家的身份為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供咨詢，而是必須承擔(dān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)主體責(zé)任，除非單位內(nèi)部相關(guān)專業(yè)人員確實(shí)欠缺，才聘請(qǐng)外部專家提供咨詢。

2)加強(qiáng)工藝性、可測(cè)試性、可維修性、保障性等設(shè)計(jì)

產(chǎn)品的工藝性、可測(cè)試性、可維修性、保障性等，是產(chǎn)品的固有質(zhì)量特性，是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中形成的，在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段必須對(duì)相關(guān)特性進(jìn)行一體設(shè)計(jì)、統(tǒng)籌考慮，對(duì)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)盡可能早地進(jìn)行分析和識(shí)別，在產(chǎn)品研制過(guò)程中對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制措施進(jìn)行驗(yàn)證，并隨著產(chǎn)品狀態(tài)的確定而固化。

工藝設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中非常重要的組成部分，工藝特性和工藝方法研究是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。通過(guò)工藝性設(shè)計(jì)和工藝保證，可以從源頭上避免新材料、新工藝應(yīng)用造成的新風(fēng)險(xiǎn)，可以盡早關(guān)注敏感材料和敏感工藝存在的敏感特性、部分材料與工藝存在的時(shí)效特性等。成熟工藝的應(yīng)用，穩(wěn)定工藝的選用，工藝特性的充分把握，對(duì)產(chǎn)品功能性能有效實(shí)現(xiàn)、產(chǎn)品全生命周期內(nèi)可靠穩(wěn)定工作非常關(guān)鍵。需要改變工藝是生產(chǎn)階段工作的落后思想，通過(guò)工藝性設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品功能更好更穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)。

開(kāi)展產(chǎn)品的可測(cè)試性設(shè)計(jì)，可盡量規(guī)避產(chǎn)品設(shè)計(jì)可能產(chǎn)生的不可測(cè)、不可檢環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品特性的持續(xù)檢測(cè)，可以不斷深化對(duì)產(chǎn)品特性的認(rèn)識(shí)，對(duì)特性變化規(guī)律進(jìn)行深入研究，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量一致性、穩(wěn)定性進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。

開(kāi)展產(chǎn)品的可維修性和保障性設(shè)計(jì)，可以有效降低產(chǎn)品維修及保障成本，提高維修保障效率與效益，減少產(chǎn)品維修保障對(duì)人員的依賴。對(duì)于宇航產(chǎn)品，需要提高軟件維護(hù)、升級(jí)能力，通過(guò)程序上注，實(shí)現(xiàn)在軌軟件缺陷的修補(bǔ)和功能升級(jí)。

3)實(shí)現(xiàn)新技術(shù)研發(fā)人員、工程研制人員、產(chǎn)品保證人員的有機(jī)結(jié)合

新宇航產(chǎn)品在研制過(guò)程中發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題，有些并不是新技術(shù)特性未有效吃透產(chǎn)生的，而是基礎(chǔ)材料、工藝或者元器件選用、應(yīng)用不當(dāng)產(chǎn)生的；有些宇航產(chǎn)品研制工作反復(fù)，是因?yàn)闆](méi)有遵循工程開(kāi)發(fā)程序，對(duì)工程約束條件和要求考慮不周造成的。產(chǎn)品保證人員的早期介入，可以充分利用組織在宇航產(chǎn)品長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)過(guò)程中積累的豐富知識(shí)，有效規(guī)避顯性風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，針對(duì)半顯性風(fēng)險(xiǎn)和隱性風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)品保證人員可以為開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)建立一套科學(xué)的程序和方法，確保相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)得到有效識(shí)別和控制。

具有豐富經(jīng)驗(yàn)的宇航產(chǎn)品工程研制人員與新技術(shù)研發(fā)人員的協(xié)同研制，可以在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)早期就充分考慮成熟材料、元器件、工藝的選用和應(yīng)用，全面考慮空間環(huán)境條件、接口條件及力熱等工程約束條件，開(kāi)展產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性和接口協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)，系統(tǒng)開(kāi)展產(chǎn)品可靠性、安全性設(shè)計(jì)，制定產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案，確保產(chǎn)品一次開(kāi)發(fā)成功，避免研制工作反復(fù)。

另外，要保持產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)隊(duì)伍的穩(wěn)定性，這樣可以保證設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)持續(xù)地對(duì)產(chǎn)品特性進(jìn)行深入研究，對(duì)產(chǎn)品綜合技術(shù)特性、關(guān)聯(lián)特性等做到全面充分把握。

5.2 改進(jìn)宇航產(chǎn)品研制方法

1)強(qiáng)化宇航產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)及評(píng)審

(1)做好宇航產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)工作。通過(guò)開(kāi)展宇航產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)，確保產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性、接口協(xié)調(diào)性和各方面的工程約束條件得到全面充分考慮和驗(yàn)證；確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、飛行過(guò)程可能存在的風(fēng)險(xiǎn)得到全面深入分析和有效識(shí)別，控制措施充分有效；確保產(chǎn)品功能性能、可靠性、安全性、工藝性、可測(cè)試性、可維修性、保障性等得到全面統(tǒng)籌考慮，確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)準(zhǔn)確協(xié)調(diào)，工藝參數(shù)細(xì)化量化，工藝過(guò)程嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，確保產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)定義清晰、準(zhǔn)確，配套文件全面充分；確保產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)特性分析到位，風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)特性識(shí)別充分，關(guān)鍵件重要件明確，關(guān)鍵檢驗(yàn)點(diǎn)、強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)設(shè)置合理，過(guò)程控制措施有效。要建立并形成宇航產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)文件體系，建立更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)基線。

(2)改進(jìn)宇航產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)評(píng)審方法。確定詳細(xì)設(shè)計(jì)評(píng)審文件體系，將重要的關(guān)聯(lián)性的設(shè)計(jì)文件進(jìn)行打包評(píng)審，確保評(píng)審專家能夠全面、系統(tǒng)地對(duì)設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)審把關(guān)。設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)驗(yàn)證性文件需要進(jìn)行關(guān)聯(lián)評(píng)審，包括任務(wù)/功能分析報(bào)告、方案設(shè)計(jì)報(bào)告、環(huán)境試驗(yàn)條件、產(chǎn)品鑒定狀態(tài)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證矩陣，測(cè)試覆蓋性分析報(bào)告，研制、鑒定、驗(yàn)收等各類試驗(yàn)大綱等。關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的產(chǎn)品保證文件必須做為一個(gè)文件包進(jìn)行整體評(píng)審，如關(guān)鍵項(xiàng)目、三類關(guān)鍵特性、關(guān)鍵件重要件的確定，測(cè)試覆蓋性檢查報(bào)告、不可測(cè)不可檢項(xiàng)目、檢驗(yàn)計(jì)劃、關(guān)鍵檢驗(yàn)點(diǎn)與強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)清單，可靠性安全性設(shè)計(jì)報(bào)告、FMEA/FTA/ETA報(bào)告、殘余風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告、飛控故障預(yù)案等。評(píng)審專家選擇需要綜合考慮產(chǎn)品各學(xué)科的代表，評(píng)審時(shí)間可以根據(jù)產(chǎn)品復(fù)雜程度進(jìn)行多天連續(xù)評(píng)審，確保評(píng)審專家充分消化、吃透評(píng)審文件。

2)強(qiáng)化FMEA、FTA/ETA兩種方法的綜合運(yùn)用

FMEA和FTA/ETA是產(chǎn)品研制活動(dòng)中兩種非常重要的風(fēng)險(xiǎn)分析方法，對(duì)產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與控制、產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)非常重要。FMEA是自底向上的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法，是一種收斂思維，可以在宇航產(chǎn)品的任何一個(gè)層次自底向上開(kāi)展。FMEA需要基于已有的認(rèn)識(shí)和知識(shí)，提出每個(gè)要素的所有可能的故障模式，分析它們對(duì)產(chǎn)品最終功能產(chǎn)生的影響，要對(duì)每個(gè)故障模式所產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。如果對(duì)新產(chǎn)品、新技術(shù)，特別是對(duì)底層要素(如新的元器件、新的材料與工藝)的新技術(shù)特性認(rèn)識(shí)不充分，失效模式認(rèn)識(shí)不足，就可能造成分析過(guò)程存在風(fēng)險(xiǎn)遺漏。FTA/ETA是自頂向下的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法，是解析思維，原則上可以無(wú)窮盡分析下去，對(duì)于不能確認(rèn)的底事件或失效模式，可以刨根問(wèn)底，開(kāi)展針對(duì)性的研究，對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)。FTA/ETA方法可以有效彌補(bǔ)FMEA方法存在的不足。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的新技術(shù)產(chǎn)品，建議同時(shí)開(kāi)展FMEA和FTA/ETA，通過(guò)兩種方法的綜合運(yùn)用，確保風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別全面充分，風(fēng)險(xiǎn)特性有效把握。

在開(kāi)展FTA/ETA時(shí)，建議組建多學(xué)科分析團(tuán)隊(duì)，由具有不同專業(yè)知識(shí)的團(tuán)隊(duì)對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品進(jìn)行集同分析，對(duì)產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)逐級(jí)推演，對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行系統(tǒng)、深入、細(xì)致的研究。這種跨學(xué)科多專業(yè)協(xié)同分析模式，可以較好地規(guī)避因?qū)I(yè)知識(shí)不全、關(guān)聯(lián)特性思考不充分導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別遺漏。

3)強(qiáng)化研制性試驗(yàn)

新宇航產(chǎn)品在研制階段開(kāi)展的研制性試驗(yàn)，主要有兩方面的目的：一是驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法的正確性，修正設(shè)計(jì)模型，驗(yàn)證設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，確定設(shè)計(jì)裕度；二是掌握產(chǎn)品新的技術(shù)特性，研究產(chǎn)品失效模式，特別是新的失效模式和潛在的未認(rèn)識(shí)到的新的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于新宇航產(chǎn)品，基于已有知識(shí)，很難通過(guò)正向設(shè)計(jì)對(duì)相關(guān)技術(shù)特性進(jìn)行全面的分析，也很難對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行充分的識(shí)別，因此必須通過(guò)研制性試驗(yàn)，使得產(chǎn)品新的技術(shù)特性和未認(rèn)識(shí)到的風(fēng)險(xiǎn)得到充分暴露。研制性試驗(yàn)主要包括功能性能試驗(yàn)、接口匹配性試驗(yàn)、各種工作模式及條件的設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)、環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)、拉偏試驗(yàn)、極限摸底試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)等。

對(duì)于復(fù)雜單機(jī)產(chǎn)品，要從材料、元器件、工藝、零部件、組件，一直到整機(jī)，逐級(jí)開(kāi)展試驗(yàn)策劃；對(duì)需要開(kāi)展的試驗(yàn)項(xiàng)目和需要投產(chǎn)的試驗(yàn)件，進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和安排。為保證設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作的充分性，應(yīng)編制設(shè)計(jì)驗(yàn)證矩陣，對(duì)各層級(jí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作項(xiàng)目進(jìn)行梳理，對(duì)驗(yàn)證工作的充分性進(jìn)行分析、確認(rèn)。為掌握新技術(shù)特性，需加強(qiáng)拉偏試驗(yàn)、極限摸底試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)，通過(guò)開(kāi)展這些試驗(yàn)，確保可以充分掌握新技術(shù)特性，充分識(shí)別和有效控制未認(rèn)識(shí)到的失效模式和風(fēng)險(xiǎn)。拉偏試驗(yàn)的目的是通過(guò)對(duì)產(chǎn)品施加拉偏的試驗(yàn)參數(shù)，有效暴露產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，并加以改進(jìn)；摸底試驗(yàn)的目的是對(duì)產(chǎn)品的健壯性進(jìn)行考核，對(duì)產(chǎn)品特性變化趨勢(shì)進(jìn)行全面分析，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)裕度進(jìn)行確認(rèn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

復(fù)雜宇航產(chǎn)品研制風(fēng)險(xiǎn)管理工作，是建立在對(duì)宇航產(chǎn)品技術(shù)特性充分掌握，對(duì)宇航產(chǎn)品技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)深入認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上開(kāi)展的。現(xiàn)有的宇航產(chǎn)品研制模式和方法存在不足，對(duì)有些特性和風(fēng)險(xiǎn)難以做到系統(tǒng)全面掌握，風(fēng)險(xiǎn)控制存在隱患，需要采取針對(duì)性措施進(jìn)行改進(jìn)和完善，以提升工作的精準(zhǔn)化，達(dá)到技術(shù)見(jiàn)底、特性吃透、風(fēng)險(xiǎn)短板消除、質(zhì)量有保證的效果。

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(編輯：夏光)

Grasping Technical Characteristic and Risk to Improve Development Mode and Method of Aerospace Product

YU Houman

(China Academy of Space Technology， Beijing 100094， China)

The problems during aerospace product development and operation result from unenough grasping technical characteristic and not well recognizing and controlling risk. The new technical characteristic， comprehensive technical characteristic， dynamic characteristic and sensitive characteristic， and risk blind spot， technical intersection point and characteristic sensitive point are analyzed. Some suggestions,such as forming multidisciplinary team for product development， enhancing detailed design and review of aerospace product and comprehensive utilization of FMEA and FTA/ETA methods,are proposed for development mode and method of aerospace product.The research results can provide a direction and a reference for improving the source design， grasping the key characteristics and effectively controlling aerospace product risk.

aerospace product； technical characteristic； risk management

2017-03-07；

2017-03-17

余后滿，男，研究員，中國(guó)空間技術(shù)研究院副院長(zhǎng)，從事宇航系統(tǒng)科研生產(chǎn)綜合管理及有關(guān)航天工程項(xiàng)目工作，研究方向?yàn)橄到y(tǒng)工程與項(xiàng)目管理、航天器質(zhì)量與可靠性管理、產(chǎn)品工程建設(shè)。Email:htq501@139.com。

V57

A

10.3969/j.issn.1673-8748.2017.02.001