戰術武器型號面向產品過程質量管控的研究與實踐

/中國運載火箭技術研究院戰術武器事業部

“十三五”以來,航天型號任務數量持續增長,針對高強密度的型號任務和研制、批生產、試驗多線并行,傳統的科研生產管理模式已難以適應型號實際需要。為了提升質量管理能力,中國航天科技集團有限公司頒布了《航天型號精細化質量管理要求》(2017版),推動型號管理從粗放型向精細化轉型,重點提出了要加強面向產品的質量控制能力。

為進一步適應戰術武器型號研制與管理工作的新形勢,在嚴格落實各項質量控制措施的基礎上提高對產品質量過程控制的量化程度,中國運載火箭技術研究院戰術武器事業部以加強產品質量管控為核心,以產品規范為抓手,著力解決面向產品質量管理的“短板”,提升戰術型號產品保證能力。

一、航天產品驗收流程及存在問題

航天產品驗收遵循“逐級驗收”制,按照分系統對單機驗收→總體(全系統)對分系統驗收→全系統確認的順序逐級進行,即先進行單機驗收,再進行分系統驗收和全系統確認,每級驗收通過后方可進行下一步的驗收,各級驗收均應按照準備、實施、總結3個階段進行。驗收工作基本流程如圖1 所示。

隨著戰術武器型號科研生產任務日益繁重,產品驗收越來越趨于形式化,主要存在以下問題:

一是以設計驗收代替產品驗收。

驗收單位一般將設計任務書作為產品驗收的主要依據,滿足任務書要求就認為產品質量合格,然而設計方案的正確性并不能代表產品質量可靠,如某結構類產品任務書中對結構強度提出了指標要求,對產品進行驗收時,被驗收單位將該產品研制過程中的試驗件力、熱試驗結果作為對任務書技術指標的回答,試驗結果滿足要求即視為產品質量合格。實際上,產品研制過程中的例行試驗等驗證性試驗只能說明產品設計的正確性,并不能證明交付產品質量合格。

二是指標驗收不到位、實物驗收環節形式化、生產過程控制不嚴格。

圖1 驗收工作基本流程圖

驗收單位在開展產品逐級驗收時一般采取表格化驗收、實物驗收、預驗收等方式,在驗收過程中存在指標驗收不到位問題,如某產品尺寸要求為100mm±0.5mm,驗收檢查表中該項要求滿足情況也填寫“100mm±0.5mm,滿足要求”,那么該產品實際尺寸是100.5mm還是99.5mm?在研制過程的包絡分析處于什么水平,處于中游還是邊界線?同時,由于驗收單位對產品性能指標關注多,存在實物驗收走形式、對研制生產的過程控制監督不嚴格等問題,對產品不可檢測環節、多媒體記錄、強制檢驗點、關鍵特殊過程控制以及質量問題歸零措施落實和舉一反三情況關注不夠。

三是驗收方法不合理、不明確、可執行性差，合格判據不明確。

驗收單位存在對產品驗收檢驗方法設置不合理、不明確等問題,特別是新產品和新工藝。對新產品,由于關鍵技術未吃透,不能量化合格判據;對新工藝,由于對工藝工作重視不足,設計工藝性工作開展不夠,使得制定的產品驗收方法不清楚,甚至不具備可執行性。

二、具體實施

1.總體思路和實施方案

針對當前戰術型號普遍存在的以設計驗收代替產品驗收等問題,戰術武器事業部以加強產品質量管控為核心,提出“兩步走”方案,以提升戰術型號產品保證能力。

第一步,組織人員研究國家、軍方等上級規章制度,結合戰術武器型號實際研制過程中存在的問題,編制形成系統級、單機級產品規范示例,即包含產品功能性能指標、生產過程控制、質量檢驗、交付等要求的“一本通”文件,用來指導后續產品規范編寫。

第二步,選取試點產品,構建成套的產品規范、完整的獨立驗收隊伍和完善的管理制度,促進型號產品責任體系和工作流程的完善,通過對產品全過程監控和確認,有效提升產品質量。

2.產品規范的概念及意義

從技術需求到產品實現,就是實現符合性質量,使生產出來的產品符合設計時要求的產品標準。產品規范作為產品生產、檢驗、驗收和使用的技術依據,將各項設計指標以量化、可檢查的形式落實在文件中,傳遞至下游配套單位,為產品研制、鑒定、驗收、評價、選用和采購等活動提供完整的技術依據和合格判定準則,從而提升上游單位對下游單位的過程管控能力和產品驗收有效性,實現各項設計指標的有效閉合。

3.編制原則

全面性原則。產品規范應全面描述產品各項指標和要求,為產品研制、鑒定、驗收、評價、選用和采購等活動提供完整的技術標準。

一致性原則。產品規范規定的產品主要功能、性能指標應與該產品技術狀態文件規定的相應指標保持一致。

可檢性原則。產品規范中規定的技術指標和要求應是可檢查、可驗證的;針對每項要求,應給出可操作的、有效的具體驗證方法以及合格評定準則。

正確性原則。產品規范中用于檢查、測量產品技術指標的程序、方法、公式、數據和圖表等,一般應經過工程驗證或經實踐證明是正確的。

符合性原則。產品規范中的技術內容應滿足現有的標準、規范及相關管理文件的要求。

4.編制要求

規定產品規范由產品設計方負責編寫,經過任務提出方和使用部門進行外部審查或會簽后生效;應在型號工程研制階段正式產品交付前完成產品規范編制工作,伴隨產品設計、生產、試驗和應用的進展情況及產品成熟度的提升及時進行修訂更新,并最終在產品設計定型前完成產品規范的固化。

5.編制架構

產品規范按產品層次分為分系統類、單機類和零組件類。以下以單機類產品規范為例,按章節描述產品規范中的具體要求。

范圍。規定產品規范的主題內容和適用范圍。

規范性引用文件。列出規范中直接引用和必須配合使用的有關文件和標準,并說明在本規范與所引用文件的內容發生矛盾時的優先級順序。

產品介紹。具體包括:產品功能,描述產品的主要功能,需要時可分條敘述各詳細功能;結構形式,描述產品的結構形式(典型成形方式、外形特點等)及關注要素,可給出二維圖;接口,規定產品的外部接口和內部接口,即規定本產品與外部產品之間以及產品內部各組成部分之間的接口要求,如功能接口、電氣接口、機械接口、軟件接口等。

性能要求。規定對產品的要求,以滿足預定用途和實際需要,并作為產品驗收的依據。提出的要求必須清晰明確,應量化或提出量化范圍,并能用檢驗方法證實。一般包括通則、尺寸、重量、外觀質量、產品標識、材料、功耗、性能、環境適應性、可靠性、維修性、保障性、安全性、運輸性、測試性、元器件及標準零部件要求、工藝、生產過程控制,可根據實際需要進行順序調整和條目的增刪。

質量保證規定。規定與產品規范每一項要求相應的檢驗方法,證明每一項要求均已滿足檢驗方法正確、可行,批次和抽樣方式合理,合格判據清晰、無二異性。一般包括檢驗方法、檢驗條件、檢驗分類、鑒定檢驗、質量一致性檢驗、交收檢驗等。

其中,鑒定檢驗用來驗證設計的正確性,固化技術狀態,檢驗產品的設計、生產過程、產品的性能和生產質量是否滿足設計和相關規范的要求;質量一致性檢驗用來確認每一批產品滿足鑒定檢驗固化的技術狀態要求,每批產品的技術狀態和制造、質量控制過程應與鑒定檢驗批一致;交收檢驗指用戶方(合同甲方)對承制方的驗收,作為產品交付的檢驗項目,在產品交付用戶時由用戶對交收檢驗結果進行驗收。

交付準備。包括交貨文件、包裝與標志、運輸與貯存等要求。其中,交貨文件指規定交貨時需要準備的文件;包裝與標志指產品需要特定包裝時,應明確對包裝、固定、防震、防破損、包裝數量、規格等要求;產品標志應明確包裝上的標識內容,規定產品合格證的內容。

附錄、記錄表格與報告內容。產品記錄表格內容應與相應的檢驗方法和記錄要求相對應。檢測數據應真實記錄實測數據,不允許用“√”“合格”等非量化內容表征檢測結果;試驗過程、現象、結果的記錄應準確、全面,具有可追溯性;檢驗報告應與檢驗的種類相對應,每種檢驗形成一份檢驗報告。

三、實踐效果

制定了《戰術武器型號產品規范編制要求》院級標準規范,在研究院戰術領域型號承研承制單位中進行全面實施;規定產品規范是產品驗收的技術依據,通過面向產品的質量數據證明產品實現結果和設計狀態的一致性,一定程度上解決了以設計驗收代替產品驗收的現象,提高了產品驗收有效性。

產品規范將產品各項性能通過量化的指標進行規定和控制,通過產品的物理參數、化學參數、試驗狀態表征產品的性能,采用可執行的檢驗測試方法獲得這些參數,從而判斷產品實物是否為合格產品,是將設計思想完全轉化為物理模型的有效手段,提升了設計任務提出方對產品實現過程的管控能力。

按照產品保證思路,對產品相對固化的批生產階段提出建立專門的產品保證隊伍,依據產品規范完成產品驗收,解放了設計師系統,實現了“產、研”分離。選取2個試點型號進行應用,取得了良好的效果。某新研型號嚴格按照產品規范完成了飛行試驗產品驗收,首次飛行試驗獲得圓滿成功;某批生產型號通過編制產品規范,獲得了批次產品的質量數據,通過深入的數據挖掘分析,得出產品的批次質量波動和不同批次質量差異,一定程度上解決了同批次、不同批次產品的質量一致性問題,提升了批次產品質量。

后續,中國運載火箭技術研究院將繼續以產品規范為抓手,推進單位產品驗收工作,促進型號產品責任體系和工作流程的完善,推動戰術武器型號向型號管理與產品管理并重轉變。同時,通過編制產品規范加強了產品數據積累和應用分析工作,能夠有效指導產品設計和工藝選擇,為建立戰術武器型號數據包奠定基礎。