航天器項目研制重要風險源識別及控制措施

余后滿

(中國空間技術研究院，北京 100094)

航天器系統是高風險復雜系統，航天器項目風險管理能力對航天器任務的順利實施和圓滿完成至關重要。近年來，我國航天事業快速發展，載人航天交會對接、月球軟著陸等一系列重大航天任務取得圓滿成功，在項目風險管理方面積累了豐富的經驗。但是，也有一些航天器項目由于風險管理工作存在欠缺，風險源和風險因素識別不充分，風險管理不到位，導致項目研制工作很不順利，甚至造成飛行任務失利。

1 航天器項目風險特性

1.1 組織管理風險特性

航天器項目在實施過程中涉及的風險因素眾多，在組織管理方面，其風險特性主要體現在：

(1)研制程序的復雜性。航天器系統的復雜性決定了項目研制程序的復雜性。

(2)協作配套的廣泛性。參與研制的單位眾多，且體制、機制不盡相同，管理模式多樣。

(3)隊伍經驗與作風的差異性。團隊成員的工程經驗、質量意識、工作作風等不盡相同。

(4)研制條件的不確定性。可能存在承擔研制的單位體制機制改變、關鍵崗位人員流動、專用設施設備建設滯后、特殊物資保障困難等眾多不確定因素。

(5)工程目標的難協調性。成本、技術、質量、進度等工程目標相互制約，難以統一。

1.2 技術風險特性

航天器的高風險核心是高技術風險，航天器研制進度、質量、成本等風險主要還是由于高技術風險引起的，航天器產品的技術風險特性主要表現在[1]：

(1)新技術特性。航天器產品是高新技術成果的集中展示，技術發展迅速，更新換代快。

(2)綜合技術特性。航天器產品是多學科多專業技術成果的結晶，學科之間高度融合，技術特性高度關聯，某個局部的細微問題或異常，可能導致產品整體功能失效。

(3)動態特性。航天器產品中有較多的機構產品，其動態特性及單點故障模式對飛行任務的成功影響重大。

(4)敏感特性。有些產品對生產過程(污染物與多余物、靜電等)比較敏感，有些材料和元器件對空間環境因素比較敏感。

(5)離散特性。包括使用材料的不一致性、元器件的個體差異性、工藝過程的不穩定性和產品加工參數的離散分布等。

(6)時效特性。有些材料在機械應力、熱應力等的作用下可能蠕變，在空間環境作用下，還會發生退化等。

2 航天器項目研制存在的重要風險源

在航天器項目研制過程中，存在的重要風險源如下。

1)低成熟度技術

航天器高技術風險主要體現在其采用了較多的新技術，以及多學科專業技術的高度融合。由于對新技術特性認識不充分，對潛在的故障模式認識不到位，會帶來意想不到的風險；多學科多專業技術的高度融合，最終體現在技術特性的相互影響、高度耦合，由于對某方面技術特性考慮不充分，就可能導致系統整體功能的衰減甚至失效。

2)低成熟度產品

產品成熟度是對產品在研制、生產及使用等全生命周期所有技術要素的合理性、完備性，以及在一定功能性能水平下質量穩定性的一種度量。低成熟度產品可能由于設計考慮不充分，可靠性安全性設計不全面，設計驗證和研制性試驗不深入，鑒定試驗不到位等，引入非期望風險。

3)低成熟度隊伍

航天器項目隊伍成熟度主要體現在：①航天器產品研制工程經驗；②對航天器產品保證知識的掌握程度；③學習與分析能力，包括對新技術、新知識的學習能力，對問題的分析處理能力；④執行能力，包括對用戶、上級和本級管理部門、型號項目辦公室和上級產品單位相關要求的執行能力；⑤協同工作能力；⑥隊伍作風。隊伍經驗不足，知識欠缺，學習能力不夠，工作要求執行不到位等，都是重要的研制風險。

4)低管理成熟度組織

組織的管理成熟度主要體現在：①航天器產品研制管理經驗；②精細化管理能力，包括管理制度是否健全，過程管控是否嚴格精細等；③專業技術能力，包括與航天器產品研制有關的專業技術是否具備、工程知識是否全面；④產品保證能力，包括產品保證組織是否健全，產品保證知識、經驗、方法等是否滿足任務要求；⑤設施設備與工具的配套；⑥穩定與持續發展能力。成熟的組織可以為研制團隊提供良好的工作環境、強有力的組織支持、知識支持和過程保障。

5)非自主可控核心技術

如果航天器研制涉及的核心技術、關鍵技術不能做到自主可控，主要依靠外協單位，則會對型號研制工作帶來潛在風險。

6)非自主可控關鍵產品

如果關鍵核心產品是外協產品，特別是依靠航天器研制工程經驗欠缺的單位研制的產品，可能由于協作單位相關人員對產品特性的全面系統了解不夠，對產品設計細節、工藝細節、生產管理細節難以全面全過程跟蹤了解到位，導致產品研制風險控制不到位。

7)新建專用設施設備

一些新研航天器、具有特殊功能或任務的航天器，在研制過程中一般都要建設專用的設施設備，開展大量的專項驗證試驗，對設計模型與方法進行驗證，對新技術特性進行研究。新建設施設備建設方案是否合理，建設周期是否滿足任務要求，運行管理是否到位等對型號研制工作的順利開展非常重要。

8)特殊材料與元器件保障

航天器研制會使用一些特殊的材料與元器件，這些特殊材料與元器件可獲得性、采購渠道的穩定性、生產單位的產能與產品質量穩定性、包裝運輸貯存等過程保障的安全性、采購周期等，都是型號研制過程中需要考慮的重要風險。

3 航天器項目研制風險控制措施[2-3]

3.1 方案設計階段風險控制措施

方案設計的正確性、關鍵技術攻關的徹底性、工程研制相關準備工作的充分性等，對項目全壽命周期研制工作的規范、有序開展非常重要。針對重要風險源，方案設計階段的主要控制措施如下。

1)針對分擔承制研制的單位的風險控制主要措施

在選擇確定分擔承制研制的單位時，組織多方面人員，包括工程技術人員、產品保證人員、計劃管理人員等，從不同角度對分擔承制研制的單位及人員相關能力進行全面考察和確認，綜合考慮相關單位工程技術能力、產品保證能力、組織管理能力等，審查管理制度、技術標準和規范是否健全，現場組織管理是否到位，過程文件、數據包、風險及不合格處理情況是否考慮周全，類似產品實物質量狀況等。加強對分擔承制研制的單位重要專業技術配套情況、產品保證技術配套情況、設施設備配套情況、核心崗位人員配備情況等能力狀況的審查。組織對分擔承制研制單位的項目全壽命周期研制策劃、方案階段研制工作綜合策劃、產品保證及其它重要工作的專題策劃等進行審查，對方案階段形成的重要研制試驗文件進行評審。

2)隊伍方面的風險控制主要措施

結合任務特點、難點、風險點，加強隊伍的針對性培訓；對于復雜的系統和單機，需建立跨學科的研制團隊，避免由于學科盲區、專業盲點導致的技術風險識別遺漏，彌補成員個人工作能力與工程經驗的不足。需要高度關注產品保證工作體系建設，確保各級各類產品保證人員配置到位。建立高效的隊伍協同工作機制，實現隊伍之間的技術支持、信息暢通、工作協同。

3)技術方面的風險控制主要措施

開展新技術、新產品、新材料、新元器件、新工藝和航天器運行新環境、新程序等的識別和分析，組織研制隊伍和專家對方案設計階段重要技術活動及其結果進行評審把關。細化型號研制技術要求、飛行程序與環境試驗條件、產品建造規范、產品保證要求等。加強針對性的產品保證技術與方法研究，保證相關工作的科學性、有效性。

4)產品方面的風險控制主要措施

確定產品鑒定狀態，強化產品分類管理。對于繼承產品，要做好產品適用性分析和確認；對于非完全繼承的產品，要逐一分析產品的技術狀態基線和鑒定條件對型號要求的適用性，包括使用的元器件、材料、工藝情況，接口狀態，適用環境，鑒定條件和內容等；對于新研制的產品，要做好必要性和技術狀態審定，提前做好設計開發策劃，并進行評審。

5)特殊材料與元器件方面的風險控制主要措施

盡早開展特殊材料與元器件選用控制、獲得途徑的可行性分析，風險材料與元器件、關鍵材料與元器件獲得途徑的備份考慮，相關材料與元器件超前儲備；提前開展新材料新元器件的研制與鑒定。

6)專用設施設備建設方面的風險控制主要措施

加強對專用設施設備建設方案的評審把關，加強對設備購置可行性風險及備份應對措施，學習和研究國家環境保護等相關政策，盡早溝通協調。

3.2 初樣研制階段風險控制措施

初樣詳細設計的正確性、設計驗證工作的充分性、產品鑒定的有效性，對航天器產品質量與可靠性的形成、產品生產基線的建立等至關重要。針對重要風險源，初樣研制階段的主要控制措施如下。

1)針對分擔承制研制單位風險控制的主要措施

對分擔承制研制單位制訂的初樣研制工作策劃、初樣產品保證策劃、產品研制驗證試驗策劃、產品檢驗計劃、鑒定計劃等進行評審，確保策劃工作充分、研制計劃周密。對分擔承制研制單位初樣階段形成的重要研制試驗文件進行評審。加強對分擔承制研制單位初樣研制過程的監督檢查。對項目各方面要求，特別是產品保證要求理解的正確性和相關要求執行到位情況進行檢查。要關注分擔承制研制單位的研制與生產管理制度是否健全，技術狀態管理、多余物控制、靜電防護控制等過程管理制度是否配套，相關風險管理措施是否精細周密。加強對分擔承制研制單位研制過程中涉及的風險項目的監督、例外問題的控制、不合格審理的加嚴把關。

2)隊伍方面風險控制主要措施

在新產品研制過程中，要實現新技術研發人員、富有工程經驗的研制人員、產品保證人員的有機結合，確保產品一次研制成功，避免研制工作反復。加強設計師、工藝、檢驗、測試等隊伍在設計開發階段的集同，保證產品工藝性、測試性、維修性、保障性等在產品研制過程中的統籌考慮，在產品詳細設計時，保證相關要求的有效落實。進一步健全產品保證隊伍，加強產品保證專業隊伍配備，如增加可靠性安全性保證工程師、空間環境保證工程師、元器件保證工程師等。

3)技術方面的風險控制主要措施

關注可靠性、安全性、工藝性、可測試性、維修性、保障性等方面的產品保證技術與方法研究，確保初樣階段產品保證工作的充分性。強化故障模式與影響分析(FMEA)、故障樹分析/事件樹分析(FTA/ETA)等方法的綜合運用，確保風險識別的全面性。在開展FMEA和FTA/ETA時，可以組建跨學科工作團隊，由具有不同專業知識的團隊進行集同分析。策劃和安排型號研制涉及的新的工藝技術、特殊的檢驗技術、測試技術、試驗技術，以及新的科學載荷的標定技術、專用設備的計量校準技術等研究。

加強產品風險技術特性分析、關鍵技術特性識別與控制，確保設計關鍵特性、工藝關鍵特性、工程控制關鍵特性等三類關鍵特性識別充分到位，風險控制措施科學合理，并在初樣階段得到有效驗證。

加強初樣鑒定性試驗，通過試驗有效驗證設計方法的正確性，量化設計裕度，掌握新的技術特性，把握以前未認識到的新的風險。為保證設計驗證的充分性，應編制設計驗證矩陣。

加強技術標準、研制規范的建立和執行，設計分析仿真環境與工具的建立與應用，充分發揮團隊作用和專家力量，開展復核復算、獨立評估等。

4)產品方面的風險控制主要措施

強化產品詳細設計工作，確保產品環境適應性、接口協調性和各方面的工程約束條件得到充分落實和驗證；確保產品功能性能、可靠性、安全性、工藝性、可測試性、維修性、保障性等得到全面統籌考慮；確保產品關鍵技術特性分析到位，風險技術特性識別充分；確保產品設計參數準確協調，工藝參數細化量化；確保產品技術狀態定義清晰、準確。

加強產品研制驗證和鑒定，對于復雜單機產品，需要從材料、元器件、工藝、零部件、組件，一直到整機，逐級開展研制試驗策劃，并加強整機產品拉偏試驗、極限摸底試驗、壽命試驗等。

加強航天器關鍵項目、關鍵件與重要件的確定和過程控制，強化產品不可測、不可檢環節識別與控制，合理設置關鍵檢驗點和強制檢驗點，加強相關控制措施和方法在初樣階段的驗證。做好產品數據包策劃，以及初樣研制過程數據的記錄、分析，以及產品質量可追溯性評價工作。

研制團隊在產品研制過程中，要加強產品保證要求落實情況的自我檢查和確認，發揮好產品保證工程師的支持保證和監督評價作用、同行的復核復算、專家評審、組織及團隊的支持保證作用。

5)特殊材料與元器件方面的風險控制主要措施

在保證特殊材料與元器件獲取渠道暢通的同時，初樣用特殊材料與元器件應有適當的備份，同時做好正樣產品用特殊材料與元器件的超前儲備。深入掌握材料與元器件特性，避免錯誤使用。

6)專用設施設備運行方面的風險控制主要措施

關注設施設備安全運行、維護方面存在的風險，專用設施設備運行對航天器產品可能帶來的潛在風險等。

3.3 正樣研制階段風險控制措施

正樣產品生產基線建立的正確性、生產基線控制的嚴密性、質量的符合性等對航天器項目飛行任務的成功至為關鍵。針對正樣研制階段的重要風險源，重點對組織與隊伍、產品技術狀態和質量符合性等進行控制，相關控制措施如下。

1)針對分擔承制研制單位的風險控制主要措施

加強對分擔承制研制單位正樣研制工作策劃、產品保證工作策劃、產品檢驗計劃等的評審，確保正樣階段工作策劃充分、周密。需要持續關注分擔承制研制單位體制機制與管理模式變化對型號任務可能產生的影響。加強對分擔承制研制單位生產管理有關制度和措施的檢查，確保生產基線管理，確保生產現場環境控制、多余物與防靜電管理，關鍵件重要件管理，不合格管理，質量問題歸零與舉一反三管理等相關制度與措施的有效落實。嚴格執行質量信息透明管理要求。

2)隊伍方面的風險控制主要措施

關注隊伍的穩定性、正樣隊伍與初樣隊伍的銜接性、關鍵件重要件關鍵工序崗位人員與鑒定件生產隊伍的一致性；重視工藝專家隊伍的組織，加強對正樣產品實物質量確認。

3)產品方面的風險控制主要措施

加強正樣產品生產準備評審，確保正樣產品生產基線建立正確；嚴控技術狀態隨意更改，比如元器件和材料品種規格的更改、輔助材料和工藝的更改、生產單位的變更等，嚴格正樣產品生產技術狀態控制；加強技術狀態更改驗證和相關產品更改后的補充鑒定；對更改項目在實物產品落實情況進行檢查確認。強化關鍵特性、關鍵件與重要件、關鍵檢驗與強制檢驗等重要管控措施在正樣生產試驗過程中的落實。加強正樣產品數據包檢查、實物產品質量檢查，加強產品數據分析、比對工作。

在技術方面，需要關注質量問題背后存在的產品技術特性未吃透、工藝技術風險識別和控制不到位等方面的問題；在特殊材料與元器件方面，做好特殊材料與元器件的超前儲備，適當備份，加強運輸、貯存環境的管理和使用過程控制；在專用設施設備運行管理方面，需保持生產、測試、試驗使用的設施設備狀態與初樣研制和產品鑒定時使用狀態的一致性。

4 結束語

風險管理是項目管理的核心內容，貫穿于項目研制全過程，而由于航天器系統及產品本身的復雜性和高風險特點，對于航天器項目而言，風險管理更為重要，需要按照風險管理理論和要求，建立嚴密的航天器項目風險管理程序和方法，結合航天器項目與產品的特點、運行環境、研制程序、參研單位和隊伍的經驗與能力狀況，充分正確識別風險，科學制定

管控措施，確保項目研制工作的順利開展和型號任務的圓滿成功。

參考文獻(References)

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