NA SA采標回顧

張小達

（中國航天標準化研究所，北京，100071）

文 摘：介紹美國航天標準的分類、美國軍用 （MIL）標準和美國航空航天局 （NASA）標準的關系。結合美國標準化改革的背景情況，闡述美國軍用標準和NASA標準的發展情況以及NASA的技術標準項目、NASA標準組成、NASA技術標準特點等。回顧美國航天采標活動的組織、標準篩選、評審流程和采標最終結果。

歷史上，最早的標準是上帝或皇家制定的。例如：諾亞方舟尺寸規范是300肘長，50肘寬，30肘高；公元前2500年，古埃及以皇家立方圓柱為標準體積測量單位；公元1050年，羅馬天主教信徒愛德華鼻子到指尖距離被定義為碼。在我國，公元前220年，秦朝時期的書同文、車同軌，統一錢幣、統一度量衡，這些都是標準化行為。而現在，大多數標準是行業標準，制定行業標準的組織通常是學會或協會，協會可以被認為源于歐洲中世紀后期的自治組織。自治組織代表了歐洲中世紀時期的三種勢力之一，另兩種勢力是教權和王權。自制組織通常在行業內成立以便于同行交流和保護自己，例如：機械齒輪制造者（風車、鐘表）、馬匹皮具生產者、鐵匠、宗教研究者、科學研究者等，他們都成立了自己的自治組織。

通常，對于使用標準的人來說，總是最先挑選適合自己的標準，包括國際標準、美國標準、歐洲標準、國家標準、行業標準，自己制定的標準并不多，除非必須自己制定。因此，對于航天標準化工作者，了解美國標準、美國軍用標準、NASA標準，特別是NASA標準及其發展情況是有必要的。

1 美國航天標準化概述

1.1 標準的分類

美國現行的航天相關標準可以分為2類：政府標準和非政府自愿協調一致標準。非政府自愿協調一致標準是由對標準使用感興趣的所有各方代表共同制定的標準。這種標準絕大部分技術合理、各方廣泛參與和協調一致，標準文件是可信賴的 （如：ISO、IEC、SAE、CEN）[1]。相關標準的制定情況見表1。

表1 美國相關航天標準

1.2 MIL標準和NASA標準的關系

以環境標準舉例。二戰中，美軍發現武器在貯存、運輸、使用等出現許多問題，如，寒帶的低溫引起武器失靈、在印尼濕熱的環境中電子產品失靈、強烈振動引起武器的各種失靈。于是，武器研制部門為了統一考核試驗的準則，開始制定環境標準。大概到了1950年代，同樣一個濕熱試驗或振動試驗每個軍種部門都有自己的標準。為了統一考核武器準則，到20世紀60年代，美軍統一了所有環境試驗，將振動、沖擊、噪聲、溫度、濕度、淋雨、砂塵等二十幾類標準統一成一個標準即MIL-STD-810，廢除其余標準。到目前為止，MIL-STD-810是涵蓋了環境工程原理和試驗方法的權威標準。所有新增的環境試驗或問題，都作為補充或者是修訂，不斷地進行完善。每個試驗方法是1個部分，需要增加1個試驗方法就增加1個部分。試驗方法中需要采用不同試驗設備時，就分別寫設備1、設備2……需要采用不同試驗條件時，就分別寫試驗條件1、試驗條件2……需要采用不同試驗程序時，就分別寫試驗程序1、試驗程序2……以此類推。

NASA制定環境標準是補充MIL-STD-810中沒有考慮到的內容，而這又是NASA必須要做的工作，比如NASA 7005《動力學環境準則》。在MIL-STD-810中規定，試驗條件可以根據經驗得出，沒有時，標準中推薦一個試驗條件。而在航天新產品中，既沒有經驗數據作為條件，也不能使用MIL-STD-810中推薦的試驗條件，而NASA需要進行環境預示得到環境條件，包括設計條件和試驗條件，于是制定NASA 7005的主要目的是用于動力學環境條件的預示。這就是MIL標準和NASA標準的關系，NASA標準是MIL標準的補充。

2 美國軍用標準發展

2.1 美國標準化改革

在1994年以前，美軍制定材料標準、緊固件標準、零部件標準，而ASTM、AIA和SAE也制定同樣的標準。各組織按照自己的需求制定相關標準，使得不同組織出現了同樣內容的標準，從而出現了以下問題：①不同組織的標準之間存在著一些標準技術內容相互重復；②一些技術內容沒有標準；③很多精力用于重復制修訂同一個技術內容的標準，而無暇顧及符合自己需求且別人不關心的技術內容；④標準數量多，經費花得多。

在認識到這些問題后，美國啟動了標準化改革，先后頒布了兩項法規文件：公共法104-113《國家技術轉化和技術進步法案 （1995年）》、管理和預算辦公室 （OMB）通告A-119《聯邦參與制定和使用的自愿協調一致標準以及合格評定活動》。這兩項法規文件主要要求見表2。

表2 美國發布的法規文件

2.2 美軍標改革

美軍標改革是美國標準化改革的一部分。1994年6月，美國前國防部長佩里發表政策備忘錄，決定對美國軍用標準進行改革[2]。這場改革是美國軍用標準發展史上最重要的一次全面改革。美軍緊密圍繞裝備采辦活動重新定位了美軍標，加強了裝備要求與驗收標準，加強了參與自愿協調一致標準的制定；放棄了大量裝備制造標準，如放棄美軍的材料標準，把它們轉給了美國材料試驗協會。

美軍標改革后，標準數量由45500項減為39000項，其中國防部標準26000項，采用非政府標準13000項。美國軍用標準調整到協會的標準情況主要包括以下兩種情況。

a）美國軍用標準轉給SAE（汽車工程師協會）標準，大約有1500多項。美國國防部大量使用SAE標準，特別是航空航天標準。主要做了以下工作：①保證美軍標文本內容不變、技術內容一樣、部分編號不變，加速批準過程。SAE只是做一些小的文字編輯出版工作；②由于法律的原因，SAE不能直接采用美軍標中的合格產品目錄（QPL），但可以包括要求和程序；③轉化美軍標一般由技術委員會批準；④轉化的美軍標應給出說明；⑤部分標準編號、章條號或表號的改變會給使用SAE標準帶來麻煩，因此原來的格式和編號將保留。標準編號的變化原則是原標準號應盡量少變化。因此，美國國防部 （DOD）標準轉化為SAE標準時，前面是SAE標準的分類形式號，后面加上DOD文件號。如：聯邦規范QQ-A-200變成SAE標準AMS QQ-A-200；美軍標中的規范MIL-H-83797變成SAE標準AS 83797。

b）美國軍用標準轉給AIA（美國航空航天工業協會）標準。AIA/NAS標準目錄分為兩個部分：英制標準 （NAS）部分和米制標準 （NA）部分。具體又分為帶M的標準和不帶M的標準，即：NAS、NA、NASM、NAM。帶 M的標準NASM、NAM與原美軍標標準號是一致的，應該就是美軍標廢止后轉成的AIA標準，美軍標仍直接采用這些標準。

伴隨著美國標準化改革、美軍標改革，世界主要的自愿協調一致標準也都進行了相應的改革。主要是在國際標準化組織中增加了人員，在協會標準化組織中增加了美國人員并調整了標準及其編號。

3 NASA標準情況

3.1 NASA技術標準項目

美國標準化改革后，對于NASA來說，應少制定NASA標準，盡量使用自愿協調一致標準，并代替政府專用標準。1997年10月10日，修訂了 NASA政策指令 （NPD）8070.6《技術標準》，NASA標準化工作正式成為了NASA的一個項目（PROGRAM）——NASA技術標準項目。

NASA技術標準項目主要內容包括：①制定NASA專用技術標準；②參與制定自愿協調一致標準；③采用現行自愿協調一致標準 （如：ISO 14001-1996《環境管理體系：規范及使用指南》、ISO 14004-1996《環境管理體系：原理、體系和保障技術指南》）；④采用美軍采辦標準 （如：MIL-STD-810F《國防部試驗方法標準 環境工程考慮與實驗室試驗》、MIL-STD-1540D《運載器、上面級和航天器驗證要求》）。

3.2 NASA標準組成

NASA標準包括：指令文件、技術標準、技術報告和采標標準。1993年以前，NASA沒有技術標準，只有各中心標準、技術報告和指令。1993年后，NASA開始制定技術標準，到1998年，制定了不到10項標準；1997年，制定了采標文件表，之后不斷修訂。在實踐中，我們的航天一院和五院通常把可用于型號研制的NASA文件看作是標準。

3.2.1 指令文件

指令文件用于技術、項目、行政等方面的規范化管理，主要包括5類：

● NASA/各中心的政策指令 （NPD）；

● NASA/各中心的程序和指南 （NPG）；

● NASA/各中心的手冊 （NHB）；

● 管理詳細說明；

● 工作詳細說明。

3.2.2 技術標準

NASA技術標準規定了6類標準化文件，并統一稱為標準產品。

a）標準 （Technical Standards）：對已經采用的過程、程序、實踐和方法標準，包括產品的選擇、應用和設計準則的要求，制定成統一的工程和技術要求文件。

b）規范 （Specifications）：為保障采購專門制定的文件。文件清楚、精確地描述所采購產品的主要技術要求，包括確定滿足規范中各種要求所必需的程序。

c）手冊 （Handbooks）：與過程、程序、推薦慣例和方法相關的權威的工程、技術或設計信息與數據。手冊是協調統一過程的結果，經過使用和工業部門的認可，可以進一步成為標準。

d）指南 （Guidelines）：保障標準、規范和手冊使用的技術信息。指南為標準和推薦的慣例、程序和方法的使用提供指導和有關數據。

e）法規 （Regulations）：被政府部門采用，并強制實施的標準。

f）代碼 （Code）：有關某一學科 （如火、電、建筑、管路和鍋爐等）的一組標準。

3.2.3 技術報告

重要的技術報告相當于技術標準的初稿，一直不斷修訂，有的最后形成了NASA技術標準。技術報告包括以下幾種：

● 專業出版物 （NASA SP）；

● 會議出版物 （NASA CP）；

● 參考文獻 （NASA RP）；

● 技術論文 （NASA TP）；

● 技術備忘錄 （NASA TM）；

● 承包商報告 （NASA CR）。

一院、五院也一直把這些技術報告作為技術標準使用，并將某些NASA技術報告列入 “三大規范”。特別是SP 8000系列，比如：501部根據NASA SP-8021《NASA航天器設計準則 （環境） 地球大氣模式 （90至2500公里）》制定了 《地球大氣模式》。NASA SP-8023《NASA航天器設計準則 （環境）月球表面模型》在眾多手冊、書籍和標準中出現，是月面環境的經典報告。因此，我們可以認為NASA技術報告是一種與標準化相關的文件。

3.2.4 采標標準

采用其他政府標準、非政府自愿協調一致標準。目前見到有以下組織的標準：MIL、ISO、FED（美國聯邦標準）、ANSI（美國國家標準）、AIAA、IEEE、ASME（美國機械工程師協會）、ASTM、SAE、AIA/NAS（美國航空航天聯合會）、IPC（國際電子工業聯接協會）、CCSDS（ISO）、EIA（電子工業協會）、ICAO（國際民用航空組織）、NFPA （美國消防協會）、NEMA （美國電氣制造商協會）、ISA（美國儀器儀表學會）等。

3.3 NASA標準數量概況

按照我們的分析，NASA標準體系包括NASA自己制定的標準 （含本部和各中心制定的標準）、NASA采用的自愿協調一致標準和其他政府標準。

到2000年初，NASA標準情況如下：

● NASA技術標準，幾十項；

● NASA采標 （優選的VCS自愿協調一致標準）標準，約2000多項；

● 各中心和JPL標準見到的約3300項左右（以上是真正意義上的標準）；

● NASA指令，約600項左右 （有些指令也算作標準）；

●NASA技術報告，如：設計準則等，相當于我國的設計規范，其中SP 8000系列報告被當作標準直接用于一院一部的設計工作。

3.4 NASA技術標準特點

NASA NPD 8070.6中規定：NASA鼓勵使用通用技術標準，提高技術工作結果的一致性，增加使用商業產品的可能性，減少項目費用，簡化項目接口，并改進合作中的互操作性。基于結果的使用性能標準優先于基于方法的設計或過程標準。比如試驗標準，編寫時不強調試驗操作的細節，而強調試驗結果的可比較性，在這方面盡可能地詳細。在項目研制中，優先使用自愿協調一致標準，其次是政府標準。當所有其他可使用的標準均不能滿足NASA的技術和管理要求時，才在這些方面制定NASA技術標準。因此，NASA技術標準數量不多，但這些標準非制定不可。

4 美國航天采標活動 （CPSRS）

1999年～2001年，美國開展了優選航天相關標準的收集 （CPSRS， Collection ofPreferred Space-Related Standards），CPSRS主頁鏈接了有關網站和下載標準的頁面，這項工作由美國航空與航天協會 （AIAA）負責組織。按照NASA的十類標準分為十個組，在信息處理服務 （IHS）網中幾百個組織的近100萬項標準中收集航天相關標準。CPSRS是完全在線的活動，參與人員均為航天行業的技術專家，來自全球，所有參與人員均為志愿者。

4.1 組織情況

CPSRS主席來自美國空軍。標準執行委員負責十個組的工作：第一組波音公司、第二組休斯公司、第三組QSS Group、第四組Paragon Space Development Corporation、第五組航空航天公司、第六組 AIAA、第七組 AIAA、第八組 Averstar、第九組洛克希德馬丁公司、第十組美國航天司令部。參與采標準活動的還有：美國聯邦航空管理局、美國宇航局馬歇爾航天中心、美國宇航局噴氣推進實驗室、美國空軍、美國國防部等。

4.2 篩選準則和要求

由專家決定標準是否符合空間系統要求，主要根據所有標準的摘要作出采用的決定，重復標準 （幾個標準覆蓋同一個主題）應刪去多余的標準。具體要求如下：

●標準中的技術和實踐是否符合新設計和未來設計；

● 標準不應與現行使用的其它標準相重復；

●標準不應包含貿易壁壘的要求，或其他國家使用的要求，如：限制性的專利、專門試驗室或機構的試驗與合格證；

● 標準應充分闡述安全性、健康和環境；

● 標準制定者應是公認的組織，可信賴，能夠維護標準；

● 標準可以拷貝得到。

4.3 標準評審流程

第一步：是否熟悉此標準？不熟悉，可以不考慮或看看內容。

第二步：標準是否屬于某個分類？不屬于，可以問問本組的組長，再與AIAA商量。

第三步：標準是否符合選用要求？不符合，由標準制定組織評審，給出意見；由本組給出最終意見。

第四步：各組填寫意見，填寫各組的選用表。

第五步：再做一次分類，確定組里是否“優選”。

第六步：完成評審。

4.4 10類標準和優選標準數量

優選后的10類標準情況見表3。

表3 優選后的10類標準

4.5 CPSRS最終結果

通過CPSRS，選出了近100個組織的1萬項航天相關標準，再從這1萬項標準中選出3000～4000個標準作為NASA優選標準。每個組給出了一份標準清單，并給出了匯總表。

結果還包含每一項標準的：標準文本、摘要、標準名稱、分類、標準應用時的限制、E-mail、標準號、標準頁數、標準組織、標準中應用的其他標準、采用或批準標準清單 （如，美國國防部、美國宇航局、美國國家標準等）、標準采用的單位制 （英制或國際單位）。