面向復雜元器件應用風險的預警機制研究

熊園園 蔡娜 靖連天

（中國航天標準化與產品保證研究院，北京，100071）

文 摘：以風險理論為基礎，按工程項目和元器件所屬階段對應用風險分類，構建風險預警指標體系，根據變化趨勢予以預警警示，從源頭降低元器件應用風險，建立復雜元器件應用風險預警系統，提出 “多判斷-多響應”預警流程，為復雜元器件的成功應用提供有力支撐。

預警思想起源于軍事領域，最早應用于金融經濟方面。風險預警在經濟領域已經形成相對成熟的體系[1-3]，逐漸推廣至各行業領域。其中，關于元器件風險預警的研究主要集中在預警制度、預警方法和模型、預警管理體系等方面。2006年，孫華山[4]根據企業生產狀態曲線，將預警管理分為三項內容：風險預警策劃、風險診斷和風險干預，用具體數值表示預警監測指標，確定危機預警值域及等級劃分，并根據數值的變化或變化趨勢，發出不同程度的警報。2013年，侯茜[5]提出安全風險管理應由 “被動應對型”向 “主動預警型”轉變的思想，并選取新員工比例、員工工齡結構、事故隱患以及事故等作為預警指標，建立一種簡單易行的安全生產管理預警模型。

復雜元器件是航天武器裝備的重要基礎和戰略性資源，對裝備性能提升作用重大；對裝備自主保障影響重大；是技術難度和帶動作用重大的關鍵器件，對于我國國防建設和國家安全具有重要的意義。為加速復雜元器件成果推廣，全面提升航天型號元器件自主保障能力，有必要對復雜元器件應用風險預警機制展開研究，將事后處理變成事前預防和控制，保證工程目標的順利實現。

1 復雜元器件應用風險分類

復雜元器件應用風險可視為元器件應用過程中導致目標不能完成的因素發生的概率及其產生的后果。復雜元器件由于采用了大量的新設計、新工藝、新材料，具有一般風險的客觀性、突發性、多變性和相對性等特征外，還具有其獨有的特征。為了更好的分析復雜元器件應用風險，對應用風險進行分類研究。

1.1 按工程項目劃分

我國武器裝備研制工程項目中，一般將元器件應用風險分為三大類：技術風險、管理風險和保障風險等，如圖1所示。

a）技術風險。技術風險是指使用新技術、新材料、新工藝、新設計帶來的技術上風險，具體體現在技術途徑、工藝方法和技術方案的不成熟性引起的損失，設備、檢測手段達不到要求等產生的風險。具體可細分為器件無法滿足要求、產品技術狀態不受控、器件結構不合理等。

b）管理風險。管理風險是指由于計劃、組織、控制等管理工作達不到預定的要求造成的研制時間延遲、成本上升或研制失敗等風險，由于項目研制過程復雜、協作面廣，在研制過程中受到各種不確定因素的影響，造成管理缺陷?？杉毞譃橛行贤▍f調不足，采購計劃不合理，過程控制不嚴等。

c）保障風險。保障風險是指在元器件研制過程中，人、物、料不足以提供保障，延誤元器件研制進度，影響元器件生產。具體可細分為人員能力和素質不足、外購材料渠道不順暢、設備不滿足試驗需求等。

圖1 復雜元器件應用風險按工程項目分類

1.2 按元器件階段劃分

根據元器件所屬階段，可將元器件應用風險分為研制生產和裝機應用兩個階段，包括研制、生產、使用設計和分析、裝聯、調試、驗證試驗等6個方面內容。

1.2.1 研制生產階段

研制生產階段包括元器件研制和生產，由元器件研制單位實施，復雜元器件在研制生產中主要存在以下風險。

a）技術狀態未充分固化風險。部分復雜元器件雖完成鑒定，但由于未進行批量生產，缺少供貨的經歷，導致生產工藝和生產過程未完全固化，產品的參數一致性和可靠性仍有待進一步的驗證和提高，從而造成產品的技術狀態的變更。

b）外協外購多、生產周期長風險。復雜元器件研制難度大、原材料生產成本高，導致部分工序外協 （如信號處理器件的芯片流片外協）、部分原材料外購 （如管殼材料）。延長了復雜元器件的生產周期，增加了研制過程的風險因素。

c）生產環境控制不嚴、操作不當風險。元器件生產環境 （防靜電、潔凈度、溫濕度等）對元器件批次質量至關重要，如果控制不嚴格、生產過程中可能引進多余物、芯片靜電損傷、水汽含量超標等問題。

1.2.2 裝機應用階段

裝機應用階段包括4方面工作：使用設計和分析、裝聯、調試、驗證試驗等。此階段相關工作均由用戶主導，但由于器件的復雜性，需要研制單位提供更多的應用支持。復雜元器件在裝機應用階段主要存在以下風險。

a）系統設計不合理風險。元器件在裝聯前，系統需要全面考慮可靠性設計要素 （如降額設計、熱設計、電磁兼容設計、靜電防護設計、耐環境設計等），并且要關注元器件封裝結構是否發生變化、對接口設計是否作了相應更改。

b）裝聯操作不當風險。器件裝聯需要經歷引線成形處理、安裝/焊裝、清洗、三防等操作步驟，在操作過程中防護措施不到位，可能引入過應力 （電、熱、機械）和多余物等，可能對器件造成損傷。

c）調試風險。器件在調試過程中可能存在調試程序不合理、調試軟件不匹配、調試操作規程不完善，導致調試工作無法順利進行。

d）驗證項目不全面、考核不當風險。對整機工作中經歷的環境剖面過考核或者欠考核都會對器件使用可靠性產生影響。驗證試驗項目的設置沒有充分考慮器件的特性和應用要求，沒有在地面進行充分驗證，都可能導致器件缺陷沒有及時暴露出來。

2 風險預警系統

2.1 風險預警系統組成要素

顧海兵[6]提出預警三階段理論：明確警義、尋找警源、分析警兆并預報警度，用五種顏色分析歸納預警方法：黑色預警、黃色預警、紅色預警、綠色預警和白色預警。本文在預警三階段理論的基礎上，結合復雜元器件風險預警工作特點，將預警工作分為明確警義、尋找警源、分析警情、預報警度及防控警情等五部分內容。根據研究對象的具體特征明確警義，以風險評估理論為指導，運用科學的技術手段尋找警源，按風險可接受水平設定風險的警限，通過分析警情與警限的偏離值確定警度，采取有效措施實現排除隱患、防控警情的目的。根據預警工作內容確定風險預警組成要素包括警情、警義、警源、警限及警度，復雜元器件應用風險預警系統組成要素的詳細說明如圖2所示。

圖2 復雜元器件應用風險預警系統組成要素

2.2 風險預警系統指標體系

風險預警系統指標體系構建是風險預警的第一步，其指標體系以復雜元器件應用風險研究為輸入，對復雜元器件應用風險進行識別，形成風險清單，從風險的可能性、敏感性、嚴重性三方面建立三維預警指標，如圖3所示。在風險識別的過程中，每步都有反饋環節，且在得到風險識別結果后，還需修正、完善風險識別輸入，通過不斷迭代，使應用風險指標體系更加準確。

2.3 風險預警系統流程

典型的預警流程以項目全過程及參與生產活動的各單元為主，從事故預防的角度，制定合理可行的應急救援方案，意在變事后處理為事前預防。預警流程將風險預警理論思路轉化為具體應用，以風險預警指標體系為基礎，通過構建預警模型實施風險預警。本文提出的 “多判斷-多響應”復雜元器件應用風險預警流程如圖4所示，“多判斷”是指：①所關注的風險實際情況與管控目標之間是否出現偏差；②偏差的范圍是否超出警限。 “多響應”是指：針對兩個判斷做出的行動決策，既包括確定警情、分析警源、構建預警指標體系，提出防控警情方案，又包括在實施各項風險預警的基礎上，定期收集反映各項風險實際情況的相關數據。一般包括以下幾個方面內容。

a）確定預警輸入，即構建風險預警指標體系，基于對可能性、嚴重性和敏感性因素的分析，構建三維風險預警指標。

b）明確預警輸出結果，即確定預警界限與預警信號輸出。

c）由預警輸入到輸出結果的邏輯分析，即建立風險預警模型。

d）預警模型的應用研究，由預警結果確定預警管控對策。

圖3 復雜元器件應用風險指標體系

3 結論

本文從工程項目和元器件階段兩個維度研究了元器件應用風險，從工程項目角度，元器件應用風險分為技術類險、管理類險和保障類風險等三大類；從元器件階段角度，可將元器件應用風險分為研制生產和裝機應用兩階段，包括研制、生產、使用設計和分析、裝聯、調試、驗證試驗等6個方面內容。

結合復雜元器件風險預警工作特點，將預警工作分為明確警義、尋找警源、分析警情、預報警度及防控警情等五部分內容，并從風險的可能性、敏感性、嚴重性三方面建立三維預警指標體系，提出“多判斷-多響應”復雜元器件應用風險預警流程，為復雜元器件的成功應用提供有力支撐。

圖4 “多判斷-多響應”復雜元器件應用風險預警流程