衛星有效載荷產品保證策劃與推進

牛相林、祁公祺、鄒明 /中科院上海技術物理研究所

牛祎鉉、廉珂 /上海衛星裝備研究所

20 世紀90 年代初，我國開始學習國外先進的產品保證方法，在此基礎上制定了適合國情的《航天產品保證要求》，并在全航天系統內進行了推廣。本文結合實際工作，總結和闡述了衛星有效載荷采取的產品保證控制措施，可為后續衛星載荷的產品保證提供參考。

一、樹立宇航產品保證的理念

1.宇航型號任務的工作階段

宇航型號任務根據技術流程將產品研制劃分為立項論證、方案階段、初樣階段、正樣階段、在軌飛行等研制階段工作。立項階段進行任務分析、可行性論證；方案階段進行優選方案、研制樣機；初樣階段進行詳細設計，電性件、結構熱控件、鑒定產品，參加整星試驗等研制工作；正樣階段需進行正樣設計、產品研試，參加整星試驗，出廠評審等研制工作；在軌飛行階段進行發射場及在軌測試、產品交付給用戶、技術支持服務等，宇航型號任務技術流程如圖1 所示。

各級設計師需按管理部門和項目負責人的協調，明確各階段研制計劃、交付的試件與產品、過程與產品質量控制要求。

圖1 宇航型號任務技術流程

2.樹立產品保證理念

美國在1986 年發布了《航天供應商產品保證大綱》，歐洲在80 年代后期在宇航企業全面推行了產品保證工作，中國空間技術研究院2012 年頒發了《全面產品保證工作規定》。航天產品具有特殊性：系統復雜、技術風險高，失敗的成本太高，一次成功不等于每次成功。我國航天實行準入退出機制，質量是生存發展的生命線，產品保證對航天承研單位尤其重要，必須提高對產品保證的認識，學習產品保證規范和方法，落實執行到位，加強產品保證管理，確保宇航產品一次成功。

3.設立產品保證專業崗位和人員

圖2 產品保證隊伍組織框圖

產品保證專業人員是型號研制隊伍中的重要組成部分，設計師已充分認識到開展產品保證工作的必要性。行政指揮是產品保證工作的第一責任人，其他人員在行政指揮的領導下開展各項產品保證活動，型號正副主任設計師是單位的產品保證專家組成員，產品保證隊伍組織框圖如圖2 所示。

二、型號任務項目研制產品保證策劃

1.策劃是型號項目的重要開端

項目初期就要進行多維度綜合策劃，充分考慮技術、質量、進度、經費、人員等因素，按技術、產保、流程、進度的順序做好策劃。注意合理的技術繼承和創新，確定驗證事項和區別四類（A、B、C、D）單機；按使用要求，列出關鍵特性和控制事項并量化；綜合技術等因素，列出風險項并落實化解措施；明確對活動部件、自研件、特殊外協的技術與產品保證要求；明確特殊測試、試驗事項的要求；落實特殊技術條件保障事項的解決途徑。在基本理清技術基礎上結合產品保證事項，編制產品研制流程。

2.項目研制總流程及初樣、正樣流程策劃

依據研制要求或研制任務書，對項目進行全周期策劃，編制全周期研制流程、初樣研制流程和正樣研制流程，并將產品保證事項納入流程。

3.做好產品保證工作的策劃

在項目研制流程的基礎上，將產品保證策劃與設計、制造過程、交付結合，明確設計評審、部件生產交付、產品集成、生產狀態確認、產品測試、產品試驗和驗收交付等階段產品保證內容，并納入研制流程，如圖3 所示。

對C、D 類單機產品，研制鑒定件后做正樣產品生產基線評審，同時把對質量有可能產生影響且需要單位保證的工作內容列入到產保工作中。

4.把握分階段產品保證要點

識別和梳理各個階段的產品保證要點，歸納出各個環節的產品保證要點，確定初樣階段和正樣階段產品保證要點。

（1）初樣階段產品保證要點

組織產品詳細設計及保證計劃（含外協、自研件）編制和評審；明確關鍵特性、風險及可靠性分析控制點（明確控制點）；明確工藝總方案評審及總裝過程控制（關鍵/強檢點）；組織軟件研制過程控制的檢查確認；進行產品測試覆蓋性分析及不可測項控制的檢查確認；確定鑒定產品研制與測試驗收中事項（單機環試、系統聯試與專項試驗、交收測試、整星試驗、實物與數據包檢查）。

（2）正樣產品保證要點

結合正樣設計修訂產品保證計劃，重在生產基線與狀態更改確認，部件交收與產品總裝測試試驗控制，嚴格產品交付驗收。

三、初樣及正樣的產品保證工作事項

根據產品研制階段確定的產品保證要點，分解為初樣及正樣階段的產品保證事項，再細化為具體的文件、質量記錄和數據，以利于量化、精細化，使之有可操作性。

圖3 產品保證工作策劃圖

1.組織產品初樣設計和產品保證計劃評審

組織產品初樣設計和產品保證計劃評審；組織光學、結構、機構、熱控、電子學、軟件、地檢分任務書協調確認；組織探測器、制冷、杜瓦、光學薄膜分任務書協調確認；對上述子系統、單機、組件、地檢詳細設計報告及評審（報告應有章節明確產品保證主要事項與要求）；匯總編制外協件清單，訂立合同與技術協議情況（含質量控制、產品驗收要求）。

2.明確技術風險、關鍵特性與可靠性控制點

設計師需編制下列報告并明確控制事項表。編制產品特性分析報告，可參閱航天標準QJ892-1995，報告應給出關重件控制要求表。編制初樣技術風險分析與控制報告，報告給出風險項目、三類關鍵特性、設計裕度、十新等分析與控制要求表。編制產品可靠性安全性設計報告，報告給出關鍵項目、單點故障及強檢點、FMEA 及可靠性驗證項目要求表。以上控制要點由設計師執行，產品保證檢查督促。

3.明確軟件研制過程控制要點

設計師編制軟件研制流程并明確控制點。明確軟件等級與類別，編制軟件研制流程；明確CPU/FPGA 軟件需求分析、設計、實現、測試與評測；衛星總體驗收；固化落焊與補充試驗全流程與控制點；明確軟件各級測試（單元、組裝、確認、系統測試，第三方評測與回歸測試），最終固化落焊的落實安排；落實軟件的三庫管理、版本與更改的控制措施，給出軟件產品數據包文檔清單，及時整理入庫。

4.明確加工、自制件過程控制要點

主管質量師、項目產品保證負責人要檢查督促下列要點的執行。

（1）光機加工生產過程控制要點

審查設計圖紙標準化，外協加工應有專項協議；匯總光機加工工藝目錄，審查有無禁限用或新材料與工藝；成品驗收記錄（內部辦交接單，外部有驗收報告）。

（2）電裝生產調試過程控制要點

編制規范的電原理圖、印制版圖、電纜接點表；單板、機箱電裝文件，審查禁限用工藝及常見問題的控制；檢查電裝調試卡，照相記錄，合蓋前檢查多余物，鑒定件試后檢查，辦理交接單（外協有檢測驗收報告）。

（3）活動部件組裝過程控制要點

評審組裝流程控制點、測試方法要求，確認試驗項目條件；審議工藝文件、過程質量記錄表、試驗報告與結果；抽樣鑒定試驗，運行壽命試驗，試后做分解檢查分析；對裝入整機的機構組件履行交收測試與試驗，辦交接單。

（4）探測器、杜瓦、制冷機、光學薄膜過程控制要點（專用器件要評審產品保證方案）

檢查工藝、組裝流程與控制點、過程質量記錄表的執行；審議確認篩選、鑒定、驗收試驗條件，驗收測試細則；研制鑒定件，對探測器組件進行鑒定測試與可靠性試驗；對裝入整機的自制件履行交收測試試驗，辦內部交接單。

5.評審工藝總方案與總裝調試流程

（1）編制工藝總方案與評審要點

編制前要查閱航天標準Q/QJA-38、單位質保體系工藝總方案編制指導文件；查閱航天產品禁限用材料、工藝規定，宇航常用材料、工藝多發問題控制要求等文件資料。工藝總方案主要內容包含產品組成、生產總裝過程、工藝選用、關鍵工藝、總裝環境與設備控制等。該報告應匯總列出光、機、電、總裝工藝目錄清單，識別有無新工藝、有無使用禁限工藝。對工藝總方案評審，著重是工藝選用的正確性、可行性，需要鑒定、驗證的新工藝，關鍵工藝控制的實施辦法。

（2）主體產品總裝調試流程的控制

編制主體產品總裝調試流程（組部件驗收齊套至主體產品環試前的集成過程），列出強制、關鍵檢驗點、性能過程檢測點及控制措施，進行內部評審確認。相應編制機裝、光校、系統聯調工藝文件及記錄表，明確關鍵工序、特殊過程要求檢查、關鍵檢驗和過程測試記錄、照相及點封記錄。

表4給出了經處理后的上證綜指與其他指數收益率序列的全局相依性結果。由表4可知，上證綜指與日經225指數及香港恒生指數收益率相關性明顯高于其他指數相關性。上證綜指與標普500 指數及DAX指數的相關性則處于相對較低水平。

6.明確產品測試方案并落實安排

梳理載荷任務書（技術要求）及關鍵特性控制要求的全部測試項目，列測試項目矩陣表。明確過程檢測、驗收檢測、待裝星后測試安排，相應編制與審議測試方案；編制載荷測試覆蓋性分析報告，給出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類不可測項目、強制（關鍵）檢驗點清單并審議確認；將Ⅱ類不可測項納入總調過程檢測，填寫過程測試記錄表；編制載荷產品驗收測試細則及測試工作程序記錄表；檢查確認使用通用儀器、地檢設備的計量情況；最終編制產品測試報告與測試覆蓋性檢查報告。

7.明確產品試驗方案并落實安排

（1）確認產品參加整星試驗項目與安排

與型號總體協調確認載荷參加整星試驗（初樣星力學、熱控、電測，正樣星電測、真空熱試驗等）的產品狀態和安排。

（2）確認產品各單機環試矩陣并執行

編制各單機環試項目及條件，衛星總體參加審議確認；編制各單機環試細則，控制試驗狀態，記錄數據編寫報告。

（3）確認產品專項試驗要求并執行

載荷產品定標、運動機構壽命等為專項試驗。編制專項試驗大綱及細則，請衛星總體參加評審確認；按大綱細則完成試驗與報告，并審議確認試驗結果。

8.鑒定產品驗收檢查與初樣研制總結

（1）對鑒定產品進行驗收檢測與實物檢查

（2）初樣研制總結與轉正樣準備

編制初樣研制總結報告（含鑒定產品研制）；相應編制初樣產品數據包清單，按清單匯總文件與報告；相應編制初樣產品保證總結報告；清理初樣研制中技術狀態更改事項（填匯總表）；清理初樣研制中質量問題歸零事項（填匯總表）；清理初樣研制中待辦事項及三單處理情況（填匯總表）；與衛星總體協調初樣產品超差、偏離項的處理；編制產品正樣設計報告與產品保證計劃。

（3）進行初樣轉正樣的評審

評審前，衛星總體進行鑒定產品測試、初樣總結文件與數據包審查，協調正樣技術與產品保證要求；設計人員完成正樣產品設計報告，產品保證人員完成產品保證計劃；組織初樣總結與正樣設計評審會，確認待辦事項。

正樣產品保證以鑒定件為基礎，著力下列事項：a)初樣遺留事項的解決，正樣先行件審定，狀態更改論證；b)正樣生產基線控制與生產準備評審；c)裝機元器件、外協件驗收，使用材料、工藝清單確認；d)單位內部自制件驗收，確認整機總裝流程與控制點；e)確認產品測試流程與控制點，檢查確認數據記錄；f)確認產品試驗矩陣與條件，檢查確認試驗過程情況；g)按軟件研制流程檢查各類測試與固化落焊的執行記錄；h)按風險分析報告列表，檢查全部控制點的表格化記錄；i)清理產品研試中異常現象處理及質量問題雙歸零情況；j)按產品數據包清單逐項查對文件、報告與控制表；k)制定產品故障預案并做試驗驗證。

四、在實踐中加強與改進產品保證工作

1.加強擔當宇航產品的工作理念

項目負責人要著力做好策劃與分階段有序推進的流程安排；設計師要明白擔當宇航產品設計、制造與測試試驗的要求。載荷設計要對照任務要求、執行規范要到位、表述清晰明確、做事按依據、過程留記錄、事后要檢查；產品保證質量工程師貼近產品實際，清楚控制重點與方法，參與控制實現并表格化記錄。在解決問題中提升產品保證能力。

2.推進產品保證應關注的事項

（1）把握研制產品狀態。進行合理的技術繼承與創新，方案要可行。對首飛新技術、待攻關關鍵技術，務必先行驗證。確定研制單機的四類劃分，對新研D類和有重大改動的C 類單機安排為鑒定件。

（2）落實技術風險與關鍵特性等的控制。將規范與產品實際相結合，形成風險項目，三類關鍵特性，Ⅰ、Ⅱ類單點和不可測項的控制表，力求量化，留有照相記錄；對重要特性要有裕度。

（3）編制與推行活動部件研試的所標。在近年內外專家對本單位多個型號活動部件進行技術評估與復查基礎上，對其設計、關重件選用、組裝過程控制、測試的試驗編制成了可執行的所標。

項目負責人要著力做好策劃與分階段有序推進的流程安排；設計師要明白擔當宇航產品設計、制造與測試試驗的要求。載荷設計要對照任務要求、執行規范要到位、表述清晰明確、做事按依據、過程留記錄、事后要檢查；產品保證質量工程師貼近產品實際，清楚控制重點與方法，參與控制實現并表格化記錄。在解決問題中提升產品保證能力。

（4）對自研的探測器編制專項產品保證方案。此事列入了宇航產品保證的事項。要設法了解國內外同類器件、國內相關行業的質量可靠性控制辦法與相應技術標準，積極參考引用并參與國內相關技術標準制訂。

（5）加強外協單位定點審核和過程控制。訂立合同、技術協議，嚴格過程控制與外協件驗收，留有記錄。

（6）繼續推進項目工藝總方案、整機總裝總調流程編制與評審。這是產品制造保證的重要環節。在工藝總方案基礎上，匯編本單位常用工藝目錄和特殊工藝目錄；對整機總裝總調，推行編寫裝調文件、流程圖及控制點、過程檢測表、總裝總調工作事項表等規范做法；推進相應平臺與裝調隊伍建設。

（7）轉正樣前，落實評審產品基線與生產準備的事項。

3.細節決定成敗，查閱并汲取行業的寶貴經驗

查閱航天禁限用材料、器件、工藝規定及“常見病”處理，注重航天產品多余物預防和控制，弄清楚航天產品供配電可靠性安全性檢查確認要求，遵守航天產品對實物質量檢查確認要求（含照相、固封）。

航天產品保證工作規定是對以往質量控制制度規范的系統化與深化，承擔型號任務需要熟讀理解與執行相關規定要求。落實航天產品保證工作，涉及研制全過程與項目內外諸多環節，須結合產品實際將產品保證要求融合在設計、生產、外協、總裝、測試與試驗中，并強化過程控制，精細策劃和有效推進產品保證工作是十分必要的。