PDCA循環(huán)在航天紅外載荷產(chǎn)品保證管理中的應(yīng)用

涂步華、梁 宏、祁公祺、董德平 /中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所

近年來，航天產(chǎn)品保證管理要求越來越高，產(chǎn)品保證覆蓋產(chǎn)品研制全流程，直接關(guān)系到產(chǎn)品研制質(zhì)量。因此，科學(xué)系統(tǒng)地優(yōu)化產(chǎn)品保證工作流程和工作項(xiàng)目，對(duì)提高航天紅外載荷產(chǎn)品保證工作質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)，有著非常積極的意義。

以產(chǎn)品技術(shù)流程為基礎(chǔ)，通過質(zhì)量管理PDCA（Plan- Do-Check- Act,策劃—實(shí)施—檢查—處置）循環(huán)的思想優(yōu)化產(chǎn)品保證工作流程和工作項(xiàng)目，針對(duì)航天紅外載荷產(chǎn)品特點(diǎn)，識(shí)別質(zhì)量控制點(diǎn)，開展針對(duì)性、高效的產(chǎn)品保證管理，確保產(chǎn)品按期保質(zhì)交付。

一、航天產(chǎn)品保證管理和PDCA循環(huán)

1.航天產(chǎn)品保證管理

航天產(chǎn)品保證是指為使產(chǎn)品確信達(dá)到質(zhì)量要求，在產(chǎn)品研制、生產(chǎn)全過程所進(jìn)行的一系列有組織、有計(jì)劃的技術(shù)和管理活動(dòng)。航天產(chǎn)品保證管理是指對(duì)產(chǎn)品保證各項(xiàng)工作項(xiàng)目進(jìn)行計(jì)劃、組織、指揮、協(xié)調(diào)、控制和檢查監(jiān)督，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品保證工作目標(biāo)要求的活動(dòng)；可以通過細(xì)化產(chǎn)品保證管理流程和工作項(xiàng)目、制定產(chǎn)品保證大綱和產(chǎn)品保證計(jì)劃等工作指導(dǎo)產(chǎn)品保證工作的實(shí)施。

2.PDCA循環(huán)

PDCA循環(huán)是由美國質(zhì)量管理專家休哈特(Shewhart)博士首先提出，由美國統(tǒng)計(jì)學(xué)家戴明(W.E.Deming)博士采納、宣傳，并在全球全面質(zhì)量管理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，所以又稱為“戴明環(huán)”。PDCA循環(huán)可以簡要描述為：（1）策劃(Plan)：根據(jù)顧客的要求和組織的方針，建立體系的目標(biāo)及其過程，確定實(shí)現(xiàn)結(jié)果所需的資源，并識(shí)別和應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)和機(jī)遇；（2）實(shí)施(Do)：執(zhí)行所做的策劃；（3）檢查(Check)：根據(jù)方針、目標(biāo)、要求和所策劃的活動(dòng)，對(duì)過程及形成的產(chǎn)品和服務(wù)進(jìn)行監(jiān)視和測量（適用時(shí)），并報(bào)告結(jié)果；（4）處置(Act)：必要時(shí)，采取措施提高績效。

二、航天紅外載荷產(chǎn)品保證管理

1.產(chǎn)品保證工作流程

以航天紅外載荷產(chǎn)品技術(shù)流程為基礎(chǔ)，分階段、分層次開展產(chǎn)品保證，形成產(chǎn)品保證工作項(xiàng)目；使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、測試及試驗(yàn)等全過程質(zhì)量得到充分保證，分析識(shí)別有重大影響的產(chǎn)品工作項(xiàng)目，確定為質(zhì)量控制點(diǎn)，并做出相應(yīng)標(biāo)識(shí)。典型的航天紅外載荷產(chǎn)品保證工作流程可以用圖1表示（圖中“★”為識(shí)別出的質(zhì)量控制點(diǎn)）。

圖1 航天紅外載荷產(chǎn)品保證流程圖

2.產(chǎn)品保證工作項(xiàng)目

航天紅外載荷分階段、分層次的產(chǎn)品保證基本項(xiàng)目包括：（1）研制技術(shù)要求和任務(wù)分系統(tǒng)接口協(xié)調(diào)、IDS表；（2）分系統(tǒng)光、機(jī)、電、熱及探測器組部件等分任務(wù)協(xié)調(diào)；（3）組部件的設(shè)計(jì)評(píng)審；（4）分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)評(píng)審；（5）分系統(tǒng)光、機(jī)、電、熱及探測器組部件等投產(chǎn)、試驗(yàn)和檢驗(yàn)；（6）零部件齊套，生產(chǎn)準(zhǔn)備前檢查；（7）分系統(tǒng)光、機(jī)、電、熱及探測器組部件等集成、調(diào)試；（8）分系統(tǒng)總裝、總調(diào)；（9）分系統(tǒng)單機(jī)應(yīng)力篩選試驗(yàn)和環(huán)境模擬試驗(yàn)等可靠性試驗(yàn)；（10）分系統(tǒng)可見光通道地面定標(biāo)試驗(yàn)；(11)分系統(tǒng)地面成像試驗(yàn)；（12）分系統(tǒng)紅外通道地面定標(biāo)試驗(yàn)；（13）分系統(tǒng)驗(yàn)收測試、研制總結(jié)和交付質(zhì)量評(píng)審。

三、基于PDCA循環(huán)的產(chǎn)品保證管理應(yīng)用

PDCA循環(huán)可以使航天產(chǎn)品保證管理的思想方法和工作步驟更加條理化、系統(tǒng)化和圖像化，對(duì)于航天紅外載荷產(chǎn)品，PDCA循環(huán)的方法可以在組織、項(xiàng)目、過程等不同層面的產(chǎn)品保證管理工作中得到具體應(yīng)用，如圖2所示。

圖2 PDCA管理循環(huán)的應(yīng)用示意圖

1.PDCA循環(huán)在組織層面產(chǎn)品保證管理中的應(yīng)用

（1）組織層計(jì)劃階段（P）

航天紅外載荷產(chǎn)品是基于紅外材料、紅外探測器和紅外焦平面(有時(shí)也集成可見光、紫外探測器和激光測距設(shè)備)、空間制冷及熱控、光學(xué)元件等核心組部件研制，通過在紅外物理基礎(chǔ)、先進(jìn)光電探測器，以及紅外光電系統(tǒng)等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)紅外光電遙感探測的分系統(tǒng)產(chǎn)品。按航天產(chǎn)品保證規(guī)范等要求，針對(duì)航天紅外載荷產(chǎn)品特點(diǎn)，擬制航天紅外載荷產(chǎn)品保證管理要求、產(chǎn)品保證大綱編制指南和產(chǎn)品保證計(jì)劃模板。

（2）組織層實(shí)施階段（D）

一是組建組織級(jí)產(chǎn)品保證專家組(含可靠性、元器件、材料工藝、軟件等領(lǐng)域)，為各型號(hào)產(chǎn)品保證活動(dòng)提供技術(shù)支持。

二是成立以型號(hào)兩師系統(tǒng)為核心的航天紅外載荷產(chǎn)品保證專兼職隊(duì)伍。

三是發(fā)布航天紅外載荷產(chǎn)品保證管理要求、產(chǎn)品保證大綱編制指南，在組織內(nèi)對(duì)航天紅外載荷產(chǎn)品保證管理進(jìn)行推廣、試行。

（3）組織層檢查階段（C）

結(jié)合質(zhì)量管理體系內(nèi)審、質(zhì)量復(fù)查等形式，檢查航天紅外載荷產(chǎn)品保證管理要求、產(chǎn)品保證大綱的合理性和可執(zhí)行性。

（4）組織層處置階段（A）

對(duì)檢查中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品保證管理工作中的待改進(jìn)項(xiàng)，不斷完善航天紅外載荷產(chǎn)品保證管理要求、產(chǎn)品保證大綱編制指南、產(chǎn)品保證計(jì)劃編制模板等要求，摸索航天紅外載荷產(chǎn)品保證更加有效的管理方法。

2.PDCA循環(huán)在項(xiàng)目層面產(chǎn)品保證管理中的應(yīng)用

（1）項(xiàng)目層計(jì)劃階段（P）

依據(jù)組織發(fā)布的航天紅外載荷產(chǎn)品保證管理要求等文件，結(jié)合具體產(chǎn)品的任務(wù)書、建造規(guī)范、技術(shù)流程等詳細(xì)要求，由產(chǎn)品保證負(fù)責(zé)人組織編制型號(hào)項(xiàng)目產(chǎn)品保證大綱、產(chǎn)品保證計(jì)劃、產(chǎn)品保證流程，針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn)識(shí)別出質(zhì)量控制點(diǎn)，明確各產(chǎn)品保證工作項(xiàng)目的時(shí)機(jī)、周期、負(fù)責(zé)人、完成標(biāo)志等。

（2）項(xiàng)目層實(shí)施階段（D）

各部門、各崗位按型號(hào)項(xiàng)目產(chǎn)品保證計(jì)劃、產(chǎn)品保證流程的要求在適宜的時(shí)機(jī)開展相應(yīng)的產(chǎn)品保證工作，留有詳實(shí)的記錄，提供必要的標(biāo)志性輸出。

（3）項(xiàng)目層檢查階段（C）

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)審、轉(zhuǎn)階段評(píng)審和階段總結(jié)等重要階段，檢查產(chǎn)品研制過程中產(chǎn)品保證計(jì)劃、產(chǎn)品保證流程實(shí)施情況。

（4）項(xiàng)目層處置階段（A）

將型號(hào)項(xiàng)目檢查到的產(chǎn)品保證計(jì)劃，以及產(chǎn)品保證流程執(zhí)行過程中的問題和不足，擬訂下一階段的產(chǎn)品保證計(jì)劃或行動(dòng)方案，及時(shí)修改完善產(chǎn)品保證計(jì)劃、產(chǎn)品保證流程。

3.PDCA循環(huán)在過程層面產(chǎn)品保證管理中的應(yīng)用

（1） 過程層計(jì)劃階段（P）

根據(jù)型號(hào)項(xiàng)目紅外載荷分系統(tǒng)產(chǎn)品保證流程，識(shí)別出產(chǎn)品保證策劃、產(chǎn)品技術(shù)評(píng)審、關(guān)重件過程控制、試驗(yàn)驗(yàn)證、測試確認(rèn)、質(zhì)量問題歸零等質(zhì)量控制點(diǎn)，納入工藝文件和過程控制管理要求中，細(xì)化質(zhì)量控制點(diǎn)的控制措施、保障資源、關(guān)注事項(xiàng)等。

（2）過程層實(shí)施階段（D）

按型號(hào)項(xiàng)目紅外載荷分系統(tǒng)產(chǎn)品保證的質(zhì)量控制點(diǎn)要求，各崗位按質(zhì)量控制點(diǎn)的控制要求，在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)提供必要的資源、實(shí)施具體的質(zhì)量控制措施，并記錄控制結(jié)果。

（3）過程層檢查階段（C）

在科研生產(chǎn)過程中檢查質(zhì)量控制點(diǎn)的控制實(shí)施情況。

（4）過程層處置階段（A）

對(duì)沒有達(dá)到預(yù)期結(jié)果的質(zhì)量控制點(diǎn)，通過分析、試驗(yàn)等手段查找原因，完善控制措施；固化有效的控制措施，利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方法，更新、擬定下一階段的質(zhì)量控制點(diǎn)及其控制措施。

四、“風(fēng)云”四號(hào)01星紅外載荷產(chǎn)品保證管理案例

1.“風(fēng)云”四號(hào)01星紅外載荷研制概況

風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星是我國第二代地球靜止軌道(GEO)定量遙感氣象衛(wèi)星，為滿足天氣分析和預(yù)報(bào)、短期氣候預(yù)測、環(huán)境和災(zāi)害監(jiān)測、空間環(huán)境監(jiān)測等要求，其主要技術(shù)和性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。“風(fēng)云”四號(hào)01星按方案、初樣、正樣3個(gè)階段研制，于2016年12月11日在西昌成功發(fā)射。

“風(fēng)云”四號(hào)01星紅外載荷產(chǎn)品包括多通道掃描成像輻射計(jì)（輻射計(jì)）、干涉式大氣垂直探測儀（探測儀）分系統(tǒng)產(chǎn)品，2臺(tái)產(chǎn)品均是新研制的多通道、高精度、高光譜、定量化升級(jí)換代的有效載荷產(chǎn)品，并采用離軸三反光學(xué)系統(tǒng)。輻射計(jì)產(chǎn)品能夠獲取地球表面和云的多光譜、高精度定量觀測數(shù)據(jù)和圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)地球表面和大氣物理參數(shù)的多光譜、高頻次、定量探測能力。探測儀能夠?qū)崿F(xiàn)大氣溫度和濕度參數(shù)的垂直觀測，提高探測精度，改進(jìn)垂直分辨率。

2.“風(fēng)云”四號(hào)01星紅外載荷產(chǎn)品保證管理

（1）計(jì)劃階段（P）

針對(duì)“風(fēng)云”四號(hào)01星紅外載荷研制技術(shù)難度大、研制周期緊，方案、初樣和正樣等研制階段交叉并行，電性件、鑒定摸底件、初樣件和正樣件產(chǎn)品狀態(tài)迭代，產(chǎn)品配套復(fù)雜等新研產(chǎn)品特點(diǎn)，將質(zhì)量管理PDCA循環(huán)應(yīng)用于“風(fēng)云”四號(hào)01星紅外載荷產(chǎn)品保證管理中，以優(yōu)化產(chǎn)品保證工作流程和工作項(xiàng)目，如圖3所示。

（2）實(shí)施階段（D）

針對(duì)圖3識(shí)別出的關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)（如表1），將質(zhì)量管理PDCA循環(huán)的思想方法成功應(yīng)用于“風(fēng)云”四號(hào)01星紅外載荷產(chǎn)品各關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)的管控，對(duì)產(chǎn)品研制各過程順利開展、有效銜接起到了至關(guān)重要的作用。

表1 “風(fēng)云”四號(hào)01星紅外載荷產(chǎn)品保證關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)要求

圖3 “風(fēng)云”四號(hào)01星紅外載荷產(chǎn)品保證工作流程圖

（3）檢查階段（C）

在設(shè)計(jì)評(píng)審、轉(zhuǎn)階段評(píng)審前等檢查產(chǎn)品保證計(jì)劃、產(chǎn)品保證流程執(zhí)行情況。

（4）處置階段（A）

根據(jù)檢查中發(fā)現(xiàn)的不足，如執(zhí)行過程效果不良，及時(shí)修改完善產(chǎn)品保證計(jì)劃、產(chǎn)品保證流程，從而確保產(chǎn)品質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)了“風(fēng)云”四號(hào)01星多通道掃描成像輻射計(jì)和干涉式大氣垂直探測儀在軌性能優(yōu)異、穩(wěn)定運(yùn)行的產(chǎn)品保證目標(biāo)，目前產(chǎn)品已在軌穩(wěn)定運(yùn)行4年多。

本文以“風(fēng)云”四號(hào)01星紅外載荷產(chǎn)品保證管理為實(shí)踐，探索研究了將質(zhì)量管理PDCA循環(huán)方法應(yīng)用于航天紅外載荷產(chǎn)品保證管理中，通過策劃、實(shí)施、檢查并優(yōu)化產(chǎn)品保證工作流程和工作項(xiàng)目，對(duì)關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)采取針對(duì)性措施，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。基于PDCA理念，通過分階段、分層次實(shí)踐產(chǎn)品保證工作流程和工作項(xiàng)目，能夠覆蓋產(chǎn)品保證全部要素，為產(chǎn)品保證工作的落地落實(shí)提供了有效的手段。