基于案例法和雙歸零的融合構(gòu)建航天廣義歸零方法

劉國(guó)才 莫婷

(1.中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)品保證研究院，北京 100071；2.中國(guó)船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院，北京 100081)

0 引言

目前，我國(guó)航天事業(yè)已進(jìn)入新時(shí)代高質(zhì)量發(fā)展階段，努力實(shí)現(xiàn)“高質(zhì)量保證成功、高效率完成任務(wù)、高效益推動(dòng)航天強(qiáng)國(guó)和國(guó)防建設(shè)”的“三高”目標(biāo)，迫切需要?jiǎng)?chuàng)新質(zhì)量管理。質(zhì)量問(wèn)題歸零是我國(guó)航天事業(yè)在60多年工程實(shí)踐、探索創(chuàng)新中積累的有效質(zhì)量管理方法。面向新時(shí)代的發(fā)展需要，基于嫦娥五號(hào)任務(wù)的成功實(shí)踐，主動(dòng)迎變并深化質(zhì)量問(wèn)題歸零理論[1-2]研究，具有十分重要的意義。

1 “雙歸零”研究現(xiàn)狀

我國(guó)的航天“雙歸零”始于20世紀(jì)90年代[3]，各承研單位在解決型號(hào)質(zhì)量問(wèn)題的過(guò)程中逐漸摸索出以“雙歸零”為代表的有效方法。該方法在國(guó)防科技工業(yè)及某些民用領(lǐng)域得到大范圍推廣并取得了顯著實(shí)效。

航天“雙歸零”方法的演進(jìn)路徑[4-5]如圖1所示。在近30年的演進(jìn)歷程中，國(guó)內(nèi)專家學(xué)者對(duì)“雙歸零”方法進(jìn)行了持續(xù)而深入的研究，涵蓋歸零的歷史[6-7]、思想內(nèi)涵[8-9]、復(fù)雜產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題歸零[10-11]、復(fù)雜系統(tǒng)歸零[12]、知識(shí)管理[13]、長(zhǎng)管質(zhì)量問(wèn)題歸零[14]、工程實(shí)施[15]等內(nèi)容，形成了一系列具有代表性的研究成果[16]，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家的航天質(zhì)量問(wèn)題處理及預(yù)防[17-18]相比仍有一定差距，迫切需要從歸零理論自身的角度查找原因。分析發(fā)現(xiàn)，主要問(wèn)題之一是歸零結(jié)果的理論化程度尚有不足。針對(duì)該問(wèn)題，吸納社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域中案例研究法的理論構(gòu)建優(yōu)勢(shì)，融合雙五條歸零理論，并結(jié)合反饋控制思想，構(gòu)建廣義歸零方法，提高當(dāng)前質(zhì)量問(wèn)題歸零的理論泛化能力，助力實(shí)現(xiàn)更深入的質(zhì)量預(yù)防成效。

圖1 航天“雙歸零”方法的演進(jìn)路徑

2 案例法基本原理

2.1 案例法研究階段

案例法[19]源于社會(huì)實(shí)踐并推廣應(yīng)用于航天[20]、商業(yè)、心理學(xué)、管理學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，通過(guò)觀察、訪談、歷史數(shù)據(jù)、檔案材料等方法收集數(shù)據(jù)，運(yùn)用可靠技術(shù)對(duì)一個(gè)事件進(jìn)行分析并得出帶有普遍性的結(jié)論[21]。歷經(jīng)150多年的發(fā)展[22]，案例法主要經(jīng)歷兩個(gè)研究階段，如圖2所示。當(dāng)今，案例法以方法論研究為核心，用于探索性研究、描述性研究和解釋性研究。其中，以解釋性研究為主，用于回答“為什么”的問(wèn)題，同時(shí)也是構(gòu)建理論的主要研究類型。

圖2 案例研究法的研究階段

2.2 案例法實(shí)施流程

由案例法構(gòu)建理論并沒(méi)有固定的步驟[23-25]。Kathleen M. Eisenhardt給出了一個(gè)相對(duì)完整的實(shí)施流程，如圖3a所示。Robert K. Yin則持有不同的觀點(diǎn)，認(rèn)為開(kāi)始研究前需要給出理論假設(shè)，提出了如圖3b所示的研究路徑，以及如圖3c所示的實(shí)施流程。

圖3 案例研究法實(shí)施流程

3 構(gòu)建廣義歸零方法

案例法具有構(gòu)建理論的完整方法體系，與雙歸零理論有相同的目標(biāo)和較大的融合互補(bǔ)空間，例如：①雙歸零缺少研究設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，理論化程度不足，未能產(chǎn)生更普遍性的結(jié)論。依據(jù)案例法，這個(gè)結(jié)論是對(duì)理論假設(shè)的回應(yīng)，由分析歸納得出并具有推廣性。②案例法缺少工程實(shí)施導(dǎo)向，而雙歸零理論具有工程實(shí)用性。③案例法具有理論構(gòu)建性，而雙歸零理論缺少更廣泛的理論概括能力。所以，通過(guò)案例法與雙歸零理論的有機(jī)融合，可以在機(jī)理層面大大提升質(zhì)量問(wèn)題歸零的理論化能力。案例法與雙歸零理論融合而成的新歸零方法稱為廣義歸零方法。由于融合方式的不同，分別形成廣義歸零方法的范式Ⅰ和范式Ⅱ。

3.1 廣義歸零方法的范式Ⅰ

以技術(shù)五條歸零為例，將其與案例法分別進(jìn)行流程化并繪制流程框圖，如圖4a、圖4b所示。將技術(shù)五條歸零流程嵌入案例法流程，形成廣義歸零方法的范式Ⅰ，如圖4c所示。

圖4 廣義歸零方法的范式Ⅰ

圖4a與圖4b具有不完全相同的實(shí)施路徑，其中“問(wèn)題描述”與“收集案例研究資料”、“定位與機(jī)理”與“資料分析”、“編制歸零報(bào)告”與“形成案例研究報(bào)告”具有不同程度的等效關(guān)系。將等效環(huán)節(jié)進(jìn)行歸并，形成了兼具案例法和“雙歸零”綜合優(yōu)勢(shì)的新歸零方法，稱之為廣義歸零方法的范式Ⅰ。

3.2 廣義歸零方法的范式Ⅱ

以圖3c單案例研究流程為例，將其等效視為質(zhì)量問(wèn)題歸零環(huán)節(jié)，“形成理論模型”環(huán)節(jié)則等效為形成歸零結(jié)論。在單案例法研究流程的后續(xù)環(huán)節(jié)追加多案例法研究及形成更廣泛的理論模型兩個(gè)環(huán)節(jié)，并反饋至“確定研究問(wèn)題”環(huán)節(jié)。通過(guò)單案例法研究流程追加多案例法研究流程形成的雙回路模型，如圖5a所示。依據(jù)控制論的建模思想，對(duì)圖5a進(jìn)行變換得到廣義歸零方法的控制系統(tǒng)模型，即為廣義歸零方法的范式Ⅱ，如圖5b所示。其中，多案例法研究環(huán)節(jié)作為控制系統(tǒng)模型的輸入，單案例法研究環(huán)節(jié)作為被控對(duì)象，對(duì)輸出進(jìn)行反饋并與輸入進(jìn)行“大于、等于、小于”的比較。通過(guò)范式Ⅱ，即廣義歸零方法的控制系統(tǒng)模型，可以進(jìn)一步展示雙五歸零的理論泛化機(jī)理，更貼近工程實(shí)際應(yīng)用。

圖5 單案例法流程與多案例法流程的組合

4 實(shí)證研究

4.1 型號(hào)概述

嫦娥五號(hào)是探月工程“繞、落、回”三步走戰(zhàn)略的收官之戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)月球樣品的自動(dòng)采樣并返回。科學(xué)載荷的本次任務(wù)是獲取月球地形地貌信息、物質(zhì)成分和月壤層次結(jié)構(gòu)，為月球及月壤的研究直接提供科學(xué)數(shù)據(jù)，同時(shí)強(qiáng)有力地支持“鉆取”月球樣品。而事實(shí)也證明，在采樣過(guò)程中，科學(xué)載荷發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，倘若發(fā)生任何質(zhì)量問(wèn)題，將直接影響任務(wù)成敗。

4.2 需求分析

實(shí)施嫦娥五號(hào)任務(wù)時(shí)，廣義歸零方法尚處于萌芽階段并開(kāi)始應(yīng)用。當(dāng)時(shí)面臨的一個(gè)較大難題是產(chǎn)品歸完零后，該產(chǎn)品又發(fā)生了其他質(zhì)量問(wèn)題。問(wèn)題在于，通過(guò)第一個(gè)質(zhì)量問(wèn)題的歸零，可否避免該產(chǎn)品后續(xù)質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生，雖然每個(gè)質(zhì)量問(wèn)題的原因性質(zhì)不同。

4.3 核心方法

當(dāng)時(shí)廣義歸零方法尚未正式提出，但其萌芽思想恰好解決了如上困惑，具體做法是：按雙五歸零找到了質(zhì)量問(wèn)題的定位與原因，但這多局限于就事論事。此時(shí)，提出的想法是，所發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題背后一定有某個(gè)規(guī)律在支撐，這個(gè)規(guī)律肯定不是雙歸零中得到的原因(等效于廣義歸零方法中的提出理論假設(shè))。之后，跳出雙歸零報(bào)告中的內(nèi)容，從更廣泛的視角搜集資料和尋找這個(gè)隱藏的規(guī)律(等效于廣義歸零方法中的搜集資料)。最后發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的質(zhì)量問(wèn)題，不管是設(shè)計(jì)原因、工藝原因或者其他原因，都存在一個(gè)共性的規(guī)律，即產(chǎn)品研制人員的質(zhì)量意識(shí)、質(zhì)量知識(shí)和質(zhì)量落實(shí)決定了質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。基于該發(fā)現(xiàn)，采取了一系列簡(jiǎn)單易行的措施，質(zhì)量問(wèn)題得到了很好的控制。

4.4 取得的成效

一是方案階段、初樣階段、正樣階段發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題是依次遞減的。有觀點(diǎn)認(rèn)為這是必然的，理由是管理越來(lái)越嚴(yán)格，絕大部分質(zhì)量問(wèn)題已在項(xiàng)目前期發(fā)生，所以到了正樣階段質(zhì)量問(wèn)題自然就減少了。本研究則認(rèn)為不一定，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中有些型號(hào)恰是在方案階段或初樣階段基本沒(méi)有發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，而到了正樣階段才發(fā)生。

二是單機(jī)設(shè)備自身的質(zhì)量問(wèn)題減少。之所以要強(qiáng)調(diào)是單機(jī)設(shè)備自身，正是廣義歸零方法的獨(dú)特之處。傳統(tǒng)歸零是把教訓(xùn)舉一反三到其他型號(hào)、其他單機(jī)、其他單位，而廣義歸零方法的核心做法是把歸零歸到理論化，即找到一個(gè)更加具有普遍性的規(guī)律。

質(zhì)量意識(shí)、質(zhì)量知識(shí)和質(zhì)量落實(shí)分析如下：

(1)質(zhì)量意識(shí)。當(dāng)眾多型號(hào)發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題后，普遍認(rèn)為是型號(hào)人員質(zhì)量意識(shí)不足或管理層對(duì)質(zhì)量工作重視程度不夠?qū)е碌摹６ㄟ^(guò)應(yīng)用廣義歸零方法得出了更深刻的認(rèn)識(shí)，即相關(guān)人員在本源上都具有強(qiáng)烈的質(zhì)量意識(shí)，出現(xiàn)航天質(zhì)量問(wèn)題的根本性原因并非在于質(zhì)量意識(shí)。

(2)質(zhì)量知識(shí)。型號(hào)一線的設(shè)計(jì)師普遍反映，所發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題與專業(yè)能力不完全直接相關(guān)，如靜電損傷、點(diǎn)膠、防松等。通過(guò)應(yīng)用廣義歸零方法發(fā)現(xiàn)，豐富而及時(shí)的質(zhì)量知識(shí)供給至關(guān)重要。在嫦娥五號(hào)科學(xué)載荷研制過(guò)程中，非常重視承研人員的質(zhì)量知識(shí)培訓(xùn)及宣貫，承研人員掌握質(zhì)量知識(shí)后會(huì)主動(dòng)應(yīng)用于研制工作。

(3)質(zhì)量落實(shí)。航天產(chǎn)品技術(shù)難度大、過(guò)程環(huán)節(jié)多、風(fēng)險(xiǎn)潛伏深。即使掌握了豐富的質(zhì)量知識(shí)，單獨(dú)依靠個(gè)人的力量也不一定能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間、適當(dāng)?shù)墓ば虿捎眠m宜的質(zhì)量知識(shí)落實(shí)到產(chǎn)品研制過(guò)程中。這就需要團(tuán)隊(duì)的力量，特別需要各級(jí)總質(zhì)量師起到強(qiáng)有力的統(tǒng)籌作用。憑借他們豐富的質(zhì)量知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，充分識(shí)別產(chǎn)品全生命周期中各項(xiàng)活動(dòng)、步驟的差距和風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)跟蹤“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”的狀態(tài)變化，提出需要重點(diǎn)防范的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

5 比較分析

5.1 形式比較

廣義歸零方法的范式Ⅰ與“雙歸零”方法最大的區(qū)別是：范式Ⅰ極大擴(kuò)充了“雙歸零”方法的內(nèi)容，特別是方案設(shè)計(jì)、搜集資料和資料分析，而在“雙歸零”方法的實(shí)踐中并沒(méi)有涵蓋理論假設(shè)、分析單位、連接資料與假設(shè)的邏輯和解釋研究結(jié)果等核心內(nèi)容的方案設(shè)計(jì)，缺乏系統(tǒng)化的資料搜集來(lái)源和資料分析方法。

廣義歸零方法的范式Ⅱ與范式Ⅰ相比，由傳統(tǒng)案例法中的單案例與多案例相對(duì)獨(dú)立研究，組合優(yōu)化為“單-多”雙回路的混合研究。但該雙回路模型在時(shí)序邏輯方面尚存不足，結(jié)合反饋控制的思想，對(duì)雙回路模型進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，形成“多-單”單回路控制系統(tǒng)模型，更貼近工程實(shí)際情況。

廣義歸零方法是案例法、“雙歸零”和反饋控制思想綜合集成的結(jié)果。案例法作為國(guó)際上先進(jìn)的質(zhì)性分析方法，進(jìn)一步豐富和深化了“雙歸零”的理論架構(gòu)，“雙歸零”方法作為我國(guó)航天工程的特色本土理論為案例法提供了精準(zhǔn)目標(biāo)導(dǎo)向，反饋控制思想又進(jìn)一步理順了“多-單”關(guān)系，使得廣義歸零方法進(jìn)一步適用于航天工程實(shí)踐。

5.2 機(jī)理分析

范式Ⅰ中的資料分析環(huán)節(jié)、范式Ⅱ中的反饋環(huán)節(jié)分別實(shí)現(xiàn)了“雙歸零”方法的理論泛化能力。資料分析環(huán)節(jié)完全繼承了案例法中的相應(yīng)分析方法，具備構(gòu)建理論的核心能力。范式Ⅱ中的反饋環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前質(zhì)量問(wèn)題歸零結(jié)論與歷史質(zhì)量問(wèn)題歸零結(jié)論的范圍比較，當(dāng)結(jié)論范圍小于或等于歷史質(zhì)量問(wèn)題歸零結(jié)論范圍時(shí)，啟動(dòng)反饋控制機(jī)制再次對(duì)當(dāng)前質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行深度歸零，至其結(jié)論范圍大于歷史結(jié)論范圍時(shí)控制活動(dòng)停止。

6 結(jié)語(yǔ)

質(zhì)量問(wèn)題歸零尚缺乏進(jìn)一步構(gòu)建理論的機(jī)制，這是導(dǎo)致“雙歸零”理論泛化能力不足的主要原因之一。而案例法與“雙歸零”的融合，不僅能夠深入實(shí)現(xiàn)單案例歸零，還具有構(gòu)建理論、擴(kuò)大結(jié)論推廣應(yīng)用范圍的作用，為“雙歸零”方法注入了新的內(nèi)涵。