航天預研項目大型試驗質量風險及管控

權曉波、劉溪聰、郝衛、任新宇/中國運載火箭技術研究院

航天預先研究是指為航天裝備發展而進行的先期研究和發展活動。預研項目的主要任務是探索科技前沿、突破關鍵技術，所以創新是預研工作的核心。預研項目技術挑戰性強、不確定性大，為了確保預研工作順利完成，在預研工作中往往需要開展多類試驗研究工作，例如開展研究性試驗以探究新認知、新原理，產品試制試驗研究新材料、新工藝，驗證試驗考核新產品、新技術。不僅如此，預研項目最終能否達到預定目標和指標，必須通過集成性驗證試驗的考核。

航天型號具有系統復雜、技術密集的特點。針對核心關鍵技術開展的預研項目涉及多個專業技術領域，集成性較強。航天預研工作中開展的驗證性試驗如發射試驗、分離試驗、飛行演示驗證等試驗項目需要多專業資源投入、多單位協同，具有技術難度大，試驗周期長，涉及面廣，耗資大等大型試驗的特點。預研大型試驗作為驗證研究成果應用于型號發展的可能性與實用性的核心環節，試驗過程質量管理的好與壞直接影響整個預研項目的結果和評價，需要引起高度重視。

與傳統型號任務相比，航天預先研究項目在管理模式、技術成熟度、資源保障等方面存在較大差異。預研項目大型試驗過程也存在不同于型號任務的質量管理風險。因此，如何有效掌握航天預研型號大型試驗質量風險控制點，制定控制措施，提高試驗風險的管控能力，從而保證試驗任務圓滿完成，是預研項目管理中的重要任務。為此，本文結合預研任務特點，對大型試驗質量風險進行了分析，并提出了針對性的措施。

一、風險分析

《裝備研制風險分析要求》對風險的定義是：風險是在規定的費用、進度和技術等約束條件下，對不能實現裝備研制項目目標可能性及所導致的后果嚴重性的一種度量。結合預研項目大型試驗的特點，對試驗涉及的風險進行識別和分析，可分為思想意識風險、質量管理風險、關鍵技術風險、試驗產品風險、保障條件等5類。

1.思想意識風險

大型試驗過程質量管理的好與壞直接影響試驗的結果，因此制定合適、有效的型號大型試驗質量管理要求具有重要的現實意義。當前，正式型號的大型試驗質量管理日趨規范，質量策劃和過程控制受到航天型號研制單位的廣泛重視，但預研項目大型試驗還存在風險。

研究人員在思想上的重視程度，決定其對待試驗中風險的態度，進而決定了針對風險措施的針對性、有效性和全面性，直接關系到試驗的成敗。由于預研工作的技術創新性強，導致其面臨的不確定因素較多。傳統的預研項目與由國家下達的航天研制型號任務相比，在研制目標、技術支撐、資源保障等客觀條件下存在較大差別。經費、進度、新產品、新工藝試制等外部因素易導致各方對預研試驗失敗的寬容度較高，造成研制人員在思想上的松懈，從而放松要求、降低質量標準，為大型試驗質量管控帶來隱患。

預研試驗主要圍繞項目中的核心關鍵技術開展探索、驗證，質量風險關注的焦點往往集中在關鍵技術的研究、考核上。但是，航天預研項目大型試驗系統的組成龐大、參與單位眾多、接口關系復雜，有些系統、產品雖不屬于關鍵技術但屬于關鍵件，其性能表現直接影響試驗的成功與否。因此，如果只關注關鍵技術本身，也會影響試驗的進度，甚至成敗。

由于大型試驗經費、資源投入較大，所以在策劃試驗時，研究人員往往希望在預研大型試驗上搭載其他試驗項目。但是，搭載的試驗項目大多以研究性、探索性項目為主，增加了大型試驗的難度、規模和復雜度，也增加了風險程度。

2.質量管理風險

大型試驗過程質量管理的好與壞直接影響試驗的結果，因此制定合適、有效的型號大型試驗質量管理要求具有重要的現實意義。當前，正式型號的大型試驗質量管理日趨規范，質量策劃和過程控制受到航天型號研制單位的廣泛重視，但預研項目大型試驗還存在風險。

一是預研項目大型試驗質量管理大多沿用正式型號的相關要求，針對性、有效性方面存在不足。預研項目受到資源有限、研制周期緊張等客觀條件的限制，在技術狀態管理、產品投產等方面與正式型號存在較大差異，若嚴格按照正式型號質量管理要求，則容易突顯“按部就班、循規蹈矩”的工程化管理特點，忽略“預研”管理的新技術、新方案、新工藝的摸邊探底，使管理變得僵化，不利于新技術、新方案的探索與實踐，甚至影響試驗的正常進行。

二是由于大型試驗時間緊、工作量大，容易忽視試驗相關技術文件的審查，進而產生技術和管理風險。一方面，預研技術創新強，單項技術本身就存在技術風險，集成試驗復雜度高，風險危害性、隱蔽性更高，在研究路線制定、技術狀態確認、風險識別管控方面更需要按照正式型號研制的審查程序實現有效管理。另一方面，在關鍵環節上如果忽視質量管理程序，會對試驗流程、結果評定造成重要影響。

三是技術攻關的不徹底、低層次操作和管理不到位產生的質量問題易影響技術攻關進程。預先研究項目研制過程中往往由于技術未完全突破、成熟度低等原因出現質量問題，屬于正常現象，但需要引起重視。如果出現質量問題后處理不徹底，導致問題重復發生，由此可產生質量隱患；產品出現質量問題后報送不及時，容易給大型試驗帶來風險。預研工作中受客觀條件所限，不會開展大量的合練、匹配試驗，系統間匹配驗證往往需要到試驗現場開展，如果分系統承研單位出現質量問題，只對自身負責的單一產品進行方案調整，忽略其他相關系統，會影響整個系統試驗。

3.關鍵技術風險

航天預先研究的重點是探索未知領域、突破技術難點、創新工程手段，在研究過程中對物理規律認識不透，對工作環境分析不深，對系統匹配要求不嚴，都會形成技術風險，導致試驗結果達不到預期目標。

一是無論是需求牽引型還是發展推動型的預研項目，都具有探究新技術可行性的特點，在研究過程中會面臨重大關鍵技術攻關不到位、新技術應用不成熟等問題。大型試驗是考核由多種產品組成的復雜系統的整體表現，更需要研究人員密切關注創新想法轉化為現實的技術困難。在明確試驗目的、制訂試驗方案、確定成功判據等方面需要對關鍵技術的突破情況以及已經達到的技術水平開展深入、客觀的評估。

二是關鍵技術取得突破是開展驗證試驗的前提。同時，也需關注大型試驗過程中，關鍵技術工作條件從“實驗室環境”轉移到“試驗場環境”的適應性問題。在單項關鍵技術研究工作中，系統組成相對簡單，研究目標集中，在研究中其他系統引入的干擾少，工作環境好。在試驗階段，新的應用或者不同的運行環境中，即使前期已經證明過的系統也可能無法按預期工作。

三是由于預研工作存在周期緊張、創新性強的特點，在大型試驗之前各系統狀態確定較晚，造成系統間接口變化頻度較高，導致質量管理存在風險；出于研制新技術的需要，試驗場地、設施也需要進行適應性改造，在開展試驗前不僅要關注系統產品之間接口的匹配協調，也要關注試驗現場條件的接口驗證。

4.試驗產品風險

預研型號存在技術新、產品新的特點。與航天傳統型號相比，預言型號的產品技術狀態一致性、產品生產工藝和過程的穩定性存在較大差距。如果產品技術狀態失控，生產工藝和過程不穩定，勢必會導致嚴重的后果。

一是預研產品存在技術狀態與項目研制攻關進展強耦合的特點，產品技術狀態往往會因自身性能提升、系統要求及受相關系統影響而發生較為頻繁的變化。如果技術狀態不穩，不僅容易造成試驗進度的延遲，而且會帶來上下游接口、系統間接口、軟硬件接口等方面相應變化，因此需要重點識別技術狀態控制帶來的影響。

二是正式型號產品多為批量加工，通過首件鑒定等相關質量要求，驗證產品的實現過程。預研型號新研產品技術創新性強，小批量、單次性特性突出，生產工藝本身需要創新，容易存在工藝不穩定的特點；受到經費、周期等客觀條件的限制，特別是在生產任務緊張、狀態復雜的情況下，承制單位進度和質量難以同時兼顧，由此帶來質量隱患。

三是參加預研大型試驗的大多為新研產品，在產品性能、關鍵參數等方面缺少相應的數據包絡，導致產品驗收依據的合理確定出現困難；在生產過程中如果存在質量記錄不全，數據包不完整、不符合要求的現象，導致可追溯性不強，引發產品驗收工作風險。

5.保障條件風險

試驗保障條件包括操作人員、試驗裝設備、試驗場地、試驗區工房、測量測試條件、交通等設施，是試驗系統的重要組成。雖然保障條件不是試驗項目的核心受試對象，但其對試驗能否順利開展有至關重要的影響。與航天研制型號的大型試驗相比，預先研究項目由于自身任務特點，保障條件存在較大差異，需要引起高度重視。

一是預研項目本身存在技術成熟度相對較低、風險要素識別不全面的特點。在試驗現場開展總裝、測試操作時，容易出現操作要求不細、量化控制措施不明確、測試方法不到位等問題。預研項目工作主要圍繞驗證新技術可行性這一目標開展正向思維研究，容易導致事前控制預想不足，對于現場操作差錯和事故預案準備不足，造成質量隱患。

二是預研試驗受資源限制，驗證技術新，難以利用成熟的試驗條件開展工作。往往利用已有的試驗場地進行適應性改造，試驗場相關條件的性能是否滿足指標、接口匹配性、協調性、自然環境條件等需要高度關注，例如試驗場測量測試條件直接關乎試驗結果的指標能否滿足要求；雨季會影響外場操作，對試驗開展產生影響。

三是大型試驗涉及面廣，管理復雜。應考慮現場試驗人員、維修資源保障、安全保密等因素。試驗中受試驗隊規模限制，存在一人多崗現象，帶來操作風險；預研項目產品備件少，如果試驗場維修資源不足，產品出現故障后影響試驗進度和質量；航天預研項目為國家航天裝備服務，安全保密需要更加謹慎。

二、風險管控手段

為確保預研大型試驗過程受控，保證試驗任務的圓滿完成，結合預研項目任務特點，提出了相關風險管控措施。

1.在應對思想意識風險方面

一是要充分認識航天預先研究將有力推動裝備自主式發展、跨越式發展和可持續發展。真正提高預研團隊思想認識，充分認識到航天預先研究大型試驗的順利開展，不僅是項目執行情況的重要體現、是核心關鍵技術的突破標志，更是預研項目研究成果能否轉化為裝備性能提升的關鍵檢驗。將試驗任務成功作為最高目標，加強宣傳引導，促使全員在試驗過程中牢固樹立“零缺陷”質量理念。

二是關注任務特點發生變化。大型試驗系統復雜、技術密集，試驗中任何一個環節出現問題都可能導致失敗。在充分分析任務目標、試驗流程、產品狀態的基礎上，全面梳理試驗中可能存在的風險，采用時序動作確認、FMECA等方法全面開展試驗風險分析，識別風險點，把握影響試驗任務成敗的關鍵，制定規避和控制風險的有效措施和預案。

三是如果單次試驗任務驗證的目標增多，系統復雜度也會大幅增加，潛在的風險隨之大幅增長。在設計試驗方案時，應明確大型試驗的核心驗證目標和指標要求，緊密圍繞核心目標設計試驗項目和內容。經過深入分析，如果對主要試驗任務的目標不會造成影響，則可以搭載開展其他試驗，但是與核心目標存在沖突或者可能造成干擾的試驗內容要堅決舍棄，杜絕增加邊際目標導致焦點模糊。

2.在應對質量管理風險方面

一是結合預研項目試驗特點，制定有針對性的質量管理制度，按照試驗階段和工作性質實現差異化管控，達到既保證技術攻關的靈活性，又守住質量管理活動的“底線”的目的。例如，在探索性較強的技術攻關、產品試制階段，按質量標準和用戶要求執行，在特殊情況下可適當簡化流程。但進入試驗現場后，事關試驗成敗的現場操作類工作，必須嚴格按質量標準和質量保證大綱執行。

二是在決定試驗成敗的關鍵控制環節，需要通過專業領域專家評審把關，對試驗方案設計、試驗大綱以及產品狀態等關鍵技術文件開展技術討論、評審和檢查，同時加強同類型質量問題的舉一反三工作；高度重視試驗關鍵節點的評審工作，評審是對試驗目的、狀態、方案、成功判據進行確認的重要環節。

三是在處理預研質量問題時，實施差異化管控。如果在探索未知、突破技術的研究過程中，由于先行先試原因出現的質量問題，處理重點在于機理清楚、改善設計、措施有效；如果是有章不循的低層次錯誤，處理重點在于過程清楚、嚴肅處理、完善規章。質量問題歸零后，改進后的狀態變化（包括操作）要通過總體試驗負責單位發揮技術狀態管控抓總職責，總體要按照技術線索全面分析狀態變化影響域，以文件形式通知相關系統，要求相關系統嚴格落實，并通過表單確認等形式檢查閉環情況。

3.在應對技術風險方面

一是預研工作大型試驗階段的考核重點由前期的技術可能性轉變到現實可行性。用底線思維和逆向思維從頂層分解、確定完成大型試驗總體目標需要單項技術達到最低技術水平，同時利用單項試驗考核、仿真分析驗證等手段對技術突破達到的真實水平進行客觀評價，兩者匹配是開展試驗的先決條件，如果出現兩者不匹配的情況，需要開展優化、改進工作，確保指標協調。

二是進入大型試驗工作階段，各系統的工作環境將經歷從靜態到動態、從封閉到開放、從單一到復雜、從穩定到多變的重大變化。一方面，各系統要全面辨識由于邊界條件、工作條件的變化，是否會在試驗過程中產生新的環境條件，以及對新環境條件的適應情況；另一方面，試驗總體負責單位要高度關注各系統聯合工作時的相互影響，按照試驗流程、時序動作的工作順序，全面分析、排查系統聯合工作時的環境適應性。

三是必須嚴格按照“一切通過總體”的要求，由試驗牽頭單位負責與試驗場、各分系統接口關系的確定，系統接口文件在確保參研單位正確理解的基礎上做到量化準確，以表單形式固化，并經試驗場等相關系統會簽確認。牽頭單位要密切關注系統產品的接口狀態，嚴控狀態變化；具備條件的系統聯調在進場前盡早握手見面，對于接口確定依賴核心技術突破進展的情況，牽頭單位在硬件接口上需提前預留余量，在計劃安排上預留時間。

4.在應對產品風險方面

一是在試驗策劃前，依據試驗總目標（要求）分解確定參試產品的性能指標要求，并以此為依據確定狀態基線標準，作為產品工作接口確定的基線。產品研制、生產應以在計劃規定時間內滿足此基線要求為首要目標，達到技術指標后，鼓勵繼續開展深入研究以提高性能。當單件產品需要參加多項試驗時，充分考慮試驗環境對產品的損傷可能性、產品參試的流轉可行性。對于經歷過其他試驗后的產品再次參加試驗，要進行性能評估。

二是高度重視工藝探索研究。必須完成新產品的樣品工藝攻關，確保產品可實現性。密切關注從實驗樣品到試驗產品的實現過程中可能對產品工藝造成的影響，緊密圍繞狀態基線標準、真實試驗要求開展產品生產工作。

三是預研產品生產過程，既是產品生產過程，也是工藝試驗過程。高度重視工藝交底，嚴格做好包括“人、機、料、法、環”在內的工藝記錄，確保可追溯性。開展關鍵環節辨識工作，針對重點工序，事先做好工藝評估工作。總體單位應將產品的量化性能數據作為條件輸入開展仿真分析，以化解缺少數據包絡的驗收風險。在產品參加正式試驗前，必須經過質量確認環節，留有各方認可的確認記錄。

5.在應對保障條件風險方面

一是在預研試驗現場操作方面，要充分借鑒正式型號的現場操作管理要求，事前結合試驗任務特點開展培訓，使參試人員充分了解各自的崗位職責、工作內容、操作要點等；試驗中采用表格化、流程化管理，起到規范過程記錄，確保檢查確認的作用；利用班前班后會，開展“問題回想、事故預想”，有利于掌握技術狀態和質量狀況，確保試驗任務成功。

二是選定試驗現場，緊密圍繞實現大型試驗目標這一要求，全面梳理試驗現場條件，并分解形成細化表格。除了試驗設施外，也需要高度關注供電、廠房、吊裝、交通運輸、住宿、氣象、產品存放等條件。

三是充分考慮外場試驗現實條件，事先對設施進行現場勘驗，如有老化、損壞等現象，應提前維修、更換；對于易損產品，做好充分備份；火工品等帶有危險性操作崗位必須保證專人持證操作。針對試驗任務特點，制定安全保密要點，設立安全保密員，確保試驗過程中的安全保密不出問題。

預先研究是航天型號突破關鍵技術、增強技術儲備、提高核心能力、持續創新發展、培養人才隊伍的有效途徑，大型試驗是實現創新概念、思想到關鍵技術、產品成功轉化的核心重要環節。本文以確保航天預研大型試驗項目圓滿成功為目標，結合預研任務特點，分析梳理了相關質量風險，并提出了針對性的管控措施，在預研試驗質量控制方面開展了積極的探索，為航天預研大型試驗精細化質量管理奠定了基礎。