淺析關鍵過程質量控制與管理

李丹、孫璐、李鐵麟 /中國運載火箭技術研究院

關鍵過程質量控制源于關鍵件、重要件和關鍵工序的管理。1987 年頒布實施的《軍工產品質量管理條例》和2010 年發布實施的《武器裝備質量管理條例》規定了武器裝備研制生產單位應當對產品的關鍵件或者關鍵特性、重要件或者重要特性、關鍵工序編制質量控制文件。GJB9001A-2001 質量管理體系要求首次提出關鍵過程概念，即對形成產品質量與可靠性起決定作用的過程。在航天發射高強密度的新形勢下，型號質量管理更加側重于對型號研制過程中的關鍵環節進行質量控制。

根據帕累托“關鍵少數、一般多數”法則，在質量管理中若能抓住舉足輕重的少數關鍵重要因素，就可以起到事半功倍的效用。由于研制過程復雜和經濟成本控制等方面的原因，企業不可能對產品研制過程進行同等級的監測，而只能對其中“關鍵的少數”進行監控來實現對研制過程的質量控制。因此，關鍵過程的有效控制是決定型號研制質量的重要基礎。

近年來，型號發生的重大質量問題以及嚴重影響進度、成本的質量問題，都與研制關鍵過程的質量控制和管理不到位直接相關。關鍵過程的識別與控制能力，能夠清晰地反映出企業對研制質量保證的認知層次和水平高低。對于航天型號研制，關鍵過程的控制更是關系到國家重大工程的順利完成和研制人員的生命安全。只有充分認識到關鍵過程控制的重要性，開展全面有效的識別，對關鍵過程進行有效的監視和控制，才能夠使型號研制質量控制管理水平邁上一個新臺階。

一、關鍵過程質量控制和管理方法

1.關鍵、重要產品和系統安全性設計

某型號轉發器分路放大器曾出現無法加電問題，反映出電源供電安全性設計在控制措施和強制性檢驗等方面存在薄弱環節。某型號控制系統因受單粒子翻轉而直接影響用戶使用，反映出該系統產品在器件選用、電路設計、整機設計方面未從硬件、軟件和容錯設計等環節采取抗單粒子效應防護設計。

某型號某產品進行驗收試驗時，由于連接桿螺紋沖擊強度不足，在滑塊撞擊作用下螺紋被剪斷破壞。主要原因是沒有對原材料的抗沖擊性能提出要求，對設計關鍵特性識別不到位。某型號產品探傷時，發現有脫粘影像。主要原因是固化控溫位置變化導致硫化溫度降低，有效硫化時間縮短，粘接性能降低導致脫粘。沒有認識到固化溫度和產品內部溫度之間的變化規律，沒有認識到固化控溫點位置變化會導致硫化溫度降低，沒有充分吃透低溫硫化特性，對固化爐溫度波動的影響認識不足，對工藝和過程關鍵特性識別與控制不到位。

關鍵、重要產品和系統安全性設計要按照開展安全性策劃、編制安全性大綱、實施安全性設計與分析、進行安全性驗證與評價、完成安全性評審的流程進行。安全性設計要實施量化控制，可以通過工作項目量化、設計要求量化、過程記錄量化和結果評價量化來進行。關鍵、重要產品安全性設計應遵循一度故障可靠、二度故障安全的故障容限設計準則，保證關鍵、重要產品出現故障后能轉入安全狀態。應識別那些可能引起事件過早發生、錯誤發生、順序混亂和其他假定超標發生的因素，確定安全性關鍵部位，評價各種危險的嚴重性、可能性，以確定影響設計安全性的異常情況并采取確保安全的有效措施，要保證不能出現安全性甚至是災難性事故。總體及分系統應進行系統和分系統危險分析，確定系統的安全性關鍵環節，結合故障模式、影響與危害性分析（FMEA）將產品Ⅰ、Ⅱ類故障模式確定為故障危險源，形成系統危險分析表，在設計上采取安全性措施以及危險發生后的處置措施，將風險降低到可接受水平。針對總體及分系統軟件、地面測試發控軟件應開展軟件危險分析，評價軟件失效帶來的影響和風險，形成軟件危險分析表，在軟件設計、操作上采取相應的安全性措施，消除危險或使風險得到控制。

2.I、Ⅱ類單點產品三類關鍵特性控制

某型號某產品進行驗收試驗時，由于連接桿螺紋沖擊強度不足，在滑塊撞擊作用下螺紋被剪斷破壞。主要原因是沒有對原材料的抗沖擊性能提出要求，對設計關鍵特性識別不到位。某型號產品探傷時，發現有脫粘影像。主要原因是固化控溫位置變化導致硫化溫度降低，有效硫化時間縮短，粘接性能降低導致脫粘。沒有認識到固化溫度和產品內部溫度之間的變化規律，沒有認識到固化控溫點位置變化會導致硫化溫度降低，沒有充分吃透低溫硫化特性，對固化爐溫度波動的影響認識不足，對工藝和過程關鍵特性識別與控制不到位。

動力、火工品等產品的關鍵特性和不可檢測控制已成為影響地面試驗和發射任務成功的主要因素之一。反映出該類產品Ⅰ、Ⅱ類單點故障模式三類關鍵特性識別不充分、不可檢測項目過程控制有效性不夠，因此對關鍵、重要產品設計、工藝和過程三類關鍵特性要開展全面而有效的識別和控制。三類關鍵特性的識別首先是基于I、Ⅱ類單點故障模式分析結果所涉及的關鍵特性，還包括不可檢測項目所確定的設計特性；用戶提出的涉及本級產品的設計關鍵特性；對系統安全性有影響，不滿足要求可導致人身傷亡或重大經濟損失的產品特性；對保證完成其規定任務起關鍵作用的材料特性；技術指標或使用環境條件發生變化，歷史上出現過質量問題以及產品改制過程的關鍵特性；首次使用的新技術、新工藝、新材料、新器件的關鍵特性；產品不可檢測的設計關鍵特性；不可逆關鍵工序或破壞性驗證時的關鍵特性。此外還包括對產品質量穩定性可能有危害的加工、裝配、試驗和檢驗過程；無法按照相關標準或設計技術文件要求進行檢測的設計關鍵特性項目；在產品生產中加工難度大或質量不穩定的重要工序；過程的結果無法或不易在后續的檢驗或試驗中進行直接檢測的過程等。在對三類關鍵特性進行有效而充分識別的基礎上，應細化、量化三類關鍵特性并結合強制檢驗點等措施實施Ⅰ、Ⅱ類單點產品關鍵過程控制。

某型號試驗場淺層風超出設計工況，是由于對新試驗場淺層風準確性重視不夠，規律研究不透，對可能存在的風險辨識不夠、分析不足，結構設計無法適應新的豎立風載，造成研制進度大大推遲。某型號閥門產品設計風險未得到充分辨識，設計裕度偏小，在常溫條件下生產裝配和相關地面試驗不能驗證低溫工作環境下產品的真實性能，材料低溫性能試驗驗證不夠，導致產品驗收交付合格率低，對型號研制造成嚴重影響。

3.地面試驗和產品出廠交付試驗過程控制

某型號在工作中某重要產品脫落，就是由于對環境條件認識不全面，試驗邊界不覆蓋真實環境條件，試驗強度考核不充分，連接結構設計強度不足所致。某產品通過高溫老煉試驗后仍出現主板器件失效質量問題，主要原因是高溫老煉試驗溫度和時間與產品實際使用環境條件存在差異，試驗條件不覆蓋、試驗驗證不充分而導致。

地面試驗是型號研制的關鍵過程。地面試驗要形成試驗策劃書和試驗實施方案并進行評審，試驗結束后要形成試驗報告并進行試驗質量評審。試驗策劃要重點分析試驗項目設置的系統性、充分性、合理性，要分析試驗環境條件與產品實際使用環境條件的差異性，要分析試驗極限工況的滿足性、邊界條件模擬的真實有效性、試驗結果的預期有效性。試驗實施方案要重點關注技術狀態、試驗狀態、接口、參試儀器及設備、關鍵崗位、重要數據、人員及職責、試驗記錄、試驗不合格項處置等方面。對試驗可能出現反復的風險要進行充分的辨識，做好事前預防分析。要借鑒類似產品研制試驗結果和理論分析，對試驗環境條件進行修正。要分析產品狀態差異可能對試驗充分性的影響。要合理配置滿足試驗測試要求量程的傳感器和采集記錄、測試設備，確保試驗采集數據的完整性和準確性。

4.技術風險分析與控制

某型號試驗場淺層風超出設計工況，是由于對新試驗場淺層風準確性重視不夠，規律研究不透，對可能存在的風險辨識不夠、分析不足，結構設計無法適應新的豎立風載，造成研制進度大大推遲。某型號閥門產品設計風險未得到充分辨識，設計裕度偏小，在常溫條件下生產裝配和相關地面試驗不能驗證低溫工作環境下產品的真實性能，材料低溫性能試驗驗證不夠，導致產品驗收交付合格率低，對型號研制造成嚴重影響。

型號研制技術風險控制極為關鍵。要分階段開展風險策劃、分析和評估，采用故障模式、影響與危害性分析（FMEA），故障樹分析（FTA），概率風險評估（PRA），可靠性預計，設計裕度分析，潛通路分析，電磁兼容性分析，飛行時序動作分析，數據差異性、超差、臨界影響分析，成功數據包絡線分析，“十二新”分析，技術成熟度分析，測試覆蓋性分析，試驗充分性分析，質量問題歸零及舉一反三分析等方法開展技術風險識別與分析，形成風險綜合評價矩陣和風險綜合評級。在技術風險綜合評價和明確高風險、中風險和低風險項目的基礎上，對于潛在風險發生可能性較大或后果嚴重的技術風險項目，應作為危險項目徹底消除或采取改變、替代的方式規避風險，其他風險可通過鈍化敏感因素等措施和方法，減少風險發生的可能性，把風險嚴重性降低到可接受水平。

量化控制是不斷循環分析和綜合的過程，經過分析和綜合正確把握控制對象。量化控制是明確具體質量要求、實施過程量化記錄、開展量化分析評價，形成量化反饋的工作機制。要遵循質量管理“零缺陷”和“第一次就把事情做對”的原則，按照量化控制的思路，細化分解航天相關規章制度和標準要求，識別關鍵過程和控制點，將關鍵過程的質量控制和管理做到需求量化、流程量化、工作要求量化、過程記錄及數據管理量化，最終落實到表格化確認，形成型號研制數據包。

二、推進關鍵過程精細化質量控制和管理的啟示與建議

1.強化規章制度和標準規范的落實

要特別關注航天新制定的質量規章制度，加強相關質量管理文件、標準的培訓和理解，聚焦要求的落實和實施的有效性，扎扎實實地推進關鍵過程質量管理工作，切實提高航天型號質量保證能力。質量管理和監督部門要深入科研生產一線，對關鍵過程質量控制和管理中發現的問題進行思考和研究，既要注重對發現問題的處置，又要為防止類似問題重復發生而采取糾正措施，對相關問題及帶來的啟示進行提煉并匯編成冊。

2.制定關鍵過程和單點故障產品三類關鍵特性標準

關鍵過程的識別與控制存在設計、工藝特性識別不清不全，特性識別后措施無效、閉合控制不到位等方面的問題。這與標準是普適性而非針對產品特點制定，指導性不強有關。要結合航天型號研制特點和產品特性，組織制定關鍵過程和關鍵、重要產品設計特性識別和控制方面的標準，比如發動機、火工品裝配過程和產品制造三類關鍵特性識別與控制指南。便于按要素識別關鍵過程和關鍵、重要特性，降低不同人員認識不一致的弊端，更有效地做好關鍵過程的質量控制和管理。

3.持續改進和量化關鍵過程質量控制和管理

量化控制是不斷循環分析和綜合的過程，經過分析和綜合正確把握控制對象。量化控制是明確具體質量要求、實施過程量化記錄、開展量化分析評價，形成量化反饋的工作機制。要遵循質量管理“零缺陷”和“第一次就把事情做對”的原則，按照量化控制的思 路， 細 化分解航天相關規章制度和標準要求，識別關鍵過程和控制點，將關鍵過程的質量控制和管理做到需求量化、流程量化、工作要求量化、過程記錄及數據管理量化，最終落實到表格化確認，形成型號研制數據包。

三、結束語

企業管理重在質量管理，質量管理重在研制關鍵過程質量控制與管理。研制關鍵過程質量控制與管理是一項系統性工程，是企業精細管理、強化管理、規范管理、科學管理的具體體現。當前航天科技工業迅猛發展，型號研制任務呈現高強密度態勢，只有嚴格落實航天規章制度和標準規范，推進研制關鍵過程精細化質量控制與管理，才能適應高強密度發射與飛行試驗任務的嚴峻挑戰，才能為企業科研生產和經濟發展提供強有力的保障。