民机项目研制过程中关键特性的识别研究

梁 娟

（中国商用飞机有限责任公司， 上海 200120）

AS 9100C《质量管理体系要求——航空、航天和国防组织的要求》已于2009年1月发布实施，与AS 9100B版标准相比，在关键特性以及和其相关的一些方面从定义、要求方面有了进一步的阐述。其中标准增加了“特殊要求（Special requirements）”、“关键项（Critical item）”的定义，进一步阐明了“关键特性（Key characteristic）”的定义，7.2.2d）条增加了“产品的特殊要求已得到确定”，7.3.3e）条进一步要求“规定任何关键项、包括关键特性，以及对这些项目所采取的特定的措施”，7.5.1条要求“建立、实施和保持适当的过程来管理关键项，包括对已识别出关键特性的过程进行控制”[1]，标准还有其他条款有相关要求，在此不详尽列出。

目前，在关键特性控制方面出台了包括AS 9103–2001《关键特性波动管理》在内的相关标准，对其研究也已经较为深入，但在关键特性识别方面的研究相对较少。在这方面，国内民机项目研制过程中也存在一定程度的不清晰、不确定之处。这对关键特性控制以及最终产品质量有较大的影响。针对该问题，本文通过对标准的研究分析，结合民用飞机项目研制特点，提出了民机项目研制过程不同阶段关键特性的识别过程和识别的方法。

1 关键特性的分类定义及相互关系

1.1 关键特性的分类定义

AS 9100C提出关键特性是一种属性或特征，其变差将对产品配合、外形、功能（3F）以及性能、服务寿命或者可生产性产生重大影响的特性[1]，由此而来可知特性是一种属性或特征，是某产品或某过程所特有的，可以将特性分为产品特性和过程特性两大类，关键特性同样可分为关键产品特性（PRKC）和关键过程特性（PKC）两大类。

GJB 9001A–2001《质量管理体系要求》对关键特性进行了进一步细分，根据特性变差的影响程度将AS 9100中定义的关键特性进一步分为关键特性和重要特性两类。将如果不满足要求，将危及人身安全并导致产品不能完成主要任务的特性定义为关键特性，将如果不满足要求，将导致产品不能完成主要任务的特性定义为重要特性[2]。

综上所述，特性分类情况见表1。

表1 特性分类情况

1.2 关键特性的相互关系

产品特性形成于产品规划阶段，在设计、制造、装配、服务等阶段不断传递与细化。影响一个关键产品特性的因素很多，用来制造产品的人员、设备、材料、方法、环境等发生变化都可能影响其特性，因此可以理解为通过控制“过程特性”来保证最终的“产品特性”。“过程特性”一般为过程的特殊要求或过程参数，例如：某道工序的特殊要求、特种工艺的工艺参数（温度、压力等）等。图1给出了“关键产品特性”和“关键过程特性”之间的关系。

图1 PRKC和PKC之间的关系

2 关键特性识别过程

2.1 民机项目研制各阶段关键特性识别的层次

典型的民用飞机项目研制阶段划分为：立项论证阶段、定义阶段、研制阶段和批生产阶段[3]。关键特性随着研制过程的不断深入在产品设计的各个阶段逐步分解、转化并逐步细化，最终落实到具体零件以及其实现过程中，以便得到控制。关键特性随研制阶段逐步拓展可分为以下几级：飞机级——系统级——部件级——零件级——产品实现过程。

2.2 立项论证阶段—关键特性的初步产生

2.2.1 关键特性来源

前文提到特性形成于产品规划阶段，在设计、制造、装配、服务等阶段不断传递与细化。AS 9100C标准中引入了“特殊要求”和“关键项”的定义，并在注中说明了“特殊要求是在确定和评审与产品有关的要求时识别的”，还提及“特殊要求可能要求识别关键项”以及“某些关键项由于需要对其变差进行控制被进一步划分为关键特性”[1]。由此得出：特殊要求→关键项→关键特性。

可知关键特性的初步产生是在立项论证阶段（产品要求确定阶段），从顾客处或组织自己分析确定的特殊要求中映射而来。此阶段识别的特殊要求映射而来的关键特性一般为飞机级的关键特性。

2.2.2 识别方法—通过识别特殊要求来识别关键特性

2.2.2.1 确定特殊要求

识别特殊要求主要包括识别顾客要求和产品性能要求，组织对识别出的特殊要求进行评审，并最终确定特殊要求。

识别顾客要求包括通过市场需求分析等手段获得一般客户的要求，通过对特定客户的访谈获得特定客户的要求。将要求转化为产品或系统的定义，可利用质量功能展开（QFD）来完成该工作。

识别产品性能方面的特殊要求通过分析组织能力，识别出组织内部因经验不足、能力有限等较难达到的或达到存在高风险的产品性能要求，可利用专家团队、头脑风暴来完成此项工作。

2.2.2.2 由特殊要求进一步识别关键产品特性

将顾客的特殊要求设计进入产品，需要将顾客要求转换和映射为产品特性。特殊要求具体体现到设计活动中为分析确定“关键项”，包括功能的“关键项”和性能的“关键项”。

为保证“关键项”得以实现，需要进一步识别出影响其实现的关键产品特性和关键过程特性，并将关键特性逐步分解、转化和落实到产品设计的各个阶段并加以控制，以此来确保顾客的特殊要求得以实现。

2.3 定义阶段—关键特性的全面形成

2.3.1 关键特性来源

AS 9100C标准7.3.3d）条要求“设计和开发输出应规定对产品的安全和正常使用所必需的产品特性”；e）条进一步要求“适用时规定任何关键项、包括关键特性，以及对这些项目所采取的特定的措施”[1]。

由于现代民机系统高度综合和复杂的特点，需要引入一种能够减少研制错误的方法，从飞机级到项目级的研制保证过程是很好的解决方法之一。研制保证过程中安全性分析和评估工作有十分重要的作用，见图2[4]。在民机研制过程中，采用一系列安全性评估分析工作识别出影响产品实现和产品使用的“关键项”，从而进一步识别出关键特性。

此阶段由识别的“关键项”映射而来的关键特性一般为系统级和部件级的关键特性。

2.3.2 识别方法—通过安全性评估分析和分析对产品性能的影响来识别关键特性

2.3.2.1 通过安全性评估分析来识别关键特性

通过安全性分析评估确定的功能危险等级/失效状态，依此来确定“关键项/关键特性”。安全性分析评估方法包括功能危险性评估（FHA）（飞机级及系统级）、飞机/系统安全性评估（PASA/PSSA）、共因分析（CCA）、系统故障树分析（FTA）、设计过程失效模式影响分析（DFMEA）等。

2.3.2.2 通过分析对产品性能的影响来识别关键特性

图2 安全性与研制保证过程的相互关系

进一步通过分析产品功能、配合、环境条件、5维修性、寿命、裕度等对产品性能和质量的影响识别确定关键特性。识别一般以规范要求、工程经验为主，可采取专家团队法来帮助识别此类关键特性。

在定义阶段需要组织评审活动来确保此阶段关键特性识别的全面、完整和必要性。

2.4 研制阶段—关键产品特性以及关键过程特性的最终形成

2.4.1 关键特性来源

这一阶段，产品细节设计工作全面展开。关键特性随着细节设计的展开而进一步细化完善。此阶段关键特性基本由前一阶段识别的“关键项/关键特性”延伸而来，是为保证上一层次关键特性而衍生出来的。AS 9100C标准7.5.1条要求生产过程要“建立、实施和保持适当的过程来管理关键项，包括对已识别出关键特性的过程进行控制”。

此阶段识别的关键特性一般为“零件级”以及“产品实现过程”的关键特性（一般是“关键过程特性”）。

2.4.2 识别过程及方法

研制阶段主要工作包括了详细设计、研制生产、总装以及试验、试飞，此阶段通过对各类设计、生产细节的分析来识别关键特性。主要包括分析以下3方面细节。

一是通过分析材料性能、工艺要求、互换性、协调性对产品性能和质量的影响来识别关键特性；二是通过分析产品实现的过程进一步识别关键特性，可采用制造过程失效模式影响分析（PFMEA）、缺陷预防分析（FPA）、故障树分析（FTA）等方法来分析；三是通过编制产品实现过程流程图，应用因果分析识别“关键过程特性”。

2.5 批生产阶段—关键特性控制及持续改进

关键特性控制应从产品研制生产开始，持续至批生产活动。关键特性控制是推动制造过程持续改进的有效方法之一。对于确定的关键特性（关键产品特性和关键过程特性）开展控制活动，使其处于受控状态并逐步具备过程能力[5]，在具备过程能力之后关键特性可以取消。标准AS 9103给出了关键特性波动管理指南，本文不作为重点对此过程进行描述。

3 结论

关键特性的识别从“特殊要求”及安全性分析入手，分级（飞机、系统、部件、零件、产品实现过程）、分阶段（立项论证阶段、定义阶段、研制阶段、批生产阶段）进行，在研制过程中不断衍生、细化，并贯穿于民机项目研制的全过程。

关键特性识别和控制工作是民机项目研制工作的一项重点工作。

3.1 它是推动设计过程持续改进的一种有效手段，帮助我们在研制初期考虑顾客及安全等要求，通过考虑预期的偏差影响使设计合理化，帮助我们消除或减少失效模式及影响，进行设计优化。

3.2 它是提高制造过程能力的一种有效方法。 “关键过程特性”将过程能力和关键产品特性联系了起来，我们可以通过优化过程、完善流程图、过程控制计划以及研制计划等提高过程能力，以此来保证关键产品特性。

3.3 它是进行风险控制的一种有效输入。关键特性关注了“特殊要求”，关注了“关键项”，这些都与风险控制不谋而合。对关键特性采取的特定措施也恰恰就是风险应对措施。

3.4 它真正做到了以顾客为关注焦点，提高了顾客满意度。因为关键特性识别及控制要求我们在设计、制造过程中充分考虑顾客要求。

总之，关键特性识别和控制工作作为提高产品及管理质量的一种重要手段，随着我国民机项目的研制，需在实践中不断深入，不断完善。

[1] SAE AS 9100C Quality Management Systems—Requirements for Aviation, Space and Defense Organizations[S].

[2] GJB 9001 质量管理体系要求 [S].

[3] 李勇，郑朔昉.民用飞机研制阶段划分若干问题探析[J].航空标准化与质量，2008，3:8-11.

[4] ARP4754A Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems [S].

[5] AS9103 Variation management of key characteristics[S].