装备研制过程中的质量管理

生建友，薛卫娟

（总参第63研究所，江苏 南京 210007）

0 引言

自20世纪20年代初提出质量管理的概念以来，质量管理理论伴随着企业管理的实践而不断地发展和完善，到现在已成为一门独立的学科[1]。20世纪80年代中期，全面质量管理在我国被普遍推广，其涵盖领域从民品延伸到军品，从批量生产的装备到在研的项目，从型号研制到军内科研。军用装备的研制生产需要多家单位相互协作配套，涉及到采购、设计和管理等多个部门及其相关人员，每个环节都关系到装备的质量，必须对参与装备研制的各个环节进行全面质量管理。而军用装备由于组成结构复杂、性能要求高、研制周期短等因素，研制过程中的质量管理工作通常得不到全面的落实，甚至有应付的现象，导致产品质量不高，不能满足顾客要求。为进一步规范军用装备的研制生产，GJB 9001B对原标准中的某些模糊条款做了进一步的澄清和强调。作为产品设计师，笔者将从设计的角度谈一谈如何做好装备研制过程中的质量管理工作。

1 质量、质量管理的定义

所谓质量就是一组固有特性满足要求的程度[1-2]，其固有特性满足要求的程度越高，质量就越好，反之则质量越差。质量管理的定义为[1]：在质量方面指挥和控制组织的协调的活动，活动包括确定质量方针、目标和职责以及质量策划、质量控制、质量保证和质量改进等。它以质量管理体系为基础，是有计划的系统活动。20世纪60年代初，美国质量管理专家朱兰、费根堡姆等人提出了全面质量管理的概念[1]：一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，目的是通过顾客满意和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径。经过半个多世纪的发展，全面质量管理已形成了一套完整的理论、技术和方法，在世界范围内得到广泛的应用。

2 质量管理的目的

做好质量管理工作，首先要弄清楚进行质量管理的目的，让设计人员充分认识质量管理的重要性，从思想意识上实现由强制执行到自觉接受GJB 9001B质量管理体系管理的转变，并配合质量管理部门做好质量管理工作。质量管理的目的是规范产品研制生产程序，持续降低成本，持续增加顾客满意[3]。其首要目标是最大限度地提高装备的实战效能，即装备的技战术指标和功能，这也是装备研制的最终目标；其次是最大程度地提高装备适用性，即可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性（以下简称 “六性”）等质量特性，这也是GJB 9001B重点要求的内容；再次是尽可能地降低装备的研制成本，通过优选方案、风险分析、精心策划、优化设计和采购（外协）询价、成本分析以及过程监视、节点评审等措施来控制各个环节的质量及费用，使装备做到 “物美价廉”，进一步提高装备的市场竞争力。

3 研制过程质量管理的重要性

在装备的全寿命周期中，研制过程是非常重要的关键阶段，包括：方案阶段、样机研制（包括初样和正样）阶段和设计定型阶段，是承上启下的核心过程，是形成装备质量的关键阶段。产品质量首先是设计出来的，其次才是生产出来的。研制水平决定了装备的固有质量和特性，直接影响到装备的最终质量和可信性。因此，对研制过程的每个节点都应进行监督、评审和改进等一系列管理活动，最终形成产品基线，为装备能够满足顾客需求奠定坚实的基础。

4 研制过程各阶段的工作

按照GJB 9001B标准要求开展研制工作是进行项目质量管理的基础。装备研制过程中要做的工作有很多，每一项工作都直接或间接地影响着装备的质量。从质量管理的定义可以看出，质量管理工作主要包括：质量策划、质量控制、质量保证和质量改进等，研制过程各阶段的具体工作分解如下：

4.1 方案阶段的工作

方案阶段是装备研制的初始阶段，是基础，是研制过程中后续各阶段工作的主要依据。这阶段主要是要做好策划工作，具体工作包括：

a）确定产品的质量目标和要求。理解、消化顾客要求并转化为与产品有关的要求，顾客要求包括明示的、按照惯例通常隐含的以及法律法规强制要求必须履行的。

b）根据研制合同或项目任务书的要求，在充分调研和论证的基础上拟制某研制技术方案和工艺、“六性”设计方案报告。

c）按照GJB 9001B标准要求进行产品实现的策划和产品特性、风险和可靠性分析，并最终形成产品质量计划、设计和开发计划、风险管理计划、技术状态管理计划、 “六性”工作计划以及标准化大纲（含元器件大纲）、“六性”大纲、特性分析报告、风险分析与评估报告、新技术及关键技术专题研究报告等。上述策划、分析输出结果的编写可参考有关国军标和各单位的有关程序文件，“六性”大纲通常与 “六性”工作计划合在一起编写，如果装备比较复杂，研制周期长，则可以按阶段进行产品实现的策划。产品质量计划是装备研制过程及其所需资源要求的总纲性文件，设计和开发计划书是实现产品质量计划的具体规划，这两个计划是装备研制及其质量管理工作的依据，课题组应集中精力做好这两个计划的策划工作。

d）对项目任务书（含与产品有关的要求）以及上述计划、大纲和报告等进行评审。通过评审的文件是下一步样机研制的依据。项目任务书必须完全满足顾客要求。

4.2 样机研制阶段的工作

样机研制阶段是赋予装备固有质量的关键阶段，设计存在缺陷，即使其它工作再好也研制不出高质量的产品。这阶段的主要工作是详细设计和试验，具体包括以下几部分：

a）按照技术状态管理要求将项目研制任务书进行分解，并拟制、审批分项目任务书，课题组成员按照项目和分项目研制任务书的要求，采用优化设计、模块化设计和可信性设计等设计技术，开展详细工程设计，包括：仿真、计算和图样设计等，实现装备的各项指标和功能要求。

b）按照外包过程的质量管理要求确定外包或外协产品（过程）技术要求和质量保证要求，A类外包产品（过程）必须进行评审，经批准后予以实施，顾客要求时须经顾客同意。

c）按照设计和开发验证要求以及试验控制要求，做好 “三新”和关键技术的验证工作，编制关键技术专题试验报告；编制、审批测试、联试和试验大纲，按大纲要求实施装备的性能、功能试验工作，编制相应的试验报告，确保装备指标满足要求。

d）按照文件、记录控制要求，配齐本阶段的所有技术文件和图纸资料，主要包括：产品规范（技术条件）、“两书两册”和研制总结报告、可靠性的有关分析报告、工艺质量报告以及 “六性”有关的分析评价、试验评价报告等，详细的文件、记录目录在各单位的程序文件中都有具体的说明和要求，文件、图纸应按规定进行签署和标准化审查，确保文件和图纸资料现行有效；记录本阶段形成的各种质量证据，记录应完整、准确和可靠，满足军用产品的可追溯性要求，满足装备的阶段评审要求。

e）按照设计和开发评审管理办法要求来组织样机评审。评价样机研制的结果是否满足项目任务书的要求，确定是否可以转入用户评审或设计定型阶段。样机通过评审后，涉及项目研制的任何更改都要提出更改建议申请，履行审批手续后再实施。

4.3 设计定型阶段的工作

设计定型阶段的主要工作是全面验证和确认，对设计和开发、联试和各种试验过程中的质量数据进行分析，完善相应的设计文件，为批量生产做好准备。具体工作包括：

a）制定、审批装备的部队试验和可靠性试验大纲，实施试验并编写相关试验报告。

b）编写有关指导装备研制生产的工艺文件，包括：电气和机械装配说明、调试说明、特种工艺说明等文件。

c）按照产品设计定型控制程序要求，配齐定型评审的所有文件和资料。质量管理部门根据装备的常温测试、常温负荷测试、系统联试和环境试验以及部队现场、可靠性试验情况，编写装备的全面测试报告；根据装备的结构工艺性及工艺质量报告、工艺文件等，编写装备的可生产性报告；根据项目的标准化大纲和标准化工作计划的执行情况，以及所有技术文件和图纸资料执行标准的符合程度，编写装备的标准化审查报告；在对研制过程中的所有质量数据进行分析的基础上，完成装备的质量分析报告。课题组准备所有的设计文件，包括研制总结报告、产品规范、随机文件（“两书两册”）和全套图纸等，具体的要求参见各单位的程序文件。所有的文件均应按规定签署和审批。

d）按照相关国军标的要求进行定型评审，检查定型样机是否达到合同或者是研制任务书要求，鉴定在批量生产条件下的质量水平以及质量保证措施的有效性。

5 研制过程中常被忽视的事项

为使装备研制最大程度地在质量管理体系内受控，并满足顾客要求，需要进行大量严谨、科学的质量管理工作。结合从事多年装备研制与质量管理工作的经验，谈谈研制过程中非常重要却又经常做不好的几项工作：

5.1 建立适合本单位科研特点的质量保证体系

科研项目种类多，有型研、预研、演示验证和试生产等，研制周期长短不一，而装备承制单位为提高自身产品质量和市场竞争力通常将本单位的项目都覆盖，造成短平快的项目在质量管理上投入的精力与技术攻关差不多，使得研发人员有对立情绪。各单位应根据自身科研任务的特点，在不影响单位提供满足顾客和适用法律法规要求的产品能力的前提下，对GJB 9001B第7章 “产品实现”中的条款按照不同科研任务的特点进行分类和删减，建立相应的质量管理体系，以满足不同项目研制的质量管理需要。既减轻了设计师有关质量管理的工作量，进一步提高了设计师执行质量管理的自觉性，又不影响产品质量。

5.2 做好产品特性分析

GJB 9001A规定复杂产品应进行特性分析，导致一般项目为减少工作量不做特性分析，或者就是做了特性分析，结论也是没有关键（重要）件，为此，GJB 9001B进一步明确所有的产品均应进行特性分析。首先，根据产品的战术技术指标和功能要求，分析产品的哪些特性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，那么这些特性可确定为关键特性，如电子设备的漏电流、绝缘电阻等；哪些特性如果不满足要求就将导致产品不能完成主要任务，那么这些特性可确定为重要特性，如通信设备的误码率、通信距离等。然后，根据确定的关重特性，进一步分析对这些关重特性的形成起决定或主要作用的组件、单元或器件，即产品的关键件（含有关键特性的单元件）或重要件（不含关键特性，但含有重要特性的单元件），这些关键件或重要件可能是外购、外包或外协的，也可能是自制的。如果是外购、外包（协）的分析到部件级就可以了，如果是自制件，则应分析到器件级。最后，根据分析结果，编制产品的关键件（特性）和重要件（特性）明细表。对确定的关重件应按照GJB 9001B和各单位关重件质量控制规定的要求实施管理。

5.3 强化技术状态控制

技术状态控制主要是针对技术状态项目（产品的组成单元）的基线实施控制，特别是对设计更改的控制。装备的功能基线一次设计就达到要求几乎不可能，需要经过多次的调试和修改，很多电路设计师对设计更改控制理解不全面，有的器件更改后在相关的图纸资料上不作标识，最终造成图样与实物不一致；有的在样机阶段（样机评审前）做了更改就履行审批手续，填写 《更改通知单》和 《更改建议书》。其实这两种做法都不对，应该是样机评审前做的所有更改直接在有关图纸资料上做更改标识就可以了，包括更改记号、更改时间和更改人等，样机通过评审后的任何更改都应履行审批手续，如果设计更改影响到顾客的要求时还必须征得顾客同意。样机评审后，技术文件和图纸资料应及时归档，试生产或批生产时的图纸资料应履行审批手续从档案中复制出来。由于电子技术的飞速发展，电子元器件的更新换代速度很快，应密切关注装备中所用元器件的发展动态，如有改动，应及时办理相关图样资料的更改手续并实施更改，避免由于器件的停产而影响后续装备的生产和列装。

5.4 实施过程监视与测量

项目研制的各个阶段应采用适宜的方法对全过程实施监视，并在适用时进行测量，评价过程的绩效，以验证该过程是否有能力实现预期的结果。过程不同，所采取的监视或测量的方法也不同，根据过程的实际特点定期或不定期地采取调查、统计分析、评审和测试、试验、状态检查等方法进行监视与测量，并保持监视与测量的证据和记录，一般说来，研制全过程都能实施监视，大部分过程能被测量。对监视与测量的结果进行分析，如果发现该过程不能达到预期的结果，就应采取相应的纠正以满足预期的结果，同时分析原因采取纠正措施，并保持采取措施的记录，实现改进，避免类似现象再次发生，确保最终产品满足设计要求。在质量体系的内外审核中发现有的项目没有有效的监视与测量证据，有的项目没有对测量结果进行数据分析，无法评价过程的绩效。

5.5 进行设计和开发验证

为确保装备的先进性，设计时通常都会应用一些新技术、新器材和新工艺（简称 “三新”），为满足装备的高性能、多功能要求，研制过程中涉及的关键技术、技术难点和薄弱环节等也比较多，产品设计开发策划书应对此进行识别确认，并明确规定在何时、由何人负责对 “三新”和关键技术等进行设计开发验证活动，确保采用的 “三新”和突破的关键技术等是经过充分论证、试验的，能满足装备的设计要求，从而确保最终产品满足用户要求。验证的手段主要有：评审、变换计算方法、与已有的设计信息比较和计算机仿真、试验等。从实际情况看，设计开发验证工作大多数课题组做得不太好，要么策划书中没有确认，要么策划书中有确认，但没有实施，或部分实施。正确的做法是严格按照策划书中确定的时间节点和验证内容实施，如实记录验证过程的有关数据、暴露的问题及采取的措施，并保存好这些证据，项目负责人（评审会的负责人）应对验证情况（评审意见的落实情况）进行检查，给出验证结论。顾客要求的验证项目或内容，应通知顾客参与验证工作。

5.6 重视试验控制

试验是按程序确定一个或多个特性的活动[3]。装备研制过程中会做很多试验，试验是装备技战术指标和功能要求验证与确认以及可靠性增长的重要手段，包括功能试验、性能试验、烤机（负荷）试验、应力筛选试验和环境试验、电磁兼容性试验、可靠性试验、鉴定试验等，对这些试验应加以控制，确保试验过程和结果正确可信，尤其是那些重要的确认性试验。主要从以下几点做好试验控制工作：1）按照GJB 9001B的有关要求，编写试验大纲，明确试验的项目、内容、程序和条件、手段、记录要求（试验大纲须经顾客同意）；2）按照试验控制要求，做好试验前的准备工作和状态检查，包括参试设备的状态检查，试验用设备的校验，参试人员的分工与培训等；3）按照试验大纲规定的程序组织试验，并按规定要求做好试验记录，纪录应由参试人员手写并签名（试验过程中如果发生问题，首先应进行原因分析并采取措施，待问题解决后再继续试验）；4）对试验数据和原始记录进行整理、分析和处理，对试验结果进行评价并形成试验报告。试验控制工作做得好，可有效地缩短研制周期，确保产品质量。有部分课题组不重视试验控制，有的参加甲方组织的联试而不编写联试大纲；有的试验前不进行状态检查；有的试验结束后不进行数据分析，对试验结果与产品要求的符合性不做评价等等，结果造成多次反复而延误研制周期，浪费人力、物力。

5.7 开展可靠性分析

可靠性作为军用装备的重要质量特性之一，一直是装备研制工作的重要内容，也是GJB 9001B重点关注的事项。除了建立可靠性模型、采取技术措施进行可靠性设计外，还应开展可靠性分析工作，对装备可能发生的故障、故障产生的原因及后果进行分析，确定薄弱环节，预测装备的可靠性，从而为装备的整体设计提供改进建议。常用的分析方法有[3-4]：故障模式及影响分析（FMEA），故障模式、影响及危害度分析（FMECA）和故障树分析（FTA）。

FMECA是FMEA的扩展与深化，在FMEA定性分析的基础上对故障模式的危害程度进行量化，FMEA由 “下”往 “上”进行，分析时应列出每一个零部件、元器件和模块可能产生的故障模式，针对各种故障模式及其影响，找出故障原因，提出补救或预防措施，为装备的改进设计提供有力的支撑。具体的FMECA分析程序见GJB/Z 1391。FTA由 “上”往 “下”进行，从顶事件出发，找出顶事件的所有直接因素和可能原因，然后依次逐级类推找下去，直到追查到最基本的事件（底事件）。其分析流程是：选择顶事件，建造故障树，定性分析和识别故障模式，定量计算事件发生的概率，确定薄弱环节，采取必要的改进措施。FMECA与FTA是相辅相成的，FMECA是FTA必不可少的基础工作。很多项目对研制过程中的可靠性分析工作不重视，要么觉得无处下手；要么觉得工作量大，不愿做。做好FMECA与FTA工作，不仅有利于提高装备的可靠性，也有利于提高装备的维修性、保障性、测试性和安全性水平。FMECA与FTA是装备质量特性设计的一项重要内容，也是编写相关质量特性分析评价报告的重要手段。

6 结束语

装备研制过程中的质量管理工作涉及面广，需要处理的事情多，文中所讨论的只是其中的小部分，是体系运行过程中常被忽视、被开过不符合项的事项。从质量管理体系运行的实际情况看，对于研制周期相对较长的研制项目来说，质量管理的效果比较好，而对于研制周期较短的项目来说，效果不太好，应加强对短平快项目研制的质量管理研究。

[1]施国洪.质量控制与可靠性工程基础[M].北京：化学工业出版社，2005.

[2]GJB 9001B-2009，质量管理体系要求[S].

[3]苏秦.质量管理与可靠性[M].北京：机械工业出版社，2008.

[4]生建友.军用电子设备的可靠性管理[J].电讯技术，2012，52（1）：96-101.