基于任务剖面的产品量化控制方法

◆邵悦婷 陈 敏/ 文

基于任务剖面的产品量化控制方法

◆邵悦婷 陈 敏/ 文

引言

航天型号产品的研制生产的特点是批量小、质量要求高。批量小意味着产品质量特性难以采用基于统计学特征的质量控制方法进行衡量。质量要求高，是要求确保每个产品没有缺陷，需要100%合格。这也体现了重大航天型号实现“一次成功”的难度。

针对这种现状，袁家军（2011年）对航天领域产品成熟度展开了研究，构建了航天产品成熟度模型，认为量化管理是提高航天产品质量的重要途径。由于航天工程系统往往由多个分系统组成，每个分系统有着各自不同的特点，涉及多个学科，难以提出统一的量化管理标准。

为此，本文在分析航天型号电子单机研制特点的基础上，引入剖面分析法，对航天型号电子单机从方案设计到产品交付的全寿命过程，分析其技术过程和管理过程，找到量化控制切入点，形成各个研制环节的量化控制表。实践证明，这些量化控制表简便易实施，有利于对航天型号产品研制成熟度作出准确的评估和提升，可供其他具有类似特点产品的单位实施量化管理作借鉴和参考。

一、剖面的建立

航天领域产品的质量往往决定着型号的成功，其缺陷往往对型号的功能产生很大影响，甚至导致型号失败，因而需要对每个航天领域产品的研制过程进行全寿命周期的质量监控。产品质量检查点设置过密，会导致质量管理成本的急剧上升；产品质量检查点设置过少，会导致某些缺陷难以及时发现。

由某典型航天型号单机初样研制阶段研制过程可知（见图1），航天产品的研制涉及元器件选型、电路设计、结构设计、工艺设计、地测设备研制等多个专业部门，在产品的研制过程中需要各专业部门根据产品需要进行协同配合，通过设计、工艺、结构、生产过程控制和交付后的使用等多道工序，形成航天型号产品预期的功能和性能。工序多，过程复杂。建立质量检查点，首先需要建立技术剖面和管理剖面，简化质量管理视图。

为理清各道工序间的界限，设置合理的质量检查点，首先从专业部门角度，分别建立电路设计、结构设计、工艺设计和生产过程控制等多个技术子剖面，如图1所示。

为便于研制生产的管理，需要针对技术剖面规定的设计、工艺、结构、生产过程控制和交付后的使用操作等的管理过程描述，包括计划进度管理、质量管理、风险管理等方面，从管理人员的视角建立管理剖面。

二、量化控制方法

在建立的技术剖面和管理剖面之后，需要根据各个剖面的特点，进行合理的量化评估，是建立相应质量控制点的关键。

由图1可知，航天型号电子单机产品工序复杂，通过电路设计、结构设计、工艺设计、生产过程控制等多个技术子剖面的交会对接，方能生产出满足要求的型号产品。如图2所示，这些技术子剖面的交汇对接点均是技术量化控制的关键点，需要制定相应的控制措施，形成相应的设计文件（包括设计蓝图、技术条件、调试细则、测试细则等）、工艺文件、设计、工艺和过程三类关键特性表、部组件外包技术协议，以及I、II类单点故障模式清单等作为技术量化控制的输出。对这些输出的技术要求进行量化，成为下一工序的量化控制的输入。

图1 某典型航天型号单机初样研制阶段的技术剖面和管理剖面

在管理剖面，需要对上一级管理要求通过策划进行量化分解，形成适合本单位本型号本产品的计划、流程和控制措施，并组织实施，对计划和措施的落实进行监督检查，必要时进行调整优化和总结改进，以确保管理目标的实现，管理过程的量化也是一个PDCA过程。管理过程量化控制重点是对管理目标进行量化分解，管理过程进行量化分析、纠偏，管理结果进行量化记录，重点开展型号和产品计划进度管理的量化、质量管理的量化、风险管理的量化等方面的工作。

下面分别对技术剖面和管理剖面的量化控制方法进行阐述。

2.1 技术剖面的量化

图2 技术过程的量化流程

在各技术子剖面内部，根据各自领域的相应规范展开量化控制。例如，在工艺设计子剖面，结合设计量化的输出和型号工艺保证要求作为工艺量化控制的输入，通过工艺量化明确工艺参数，工艺关键特性及特殊过程的量化控制要求，明确检验方法，量化检验要求，形成工艺文件及工艺关键特性表等量化控制要求输出；在生产过程控制子剖面，需要结合设计量化控制和工艺量化控制的输出作为生产加工过程量化控制的输入，通过识别生产加工过程的关键控制环节明确产品研制生产过程中的量化控制措施及记录要求，形成生产加工过程控制关键特性表及相关检验记录等量化控制要求的输出；交付后操作使用量化控制可将产品任务书要求、用户的反馈信息等作为量化控制要求的输入，通过分析识别产品使用过程中的注意事项并制定量化控制要求，尤其对关键操作过程必要时需要制定详细操作规程，形成产品使用说明书等量化控制要求的输出。

这样，将型号产品研制技术要求、设计规范及型号产品保证要求等通过多个技术子剖面的层层分解，得到各关键点的量化控制要求，并最终落实到研制生产过程形成可追溯的记录，最终输出满足型号任务要求的产品。

2.1.1 设计量化

设计量化需围绕产品任务书各项要求转化为产品各类设计指标这一产品设计过程，重点在于对产品技术条件等设计文件、对下一级的技术要求和外包技术协议、设计关键特性，和I、II类单点故障模式，以及设计裕度、数据比对等方面的量化控制（设计量化控制实施表略）。

2.1.2 工艺过程的量化

工艺量化需围绕产品设计要求的工程实现这一工艺设计过程，重点在于开展工艺关键特性、工艺指标和工艺参数、产品设计关键特性的工艺实现过程的量化控制。工艺要求应尽量做到“四可”（可操作、可检查、可量化、可重复），实现“三不同”（不同时间、不同地点、不同人员可以重复）（工艺量化控制实施表略）。

2.1.3 过程控制的量化

过程控制的量化需围绕产品生产实现全过程，重点开展过程控制关键特性、产品研制过程记录和验收等量化控制。产品关键特性参数的记录需100%量化，产品验收、型号出厂前和进场后需开展量化控制的复查和确认。过程控制量化控制实施表如表1所示。

2.1.4 交付后操作使用的量化

产品研制过程中，需制定产品使用说明书或产品规范，在产品交付时，向产品接收方、使用方提供。文件中需明确产品使用环境、使用条件、储存、运输等方面要求；对新技术、新结构的产品需量化说明操作要求；对使用难点、操作复杂的问题需逐条量化；对于与安全性有关的问题，应对操作处置作业中安全注意事项作量化控制说明；对产品使用中的交联接口应量化接口关系；对使用维护中的限制性应量化说明注意事项；对于不能提出量化要求的操作，应编制操作规程；对于关键的操作过程需对使用方进行培训或配合完成。

2.2 管理剖面的量化

2.2.1 计划进度管理过程的量化

根据产品实现策划和设计开发策划结果，结合产品研制技术流程制定产品研制计划流程，提出明确的量化计划节点和完成形式，确定各阶段量化目标和年度计划节点，通过调度会等形式，分析型号项目进度计划的关键途径和短线，适时调整计划，对出现的进度偏差和重大进度管理问题及时采取控制措施。

2.2.2 质量管理过程的量化

根据型号产品实现策划结果，编制本单位型号配套产品质量保证大纲（质量保证计划或质量保证大纲实施细则），根据型号不同研制阶段，确定量化的质量目标和控制措施，在各阶段结束时检查质量目标实现情况和量化控制落实情况。制定型号年度质量工作要求和计划，分解细化质量活动计划，明确工作项目、工作内容要求和计划节点，并纳入科研生产计划中，组织实施和检查。依据质量保证大纲，制定各阶段技术评审、验收交付，归零评审、大型试验等工作项目应完成的文件要求、模板；严格执行质量问题信息通报制度和快速归零要求。对于归零的质量问题需保存详细的记录，制定详细的归零和举一反三计划。

2.2.3 风险管理过程的量化

型号产品研制生产各阶段均需开展技术风险分析与控制工作，根据型号产品实现策划结果，制定风险管理计划，开展风险管理活动，通过风险分析，确定量化的风险影响和发生概率，提出风险控制措施，并纳入型号研制生产计划。在转阶段和产品交付时，对风险控制措施的效果进行评估。风险分析与控制是个不断迭代的过程。

三、应用效果

为探索上述产品量化控制方法的有效性，以某卫星单机产品为例，将其纳入量化管理试点对象展开研究。对该型号单机产品设计过程、工艺关键特性、过程控制关键特性、关键工序、工艺规程等进行量化检查和确认。形成了单机任务书指标量化确认表，环境试验条件量化确认表，使用条件量化确认表，单机内部接口关系量化确认表，单机与分系统之间接口关系量化确认表，单机强制检验点设置确认表，I、II类单点失效模式控制措施量化确认表，I、II类不可测试项目分析表，不可检、不可测项目量化确认表，单机级和组部件级产品设计关键特性表，设计裕度量化确认表，本级产品及下一级产品数据包量化确认表等设计量化控制表；单机主要部组件和单机装调过程工艺关键特性表，工艺规范及主要工艺参数量化控制表；关键尺寸和性能，关键特性参数过程控制量化确认表，验收要求量化确认表等过程量化控制表。

通过对该型号12个产品的量化控制检查，共发现研制过程中存在24个控制不到位的问题。其中在产品的工艺文件中无多媒体记录要求的问题占9项；对设定的设计、工艺关键特性在设计文件、工艺文件中均未进行标识的问题占12项；某产品一个重要指标未列入设计关键特性表占1项；某产品新增加运转试验未落实到相关设计文件占1项；某产品任务书提出的强制检验点要求未落实到设计和工艺文件占1项。

通过采用本文所述的量化控制方法发现了该卫星型号单机研制过程中的薄弱环节，完善了相关设计和工艺文件，使产品的研制要求能够有效地传递和落实到单机产品整个研制生产过程。

表1 过程控制量化控制实施表

四、结论与展望

本文针对批量小、质量要求高的航天型号产品，提出基于剖面分析，对其研制过程控制要求进行量化，建立相应的质量控制点。通过在某型号中应用，有助于在单机产品研制生产过程做到“四可”和“三不同”，有效降低了单机产品研制的技术风险和管理风险，提高了单机产品研制质量和管理效益，促进产品成熟度的提升。

随着航天研制技术的进步，航天产品的研制正在向型谱化、标准化、通用化的“三化”方向发展，航天产品的研制生产特点将发生改变。需要根据其研制过程的变化，划分相应的技术剖面和管理剖面，研究相应的产品量化控制方法。

（略）

（作者单位：上海航天电子技术研究所）