基于案例法和双归零的融合构建航天广义归零方法

刘国才 莫婷

(1.中国航天标准化与产品保证研究院，北京 100071；2.中国船舶工业综合技术经济研究院，北京 100081)

0 引言

目前，我国航天事业已进入新时代高质量发展阶段，努力实现“高质量保证成功、高效率完成任务、高效益推动航天强国和国防建设”的“三高”目标，迫切需要创新质量管理。质量问题归零是我国航天事业在60多年工程实践、探索创新中积累的有效质量管理方法。面向新时代的发展需要，基于嫦娥五号任务的成功实践，主动迎变并深化质量问题归零理论[1-2]研究，具有十分重要的意义。

1 “双归零”研究现状

我国的航天“双归零”始于20世纪90年代[3]，各承研单位在解决型号质量问题的过程中逐渐摸索出以“双归零”为代表的有效方法。该方法在国防科技工业及某些民用领域得到大范围推广并取得了显著实效。

航天“双归零”方法的演进路径[4-5]如图1所示。在近30年的演进历程中，国内专家学者对“双归零”方法进行了持续而深入的研究，涵盖归零的历史[6-7]、思想内涵[8-9]、复杂产品质量问题归零[10-11]、复杂系统归零[12]、知识管理[13]、长管质量问题归零[14]、工程实施[15]等内容，形成了一系列具有代表性的研究成果[16]，但是与发达国家的航天质量问题处理及预防[17-18]相比仍有一定差距，迫切需要从归零理论自身的角度查找原因。分析发现，主要问题之一是归零结果的理论化程度尚有不足。针对该问题，吸纳社会科学领域中案例研究法的理论构建优势，融合双五条归零理论，并结合反馈控制思想，构建广义归零方法，提高当前质量问题归零的理论泛化能力，助力实现更深入的质量预防成效。

图1 航天“双归零”方法的演进路径

2 案例法基本原理

2.1 案例法研究阶段

案例法[19]源于社会实践并推广应用于航天[20]、商业、心理学、管理学等多个领域，通过观察、访谈、历史数据、档案材料等方法收集数据，运用可靠技术对一个事件进行分析并得出带有普遍性的结论[21]。历经150多年的发展[22]，案例法主要经历两个研究阶段，如图2所示。当今，案例法以方法论研究为核心，用于探索性研究、描述性研究和解释性研究。其中，以解释性研究为主，用于回答“为什么”的问题，同时也是构建理论的主要研究类型。

图2 案例研究法的研究阶段

2.2 案例法实施流程

由案例法构建理论并没有固定的步骤[23-25]。Kathleen M. Eisenhardt给出了一个相对完整的实施流程，如图3a所示。Robert K. Yin则持有不同的观点，认为开始研究前需要给出理论假设，提出了如图3b所示的研究路径，以及如图3c所示的实施流程。

图3 案例研究法实施流程

3 构建广义归零方法

案例法具有构建理论的完整方法体系，与双归零理论有相同的目标和较大的融合互补空间，例如：①双归零缺少研究设计和评价，理论化程度不足，未能产生更普遍性的结论。依据案例法，这个结论是对理论假设的回应，由分析归纳得出并具有推广性。②案例法缺少工程实施导向，而双归零理论具有工程实用性。③案例法具有理论构建性，而双归零理论缺少更广泛的理论概括能力。所以，通过案例法与双归零理论的有机融合，可以在机理层面大大提升质量问题归零的理论化能力。案例法与双归零理论融合而成的新归零方法称为广义归零方法。由于融合方式的不同，分别形成广义归零方法的范式Ⅰ和范式Ⅱ。

3.1 广义归零方法的范式Ⅰ

以技术五条归零为例，将其与案例法分别进行流程化并绘制流程框图，如图4a、图4b所示。将技术五条归零流程嵌入案例法流程，形成广义归零方法的范式Ⅰ，如图4c所示。

图4 广义归零方法的范式Ⅰ

图4a与图4b具有不完全相同的实施路径，其中“问题描述”与“收集案例研究资料”、“定位与机理”与“资料分析”、“编制归零报告”与“形成案例研究报告”具有不同程度的等效关系。将等效环节进行归并，形成了兼具案例法和“双归零”综合优势的新归零方法，称之为广义归零方法的范式Ⅰ。

3.2 广义归零方法的范式Ⅱ

以图3c单案例研究流程为例，将其等效视为质量问题归零环节，“形成理论模型”环节则等效为形成归零结论。在单案例法研究流程的后续环节追加多案例法研究及形成更广泛的理论模型两个环节，并反馈至“确定研究问题”环节。通过单案例法研究流程追加多案例法研究流程形成的双回路模型，如图5a所示。依据控制论的建模思想，对图5a进行变换得到广义归零方法的控制系统模型，即为广义归零方法的范式Ⅱ，如图5b所示。其中，多案例法研究环节作为控制系统模型的输入，单案例法研究环节作为被控对象，对输出进行反馈并与输入进行“大于、等于、小于”的比较。通过范式Ⅱ，即广义归零方法的控制系统模型，可以进一步展示双五归零的理论泛化机理，更贴近工程实际应用。

图5 单案例法流程与多案例法流程的组合

4 实证研究

4.1 型号概述

嫦娥五号是探月工程“绕、落、回”三步走战略的收官之战，实现月球样品的自动采样并返回。科学载荷的本次任务是获取月球地形地貌信息、物质成分和月壤层次结构，为月球及月壤的研究直接提供科学数据，同时强有力地支持“钻取”月球样品。而事实也证明，在采样过程中，科学载荷发挥了至关重要的作用，倘若发生任何质量问题，将直接影响任务成败。

4.2 需求分析

实施嫦娥五号任务时，广义归零方法尚处于萌芽阶段并开始应用。当时面临的一个较大难题是产品归完零后，该产品又发生了其他质量问题。问题在于，通过第一个质量问题的归零，可否避免该产品后续质量问题的发生，虽然每个质量问题的原因性质不同。

4.3 核心方法

当时广义归零方法尚未正式提出，但其萌芽思想恰好解决了如上困惑，具体做法是：按双五归零找到了质量问题的定位与原因，但这多局限于就事论事。此时，提出的想法是，所发生的质量问题背后一定有某个规律在支撑，这个规律肯定不是双归零中得到的原因(等效于广义归零方法中的提出理论假设)。之后，跳出双归零报告中的内容，从更广泛的视角搜集资料和寻找这个隐藏的规律(等效于广义归零方法中的搜集资料)。最后发现，几乎所有的质量问题，不管是设计原因、工艺原因或者其他原因，都存在一个共性的规律，即产品研制人员的质量意识、质量知识和质量落实决定了质量问题的发生。基于该发现，采取了一系列简单易行的措施，质量问题得到了很好的控制。

4.4 取得的成效

一是方案阶段、初样阶段、正样阶段发生的质量问题是依次递减的。有观点认为这是必然的，理由是管理越来越严格，绝大部分质量问题已在项目前期发生，所以到了正样阶段质量问题自然就减少了。本研究则认为不一定，因为现实中有些型号恰是在方案阶段或初样阶段基本没有发生质量问题，而到了正样阶段才发生。

二是单机设备自身的质量问题减少。之所以要强调是单机设备自身，正是广义归零方法的独特之处。传统归零是把教训举一反三到其他型号、其他单机、其他单位，而广义归零方法的核心做法是把归零归到理论化，即找到一个更加具有普遍性的规律。

质量意识、质量知识和质量落实分析如下：

(1)质量意识。当众多型号发生质量问题后，普遍认为是型号人员质量意识不足或管理层对质量工作重视程度不够导致的。而通过应用广义归零方法得出了更深刻的认识，即相关人员在本源上都具有强烈的质量意识，出现航天质量问题的根本性原因并非在于质量意识。

(2)质量知识。型号一线的设计师普遍反映，所发生的质量问题与专业能力不完全直接相关，如静电损伤、点胶、防松等。通过应用广义归零方法发现，丰富而及时的质量知识供给至关重要。在嫦娥五号科学载荷研制过程中，非常重视承研人员的质量知识培训及宣贯，承研人员掌握质量知识后会主动应用于研制工作。

(3)质量落实。航天产品技术难度大、过程环节多、风险潜伏深。即使掌握了丰富的质量知识，单独依靠个人的力量也不一定能在适当的时间、适当的工序采用适宜的质量知识落实到产品研制过程中。这就需要团队的力量，特别需要各级总质量师起到强有力的统筹作用。凭借他们丰富的质量知识和实践经验，充分识别产品全生命周期中各项活动、步骤的差距和风险，及时跟踪“人、机、料、法、环、测”的状态变化，提出需要重点防范的质量风险。

5 比较分析

5.1 形式比较

广义归零方法的范式Ⅰ与“双归零”方法最大的区别是：范式Ⅰ极大扩充了“双归零”方法的内容，特别是方案设计、搜集资料和资料分析，而在“双归零”方法的实践中并没有涵盖理论假设、分析单位、连接资料与假设的逻辑和解释研究结果等核心内容的方案设计，缺乏系统化的资料搜集来源和资料分析方法。

广义归零方法的范式Ⅱ与范式Ⅰ相比，由传统案例法中的单案例与多案例相对独立研究，组合优化为“单-多”双回路的混合研究。但该双回路模型在时序逻辑方面尚存不足，结合反馈控制的思想，对双回路模型进行进一步改进，形成“多-单”单回路控制系统模型，更贴近工程实际情况。

广义归零方法是案例法、“双归零”和反馈控制思想综合集成的结果。案例法作为国际上先进的质性分析方法，进一步丰富和深化了“双归零”的理论架构，“双归零”方法作为我国航天工程的特色本土理论为案例法提供了精准目标导向，反馈控制思想又进一步理顺了“多-单”关系，使得广义归零方法进一步适用于航天工程实践。

5.2 机理分析

范式Ⅰ中的资料分析环节、范式Ⅱ中的反馈环节分别实现了“双归零”方法的理论泛化能力。资料分析环节完全继承了案例法中的相应分析方法，具备构建理论的核心能力。范式Ⅱ中的反馈环节实现了当前质量问题归零结论与历史质量问题归零结论的范围比较，当结论范围小于或等于历史质量问题归零结论范围时，启动反馈控制机制再次对当前质量问题进行深度归零，至其结论范围大于历史结论范围时控制活动停止。

6 结语

质量问题归零尚缺乏进一步构建理论的机制，这是导致“双归零”理论泛化能力不足的主要原因之一。而案例法与“双归零”的融合，不仅能够深入实现单案例归零，还具有构建理论、扩大结论推广应用范围的作用，为“双归零”方法注入了新的内涵。