航天预研项目大型试验质量风险及管控

权晓波、刘溪聪、郝卫、任新宇/中国运载火箭技术研究院

航天预先研究是指为航天装备发展而进行的先期研究和发展活动。预研项目的主要任务是探索科技前沿、突破关键技术，所以创新是预研工作的核心。预研项目技术挑战性强、不确定性大，为了确保预研工作顺利完成，在预研工作中往往需要开展多类试验研究工作，例如开展研究性试验以探究新认知、新原理，产品试制试验研究新材料、新工艺，验证试验考核新产品、新技术。不仅如此，预研项目最终能否达到预定目标和指标，必须通过集成性验证试验的考核。

航天型号具有系统复杂、技术密集的特点。针对核心关键技术开展的预研项目涉及多个专业技术领域，集成性较强。航天预研工作中开展的验证性试验如发射试验、分离试验、飞行演示验证等试验项目需要多专业资源投入、多单位协同，具有技术难度大，试验周期长，涉及面广，耗资大等大型试验的特点。预研大型试验作为验证研究成果应用于型号发展的可能性与实用性的核心环节，试验过程质量管理的好与坏直接影响整个预研项目的结果和评价，需要引起高度重视。

与传统型号任务相比，航天预先研究项目在管理模式、技术成熟度、资源保障等方面存在较大差异。预研项目大型试验过程也存在不同于型号任务的质量管理风险。因此，如何有效掌握航天预研型号大型试验质量风险控制点，制定控制措施，提高试验风险的管控能力，从而保证试验任务圆满完成，是预研项目管理中的重要任务。为此，本文结合预研任务特点，对大型试验质量风险进行了分析，并提出了针对性的措施。

一、风险分析

《装备研制风险分析要求》对风险的定义是：风险是在规定的费用、进度和技术等约束条件下，对不能实现装备研制项目目标可能性及所导致的后果严重性的一种度量。结合预研项目大型试验的特点，对试验涉及的风险进行识别和分析，可分为思想意识风险、质量管理风险、关键技术风险、试验产品风险、保障条件等5类。

1.思想意识风险

大型试验过程质量管理的好与坏直接影响试验的结果，因此制定合适、有效的型号大型试验质量管理要求具有重要的现实意义。当前，正式型号的大型试验质量管理日趋规范，质量策划和过程控制受到航天型号研制单位的广泛重视，但预研项目大型试验还存在风险。

研究人员在思想上的重视程度，决定其对待试验中风险的态度，进而决定了针对风险措施的针对性、有效性和全面性，直接关系到试验的成败。由于预研工作的技术创新性强，导致其面临的不确定因素较多。传统的预研项目与由国家下达的航天研制型号任务相比，在研制目标、技术支撑、资源保障等客观条件下存在较大差别。经费、进度、新产品、新工艺试制等外部因素易导致各方对预研试验失败的宽容度较高，造成研制人员在思想上的松懈，从而放松要求、降低质量标准，为大型试验质量管控带来隐患。

预研试验主要围绕项目中的核心关键技术开展探索、验证，质量风险关注的焦点往往集中在关键技术的研究、考核上。但是，航天预研项目大型试验系统的组成庞大、参与单位众多、接口关系复杂，有些系统、产品虽不属于关键技术但属于关键件，其性能表现直接影响试验的成功与否。因此，如果只关注关键技术本身，也会影响试验的进度，甚至成败。

由于大型试验经费、资源投入较大，所以在策划试验时，研究人员往往希望在预研大型试验上搭载其他试验项目。但是，搭载的试验项目大多以研究性、探索性项目为主，增加了大型试验的难度、规模和复杂度，也增加了风险程度。

2.质量管理风险

大型试验过程质量管理的好与坏直接影响试验的结果，因此制定合适、有效的型号大型试验质量管理要求具有重要的现实意义。当前，正式型号的大型试验质量管理日趋规范，质量策划和过程控制受到航天型号研制单位的广泛重视，但预研项目大型试验还存在风险。

一是预研项目大型试验质量管理大多沿用正式型号的相关要求，针对性、有效性方面存在不足。预研项目受到资源有限、研制周期紧张等客观条件的限制，在技术状态管理、产品投产等方面与正式型号存在较大差异，若严格按照正式型号质量管理要求，则容易突显“按部就班、循规蹈矩”的工程化管理特点，忽略“预研”管理的新技术、新方案、新工艺的摸边探底，使管理变得僵化，不利于新技术、新方案的探索与实践，甚至影响试验的正常进行。

二是由于大型试验时间紧、工作量大，容易忽视试验相关技术文件的审查，进而产生技术和管理风险。一方面，预研技术创新强，单项技术本身就存在技术风险，集成试验复杂度高，风险危害性、隐蔽性更高，在研究路线制定、技术状态确认、风险识别管控方面更需要按照正式型号研制的审查程序实现有效管理。另一方面，在关键环节上如果忽视质量管理程序，会对试验流程、结果评定造成重要影响。

三是技术攻关的不彻底、低层次操作和管理不到位产生的质量问题易影响技术攻关进程。预先研究项目研制过程中往往由于技术未完全突破、成熟度低等原因出现质量问题，属于正常现象，但需要引起重视。如果出现质量问题后处理不彻底，导致问题重复发生，由此可产生质量隐患；产品出现质量问题后报送不及时，容易给大型试验带来风险。预研工作中受客观条件所限，不会开展大量的合练、匹配试验，系统间匹配验证往往需要到试验现场开展，如果分系统承研单位出现质量问题，只对自身负责的单一产品进行方案调整，忽略其他相关系统，会影响整个系统试验。

3.关键技术风险

航天预先研究的重点是探索未知领域、突破技术难点、创新工程手段，在研究过程中对物理规律认识不透，对工作环境分析不深，对系统匹配要求不严，都会形成技术风险，导致试验结果达不到预期目标。

一是无论是需求牵引型还是发展推动型的预研项目，都具有探究新技术可行性的特点，在研究过程中会面临重大关键技术攻关不到位、新技术应用不成熟等问题。大型试验是考核由多种产品组成的复杂系统的整体表现，更需要研究人员密切关注创新想法转化为现实的技术困难。在明确试验目的、制订试验方案、确定成功判据等方面需要对关键技术的突破情况以及已经达到的技术水平开展深入、客观的评估。

二是关键技术取得突破是开展验证试验的前提。同时，也需关注大型试验过程中，关键技术工作条件从“实验室环境”转移到“试验场环境”的适应性问题。在单项关键技术研究工作中，系统组成相对简单，研究目标集中，在研究中其他系统引入的干扰少，工作环境好。在试验阶段，新的应用或者不同的运行环境中，即使前期已经证明过的系统也可能无法按预期工作。

三是由于预研工作存在周期紧张、创新性强的特点，在大型试验之前各系统状态确定较晚，造成系统间接口变化频度较高，导致质量管理存在风险；出于研制新技术的需要，试验场地、设施也需要进行适应性改造，在开展试验前不仅要关注系统产品之间接口的匹配协调，也要关注试验现场条件的接口验证。

4.试验产品风险

预研型号存在技术新、产品新的特点。与航天传统型号相比，预言型号的产品技术状态一致性、产品生产工艺和过程的稳定性存在较大差距。如果产品技术状态失控，生产工艺和过程不稳定，势必会导致严重的后果。

一是预研产品存在技术状态与项目研制攻关进展强耦合的特点，产品技术状态往往会因自身性能提升、系统要求及受相关系统影响而发生较为频繁的变化。如果技术状态不稳，不仅容易造成试验进度的延迟，而且会带来上下游接口、系统间接口、软硬件接口等方面相应变化，因此需要重点识别技术状态控制带来的影响。

二是正式型号产品多为批量加工，通过首件鉴定等相关质量要求，验证产品的实现过程。预研型号新研产品技术创新性强，小批量、单次性特性突出，生产工艺本身需要创新，容易存在工艺不稳定的特点；受到经费、周期等客观条件的限制，特别是在生产任务紧张、状态复杂的情况下，承制单位进度和质量难以同时兼顾，由此带来质量隐患。

三是参加预研大型试验的大多为新研产品，在产品性能、关键参数等方面缺少相应的数据包络，导致产品验收依据的合理确定出现困难；在生产过程中如果存在质量记录不全，数据包不完整、不符合要求的现象，导致可追溯性不强，引发产品验收工作风险。

5.保障条件风险

试验保障条件包括操作人员、试验装设备、试验场地、试验区工房、测量测试条件、交通等设施，是试验系统的重要组成。虽然保障条件不是试验项目的核心受试对象，但其对试验能否顺利开展有至关重要的影响。与航天研制型号的大型试验相比，预先研究项目由于自身任务特点，保障条件存在较大差异，需要引起高度重视。

一是预研项目本身存在技术成熟度相对较低、风险要素识别不全面的特点。在试验现场开展总装、测试操作时，容易出现操作要求不细、量化控制措施不明确、测试方法不到位等问题。预研项目工作主要围绕验证新技术可行性这一目标开展正向思维研究，容易导致事前控制预想不足，对于现场操作差错和事故预案准备不足，造成质量隐患。

二是预研试验受资源限制，验证技术新，难以利用成熟的试验条件开展工作。往往利用已有的试验场地进行适应性改造，试验场相关条件的性能是否满足指标、接口匹配性、协调性、自然环境条件等需要高度关注，例如试验场测量测试条件直接关乎试验结果的指标能否满足要求；雨季会影响外场操作，对试验开展产生影响。

三是大型试验涉及面广，管理复杂。应考虑现场试验人员、维修资源保障、安全保密等因素。试验中受试验队规模限制，存在一人多岗现象，带来操作风险；预研项目产品备件少，如果试验场维修资源不足，产品出现故障后影响试验进度和质量；航天预研项目为国家航天装备服务，安全保密需要更加谨慎。

二、风险管控手段

为确保预研大型试验过程受控，保证试验任务的圆满完成，结合预研项目任务特点，提出了相关风险管控措施。

1.在应对思想意识风险方面

一是要充分认识航天预先研究将有力推动装备自主式发展、跨越式发展和可持续发展。真正提高预研团队思想认识，充分认识到航天预先研究大型试验的顺利开展，不仅是项目执行情况的重要体现、是核心关键技术的突破标志，更是预研项目研究成果能否转化为装备性能提升的关键检验。将试验任务成功作为最高目标，加强宣传引导，促使全员在试验过程中牢固树立“零缺陷”质量理念。

二是关注任务特点发生变化。大型试验系统复杂、技术密集，试验中任何一个环节出现问题都可能导致失败。在充分分析任务目标、试验流程、产品状态的基础上，全面梳理试验中可能存在的风险，采用时序动作确认、FMECA等方法全面开展试验风险分析，识别风险点，把握影响试验任务成败的关键，制定规避和控制风险的有效措施和预案。

三是如果单次试验任务验证的目标增多，系统复杂度也会大幅增加，潜在的风险随之大幅增长。在设计试验方案时，应明确大型试验的核心验证目标和指标要求，紧密围绕核心目标设计试验项目和内容。经过深入分析，如果对主要试验任务的目标不会造成影响，则可以搭载开展其他试验，但是与核心目标存在冲突或者可能造成干扰的试验内容要坚决舍弃，杜绝增加边际目标导致焦点模糊。

2.在应对质量管理风险方面

一是结合预研项目试验特点，制定有针对性的质量管理制度，按照试验阶段和工作性质实现差异化管控，达到既保证技术攻关的灵活性，又守住质量管理活动的“底线”的目的。例如，在探索性较强的技术攻关、产品试制阶段，按质量标准和用户要求执行，在特殊情况下可适当简化流程。但进入试验现场后，事关试验成败的现场操作类工作，必须严格按质量标准和质量保证大纲执行。

二是在决定试验成败的关键控制环节，需要通过专业领域专家评审把关，对试验方案设计、试验大纲以及产品状态等关键技术文件开展技术讨论、评审和检查，同时加强同类型质量问题的举一反三工作；高度重视试验关键节点的评审工作，评审是对试验目的、状态、方案、成功判据进行确认的重要环节。

三是在处理预研质量问题时，实施差异化管控。如果在探索未知、突破技术的研究过程中，由于先行先试原因出现的质量问题，处理重点在于机理清楚、改善设计、措施有效；如果是有章不循的低层次错误，处理重点在于过程清楚、严肃处理、完善规章。质量问题归零后，改进后的状态变化（包括操作）要通过总体试验负责单位发挥技术状态管控抓总职责，总体要按照技术线索全面分析状态变化影响域，以文件形式通知相关系统，要求相关系统严格落实，并通过表单确认等形式检查闭环情况。

3.在应对技术风险方面

一是预研工作大型试验阶段的考核重点由前期的技术可能性转变到现实可行性。用底线思维和逆向思维从顶层分解、确定完成大型试验总体目标需要单项技术达到最低技术水平，同时利用单项试验考核、仿真分析验证等手段对技术突破达到的真实水平进行客观评价，两者匹配是开展试验的先决条件，如果出现两者不匹配的情况，需要开展优化、改进工作，确保指标协调。

二是进入大型试验工作阶段，各系统的工作环境将经历从静态到动态、从封闭到开放、从单一到复杂、从稳定到多变的重大变化。一方面，各系统要全面辨识由于边界条件、工作条件的变化，是否会在试验过程中产生新的环境条件，以及对新环境条件的适应情况；另一方面，试验总体负责单位要高度关注各系统联合工作时的相互影响，按照试验流程、时序动作的工作顺序，全面分析、排查系统联合工作时的环境适应性。

三是必须严格按照“一切通过总体”的要求，由试验牵头单位负责与试验场、各分系统接口关系的确定，系统接口文件在确保参研单位正确理解的基础上做到量化准确，以表单形式固化，并经试验场等相关系统会签确认。牵头单位要密切关注系统产品的接口状态，严控状态变化；具备条件的系统联调在进场前尽早握手见面，对于接口确定依赖核心技术突破进展的情况，牵头单位在硬件接口上需提前预留余量，在计划安排上预留时间。

4.在应对产品风险方面

一是在试验策划前，依据试验总目标（要求）分解确定参试产品的性能指标要求，并以此为依据确定状态基线标准，作为产品工作接口确定的基线。产品研制、生产应以在计划规定时间内满足此基线要求为首要目标，达到技术指标后，鼓励继续开展深入研究以提高性能。当单件产品需要参加多项试验时，充分考虑试验环境对产品的损伤可能性、产品参试的流转可行性。对于经历过其他试验后的产品再次参加试验，要进行性能评估。

二是高度重视工艺探索研究。必须完成新产品的样品工艺攻关，确保产品可实现性。密切关注从实验样品到试验产品的实现过程中可能对产品工艺造成的影响，紧密围绕状态基线标准、真实试验要求开展产品生产工作。

三是预研产品生产过程，既是产品生产过程，也是工艺试验过程。高度重视工艺交底，严格做好包括“人、机、料、法、环”在内的工艺记录，确保可追溯性。开展关键环节辨识工作，针对重点工序，事先做好工艺评估工作。总体单位应将产品的量化性能数据作为条件输入开展仿真分析，以化解缺少数据包络的验收风险。在产品参加正式试验前，必须经过质量确认环节，留有各方认可的确认记录。

5.在应对保障条件风险方面

一是在预研试验现场操作方面，要充分借鉴正式型号的现场操作管理要求，事前结合试验任务特点开展培训，使参试人员充分了解各自的岗位职责、工作内容、操作要点等；试验中采用表格化、流程化管理，起到规范过程记录，确保检查确认的作用；利用班前班后会，开展“问题回想、事故预想”，有利于掌握技术状态和质量状况，确保试验任务成功。

二是选定试验现场，紧密围绕实现大型试验目标这一要求，全面梳理试验现场条件，并分解形成细化表格。除了试验设施外，也需要高度关注供电、厂房、吊装、交通运输、住宿、气象、产品存放等条件。

三是充分考虑外场试验现实条件，事先对设施进行现场勘验，如有老化、损坏等现象，应提前维修、更换；对于易损产品，做好充分备份；火工品等带有危险性操作岗位必须保证专人持证操作。针对试验任务特点，制定安全保密要点，设立安全保密员，确保试验过程中的安全保密不出问题。

预先研究是航天型号突破关键技术、增强技术储备、提高核心能力、持续创新发展、培养人才队伍的有效途径，大型试验是实现创新概念、思想到关键技术、产品成功转化的核心重要环节。本文以确保航天预研大型试验项目圆满成功为目标，结合预研任务特点，分析梳理了相关质量风险，并提出了针对性的管控措施，在预研试验质量控制方面开展了积极的探索，为航天预研大型试验精细化质量管理奠定了基础。