探讨航天工程产品保证的内涵和应用策略

　　摘要：依据现代质量管理理论和系统工程原理, 探讨了航天工程产品保证的内涵和应用策略, 提出了基于过程方法模式的产品保证总体框架, 并结合探月工程, 探索了产品保证技术的实际应用。

　　关键词：产品保证; 航天工程; 应用策略;

　　引言

　　航天工程是集成性和可靠性要求都很高的重大系统工程, 具有一些突出的特点:一是系统庞大、参研参试单位多、协同性要求高;二是产品重量受限、精密, 高新技术应用多, 空间环境复杂, 在轨维修难;三是新研产品多, 研制和生产周期长、批量小、技术成熟程度不等;四是航天产品资源投入大、风险大, 一旦出现质量问题和事故, 将造成重大的经济损失和政治影响。为实现航天产品的长寿命、高可靠以及工程一次成功的目标, 探索适于航天工程特点、符合国情特色要求的新思路和新方法, 是质量管理工作面临的急需解决的问题之一。

　　国外航天工程的质量管理工作, 已逐步形成了与系统工程管理、项目管理相衔接的产品保证方法。自1996年以来, 中国航天开始学习和推广欧空局 (ESA) 的产品保证方法。十多年来, 一些单位结合航天工程和国际合作, 充分吸收了产品保证的思想和管理方法, 在观念更新、组织变革和技术推动方面都采取了一定措施, 对保证产品质量起到了重要作用。

　　1 产品保证的内涵

　　产品保证是通过一系列的技术和管理活动控制产品质量形成的各要素和全过程, 使用户和承制方都能确信产品达到了规定的各项要求。产品保证是一项系统工程, 其活动贯穿于产品研发、研制和使用全过程, 体现了产品的全寿命管理要求。鉴于篇幅有限, 本文仅对研制和使用过程的产品保证活动进行研究。

　　美国早在20世纪60年代就开始在国防项目中推行质量保证大纲和可靠性大纲。随着装备复杂程度的提高和技术进步, 软件、元器件、技术状态控制等逐步列入产品保证的范围。

　　ESA在空间工程组织管理中, 将其工程活动归纳为项目管理、工程和产品保证3个方面, 形成了三位一体的标准体系。其产品保证的内涵包括产品保证管理、质量保证、元器件保证、软件保证、可靠性保证、安全性保证、材料/零件和工艺保证等方面。承制方通过制定和实施产品保证大纲, 开展系统、规范的产品保证活动, 确保用户的产品保证要求得到层层落实和满足。

　　2 产品保证的工程应用实践

　　本文以探月工程为例, 探讨产品保证技术在航天工程中的应用实践。按照产品保证的实际内涵, 基于过程方法模式的控制原则, 从关注过程结果 (产品质量) 转移到关注管理过程本身, 引入策划 (Plan) 、实施 (Do) 、检查 (Check) 和处置 (Action) 的PDCA持续改进的管理理念。在系统策划环节, 为解决问题和实现目标, 设计了有利于产品保证实施的工作机制和运行机制;在工程落实环节, 针对政策法规和运行机制的要求, 贯彻产品保证工作项目, 开展了制度和技术支持机构建设, 包括建立健全责任制和标准规范体系, 选择要推行的一系列产品保证技术方法;在监督评价环节, 建立适应市场经济规律的监督体系, 从审查承包商大纲开始, 对设计、制造、试验过程的结果进行监督、审核和评价, 确保产品保证工作能够逐级、逐项得到落实;在持续改进环节, 通过建立故障、报告、分析和纠正措施系统 (FRACAS) 和开展质量问题归零, 对产品出现的不合格和故障进行闭环管理, 并运行完整有效的产品保证信息管理系统, 及时反馈、信息共享、经验积累、支持决策。上述总体路线可概括为系统策划, 明确要求;规范体系, 推进技术;强化监督, 促进落实;闭环管理, 信息共享, 形成一个持续改进的产品保证工作环, 如图1所示。

　　2.1 系统策划, 明确要求

　　2.1.1 建立产品保证工作系统

　　产品保证工作是由一系列专业技术和管理活动组成的, 需要产品保证专业队伍和研制队伍的有机结合, 建立产品保证工作系统。首先, 从总体到系统、分系统、设备研制单位、配套单位, 设立产品保证负责人或总质量师, 建立有效的工作机制, 规定产品保证人员的职责分工, 系统策划、组织、实施和监督为满足工程研制总要求而制定的产品保证大纲, 并按照大纲和工作计划负责相关工作项目的落实, 保证产品质量满足工程要求。其次, 明确产品保证管理和技术工作的分工。各系统明确产品保证负责人和一名副总设计师分别负责可靠性与安全性保证的管理和技术工作。负责可靠性、安全性工作的技术支持机构, 协助完成可靠性与安全性设计、分析和试验工作;明确产品保证负责人和一名副总设计师分别负责软件产品保证的管理和技术工作。

　　2.1.2 强化产品保证组织体系和技术体系

　　在“定岗、定员、定责”的基础上, 各系统、分系统、设备及关键项目承制单位, 设立与承担任务相适应的产品保证组织体系和技术体系, 并明确设置质量保证, 可靠性与安全性保证, 软件产品保证, 元器件保证, 材料、零部件和工艺保证, 试验与评定, 技术状态管理的工作岗位, 明确专 (兼) 职产品保证人员和技术支持机构的岗位职责, 制定工作程序和计划, 通过优化资源配置和采购技术服务, 形成保障工程任务的产品保证能力, 完成产品保证工作项目。各相关职能部门和技术机构为工程产品保证工作提供全面的技术支持。图2、图3给出了系统产品保证组织体系模型和承制单位产品保证技术体系模型。

　　2.1.3 扩大产品保证的内涵和范围

　　产品保证的核心是体现预防为主的思想, 强调顶层策划和系统管理, 增强工程研制的质量保证能力, 确保工程实现一次成功。产品保证具体包括哪些专业领域和工作项目, 因各个国家、各个项目的组织模式不同而有较大的差异。在探月工程中, 针对工程研制情况不透明、个别单位图样管理工作缺乏经验、一些地面设备不符合可靠性要求、测试覆盖性和试验充分性不够等比较突出的问题, 将质量保证、可靠性、安全性、元器件、软件、材料/零部件和工艺、技术状态管理、试验与评价、表格化与数据包管理、地面保障设备等纳入产品保证范围, 加强组织计划和管理工作。由于工程研制目前在型号项目管理、工程管理和产品保证方面还不规范, 将项目管理和工程管理的部分内容纳入产品保证管理, 可以强化组织落实和监督, 增强工作效果。主要工作内容见表1。

　　2.2 规范体系, 推进技术

　　当前重制度建设、轻方法推广的现状, 使产品保证要求的落实不到位。在工程落实环节, 需要建立符合特定产品过程控制要求的组织体系和工作系统, 落实职责和程序, 有效应用管理方法和专业技术, 保证产品研制过程受控。要为产品保证工作提供管理支撑、资源保证 (标准、规范、方法等) 和技术支持, 尤其应注重新技术、新方法的引入和推广应用。

　　1) 明确责任制, 确保产品保证工作接口清晰、责任落实。项目的产品保证工作, 由项目办公室负责产品保证的经理组织项目产品保证人员、专业技术人员和专业技术机构, 按照用户、承包商、分承包商的责任关系, 分层次组织实施。总承包商对承担的系统负责, 并对分承包商实施控制。总承包商和分承包商都要明确项目产品保证负责人, 统筹管理和协调、落实各项产品保证技术和管理工作。

　　2) 逐步策划形成工程的标准体系, 确保工程研制按标准办事、凭标准放行, 全过程受控。以现有的航天行业标准 (QJ) 为基础, 充分吸收国家标准 (GB) 、国家军用标准 (GJB) 、航天工业企业标准以及ESA、NASA和美军的一些标准, 建立工程的标准体系。

　　3) 依靠专家和技术组织对承包商的产品保证活动进行指导和监督。明确实施软件评测、元器件检测筛选和DPA、失效分析、检测鉴定的技术机构, 建立各技术专业的专家小组, 协助实施项目产品保证工作。

　　表1 探月工程产品保证主要工作内容    

　　4) 推行一些行之有效的产品保证技术方法, 编制实施细则和工程技术指南, 进行技术培训和推广, 并指导各级产品研制单位遵照实施。如以可靠性为中心的关键技术和方法, 包括故障模式影响分析 (FMEA) 和故障树分析 (FTA) 、潜通分析、电路最坏情况分析、软件可靠性分析、概率风险评价、专项可靠性设计准则 (热设计、抗力学环境设计、抗辐射设计、电磁兼容设计、降额设计、冗余设计等) 、电子产品的高效应力筛选、可靠性专题评审等, 提高航天产品质量与可靠性工作整体水平。

　　2.3 强化监督, 促进落实

　　为使产品保证工作在整个工程得到有效实施, 要开展产品保证监督、审核和评价活动, 确保其标准规范、专业技术、工作计划和资源条件能够满足工程需要, 并且在过程中得到有效的贯彻执行。监督、审核和评价工作应指定相应的产品保证专业领域的专家 (如专职质量工程师、软件测评专家等) 介入, 以保证其有效性。

　　各系统应定期开展型号产品保证审核, 对产品保证文件的贯彻实施情况及其效果进行审核, 发现不符合项及时采取纠正措施, 为改进和完善产品保证工作提供依据。审核以型号专项审核为主, 每阶段应至少覆盖一次产品保证系列计划的要求。各承制单位还应对关键产品的外协单位、外购单位进行定期的审核和专项审核。尤其是由型号自行发起的设计质量复查活动 (相当于自我审核) , 其效果往往较外部审核更佳, 应坚持并逐步规范形成制度。

　　2.4 闭环管理, 信息共享

　　建立以产品保证计划、产品保证数据包和FRACAS为主体的计算机辅助产品保证信息管理系统, 制定切实可行的管理办法和工作程序, 支持开展产品保证计划完成情况的实时跟踪、产品保证信息汇总传递和质量问题归零管理等工作, 及时、准确、完整、规范地采集、处理、存储和传递研制各阶段、各级产品的相关信息, 加强各单位间横向的信息交流, 实现信息共享, 并以此推进产品质量的持续改进。

　　3 结论

　　本文介绍的产品保证应用策略已在我国探月工程研制中得到成功实践。为有效推进产品保证在航天工程的应用, 需要在观念更新、组织变革和技术推动方面采取强有力的措施, 建立协调运行的工作机制。在工程管理方面, 要加强过程控制和监督, 开展产品保证审核, 确保产品保证大纲和工作项目得到有效落实, 从根本上提高航天产品质量和可靠性工作的整体水平, 保障航天工程研制工作。