航天器总装过程风险分析和工艺安全性设计

王梅芝，刘玉刚，吕景辉，徐波涛，郭占平，方志开

（北京卫星环境工程研究所，北京 100094）

0 引言

近年来在航天器总装过程中虽然极少发生“星毁人亡”的极重大安全事故，但是人员轻微损伤、产品可修补或可接受的伤害却频繁发生，如航天器在总装时发生的发动机磕碰和蓄电池安装打火。随着我国航天技术的不断发展，新工艺、新材料的使用和航天器研制任务量的剧增，航天器总装过程中安全事故发生的概率也呈上升趋势[1]。如何在熟知事故特性的基础上运用科学的安全评价理论保证航天器总装安全性是航天器总装专业稳定发展面临的一个新课题。

航天器总装安全性是指在航天器总装的整个过程中不发生导致人员死亡、健康恶化或航天器产品、工艺装备、厂房设施等财产损失的意外事件的能力。其中，意外事件统称为事故，而导致事故发生的状态称为危险，而风险是用危险可能性和危险严重性表示的发生事故的可能程度[2]。

安全工作重在预防[3]，因此，充分辨识总装过程中的危险因素，加强航天器总装安全技术工艺研究和工艺安全措施，对于保证航天器总装安全具有重要意义。

1 总装过程风险研究

1.1 危险因素分析

航天器总装主要工作有热控实施、管路焊装、电缆铺设、仪器设备安装、接地实施、大型吊装、航天器转运、高空作业、高压作业、精度测量、检漏试验、质量特性测试等。为了控制航天器总装风险，采取了预先危险性分析法（PHA）对总装危险因素进行预先分析，辨识生产系统中存在的潜在危险并确定其危险等级。总装全过程的危险因素从总体层面上分析有人、机、料、法、环等因素，每个因素向下层层分级还会找到次级的影响因素，则按照规定的颗粒度可以将整个总装过程分解为众多因素的总和。将这些因素按照风险、危害分类规则进行甄别、筛选，将其中的风险要素筛选出来加入因素总图中，就可以得到较为完整、清晰的安全要素分析梳理图景（见图1）。

图1 航天器总装安全隐患问题鱼骨图Fig.1 Spacecraft AIT safety factor analysis∶structural graph

1.2 安全性辨识

从图1可以清晰的看出航天器总装过程危险因素主要来源于以下3 个方面：1）人的不安全因素，即操作人员由于生理因素、心理因素及能力因素等不适应工作岗位要求而影响安全的因素；2）物的不安全因素，包括产品自身的能量源存在的缺陷及危险，工装设备及工具本质缺陷及使用的危险因素等；3）环境的不安全因素，包括温度、湿度、照明、噪声及作业空间等装配环境对人员的影响。

对总装过程危险因素进行分析，危险源主要有人（操作失误）、多余物（产生）、静电（危害）、火工品和化学药品（易燃易爆）、高空作业（坠落）、高压作业（爆炸）、吊装作业（脱落坠物）、放射源（安装辐射和污染）、电磁辐射等。

经对我国航天器总装安全事故统计及分析，航天器总装过程危险因素中，造成人员轻微受伤但不影响工作或存在危险隐患的占40%～50%，而爆炸（火工品操作不当、高压作业不当）导致人身伤亡、产品致损的占1%。表1将总装作业单元按照危险程度划分为灾难性、严重、中度、轻度和轻微5 个等级，并对危险因素及其可能产生的人员及产品危害进行了分析。

表1 以总装单元划分的各作业危险因素Table 1 Factors of dangers listed by AIT cell

2 工艺安全性研究

2.1 工艺欠缺分析

通过对以往总装事故的分析，发现目前总装工艺的安全防护措施力度不够，主要存在的问题有：

1）在航天器总装几十年的发展历程中，人们惯有的思维是将总装生产过程中出现的任何问题都以导致航天器产品损伤程度为首要考虑因素，“安全问题”分析从属于“质量问题”。因此，在总装工艺安全设计中，工艺人员的关注点更多地放在质量控制点上，在总装工艺规程中每一工序均有质量控制要求，安全控制要素却只是以注意事项的形式贯穿在作业工艺内容中，导致总装安全防控指导性不强，很难起到超前预防控制警示的作用。

2）总装工艺人员安全知识和经验水平参差不齐，普遍存在安全理论匮乏，预先分析危险能力不够强、不全面的问题，再加上各型号之间工艺人员沟通不够，造成了目前总装工艺安全防护的指导水平不一，与全面掌控风险的要求还有差距。

应在“以人为本”的安全控制理念[5]的前提下，运用安全性评价理论对总装过程的安全性进行全面、深入、系统的技术分析，提升危险因素控制能力。将总装工艺规程安全防护要素规范化，是增强总装安全生产技术保障的根本目标。

2.2 研究途径

总装工艺安全性研究首先应梳理已有的安全生产相关标准规范和文件，研究和分析航天器总装过程中的安全防护要素。其后，分析统计工艺规程中的相关内容，从工艺流程、操作对象和操作人员等方面系统地识别其中可能出现的非正常工况（危害），找出相关的各级别危险源，并采取必要措施消除或减少非正常工况（危害）的出现，从而使航天器总装过程工艺安全受控[4]。最后，建立总装工艺规程安全防护要素控制数据库，将安全防护要素与工艺规程有机结合。

2.3 构建控制要素基础数据库

研究航天器总装作业过程安全性要素，偏重研究安全性的典型总装单元及每单元对应的“作业人 员、工装设备、作业环境、安全管理”四维度的安全因素，建立航天器总装过程危险性等级划分标准。依据航天器型号总装的具体实践经验和安全管控特征，用统一的数据库管理方法将原散布在航天器各总装工艺规程各级工序间的总装工艺规程安全控制要素工艺陈述进行标准化、规范化、系统性的管理，制定并构建“航天器总装工艺规程安全因子标准陈述控制策略表和数据库”，进一步提升航天器总装工艺规程中总装过程安全控制要素的规范化程度。

2.4 防护措施在工艺规程中的体现

制定总装工艺规程的“安全控制卡”模板格式，为总装工艺人员提供较为规范的安全要素备选模板集，将安全防护措施体现在工艺规程中，实现工艺规程对现场操作安全的指导作用。

3 结束语

本文依照“安全第一，预防为主”的安全生产基本方针和“以人为本”的安全理念，对航天器总装生产系统中存在的危险因素进行了辨识，提出了航天器总装工艺安全性研究的实现途径。建议统一规范，将其作为工艺安全性设计的一部分落实到总装安全生产标准体系以及总装工艺规程中，从而为航天器总装的安全提供保障。

（References）

[1]赵春健.航天工业安全生产事故分析与控制研究[D].武汉∶中国地质大学, 2008

[2]顾基发, 赵丽艳.航天系统安全性分析的概率风险评估方法[J].系统工程与电子技术, 1999, 21(8)∶7 Gu Jifa, Zhao Liyan.Introduction of probabilistic risk assessment approach to analyze the safety of space systems[J].Systems Engineering and Electonics, 1999, 21(8)∶7

[3]张娟莉.事故预防工作的分析和探讨[J].电力安全技术, 2004(6)∶2

[4]周传忠, 李锋, 俞川.从事故中浅谈工艺技术安全[J].科技风, 2011(5)∶1

[5]徐克生, 李平先.2005年林业安全生产工作综述[J].林业劳动安全, 2006, 19(4)∶6 Xu Kesheng, Li Pingxian.Review of forestry safe production work in 2005[J].Forestry Labour Safety, 2006, 19(4)∶6