运载火箭发射场精细化质量管理实践
2016-03-24中国运载火箭技术研究院谭振张聪陈海波刘博龙北京宇航系统工程研究所李朝晖
◎中国运载火箭技术研究院 谭振 张聪 陈海波 刘博龙北京宇航系统工程研究所 李朝晖
运载火箭发射场精细化质量管理实践
◎中国运载火箭技术研究院 谭振 张聪 陈海波 刘博龙北京宇航系统工程研究所 李朝晖
近年来,我国航天发射进入新的高强密度发射周期,运载火箭年度发射量屡创新高,密集的发射任务对压缩任务准备周期、减少发射任务人员保障提出了更高要求。与此同时,各级机关、领导对航天型号质量管理的要求越发严格,各种质量管理方法、手段不断创新发展,任务节奏加快,人员保障减少,质量要求更高,质量方法、手段更丰富,对型号发射场质量管理提出了更高要求。
航天型号发射场测试、操作及发射工作是型号质量管理的重要环节,也是确保型号任务圆满成功的最后关键环节。近年来,中国运载火箭技术研究院不断创新发射场质量管理措施和手段,围绕发射场工作流程和具体工作项目从设计质量、操作质量、测试数据判读比对等方面开展了发射场精细化质量管理实践,发射场精细化质量管理水平不断提升,有力地支撑了型号任务的顺利实施和圆满完成。
一、发射场任务新形势
1.组织管理的变化
“十一五”期间,“长征”系列运载火箭年度发射任务基本维持在6~10次。2010年以来,年度发射量基本保持在15次左右。“十三五”期间,发射任务更加繁重,持续高强密度发射成为新常态。2006~2015年“长征”系列运载火箭发射任务如图1所示。
图1 2006~2015年“长征”系列运载火箭发射任务统计图
繁重的发射任务推动任务的组织管理不断优化发展。以两级火箭为例,“十一五”期间任务的发射场工作周期基本在30天左右,发射队人员基本在130人左右。“十二五”以来,型号任务发射场工作流程不断优化,目前发射场工作周期基本压缩到20天左右,发射队人员100人左右。随着“十三五”发射任务的进一步增加,发射场工作周期、发射队人员将进一步压缩,工作节奏进一步加快,质量方法、质量要求不断深化发展,传统的靠人员保成功、靠“慢工出细活”的保质量已不能适应高密度发射的新形势,也不能适应当前市场经济对航天型号的新要求。
2.质量要求的发展
“十二五”以来,研究院持续推进“零缺陷”质量文化建设,强化和提升全员质量意识;发布精益质量保证手册、航天型号量化控制手册,推进型号产品精细化、量化技术、质量管理水平提升;持续完善航天型号风险分析与控制要求,创新单点故障模式识别与控制、成功数据包络线分析、飞行时序动作确认等方法;制定螺纹连接拧紧力矩量化控制、电气产品通电时间考核要求、产品实现多媒体记录管理要求、强制检验点管理要求、关键尺寸链识别与控制等管理要求;持续开展“再设计、再分析、再验证”活动,深化型号产品设计、工艺、过程控制关键特性辨识与控制工作。
新的任务形势对发射场质量工作的有效性、针对性提出了更高要求,需要各型号结合任务特点实施差异化质量管理,加强风险点和关键点的质量控制,做好质量管理要求的“加减法”,创新发射场质量管理新方法、新措施,提升发射场质量管理精细化、量化水平,提高质量工作的效率和效力,以确保发射任务圆满成功。
二、发射场工作特点分析
随着发射场工作流程的优化,火箭进入发射场后技术区工作项目逐渐减少,主要以检查、安装操作为主。火箭在技术区完成箭体恢复、动力系统火工品安装、控制系统部分单机安装后转入发射区工作,发射区工作以单机仪器设备安装、电缆及接插件防护、测试准备、加注等操作工作和分系统、全箭加电测试工作并重。
进入发射场后运载火箭的技术状态基本固化,发射场工作通常包括以下几类:
设计类工作。飞行诸元、飞行软件、加注量计算及加注时推进剂温度计算等现场设计及验证工作。
操作类工作。地面设备展开、准备,控制、测量系统等电气系统单机、火工品产品检查,上箭安装,电缆、接插件的防护,加电测试状态准备,推进剂加注等大量操作工作。
数据判读比对类工作。控制、测量等电气系统单元测试,分系统、总检查测试,火工品及回路测试,动力系统气密测试等测试工作及数据判读分析确认工作。
预案制定类工作。加注、发射预案的修订完善及演练工作。
其它质量专项工作。质量问题举一反三、“双想”(问题回想和事故预想)活动、“九新”分析等专题质量工作项目。
三、发射场精细化质量管理措施
1.质量工作要求与发射场工作项目融合
为提升发射场质量工作的有效性和针对性,确保各项质量要求落实到位,某型运载火箭在发射场工作中系统梳理发射场工作流程,按系统、岗位清理发射场具体工作项目,对每一项工作项目明确责任人、质量要求及资源保障要求,确保项目清楚、责任明确、要求明确、资源保障明确。
根据运载火箭发射场工作特点,围绕发射场工作流程和具体工作项目,某型运载火箭的发射场质量工作主要从设计质量检查确认,操作质量检查确认,测试数据判读比对,加注、发射预案,质量问题举一反三等5个方面开展质量策划。经过多次发射任务实践,研究院的运载火箭发射场质量工作项目进一步规范、固化,为发射队员熟知、落实质量工作项目和要求奠定了良好基础。
2.创新管理手段,强化发射场过程质量管理
一是自主开发C-Pad电子化检查确认系统。
研究院引进信息化管理手段,在通过MindManager软件开展流程管理的基础上自主研发了基于服务器——操作终端(Pad)的检查确认管理系统(简称C-Pad系统)。应用MindManager流程管理软件,系统梳理、组织运载火箭发射场工作流程与项目,将发射场质量要求融入到每一项具体工作中,对发射场操作项目建立检查确认表格,并在表格中明确要求或参考数值、照片。该系统在集成表格化检查确认质量要求的同时,还具备螺纹连接拧紧力矩记录、部分单机单元测试数据录入以及多媒体记录等功能。在发射场工作中,岗位人员持Pad上岗,完成每一项工作后在Pad中对其进行检查确认,电子签名后进入下一工作项目,每日工作结束后系统管理员将各岗位当日完成的检查确认、操作测试数据、多媒体记录等质量记录上传到服务器。
该系统具有数据统计功能,可实现发射场拧紧力矩要求、易错难操作、单点失效环节等各类关键操作环节的检查确认结果按类、自动统计,提升了型号发射场质量管控的量化水平;电子化操作检查确认,简单易用,提高了表格化确认工作效率;通过该系统的同步管理功能,型号管理人员能及时全面掌握发射场工作进展,并对各项操作检查确认情况进行检查;利用数据库技术对历史发射任务的实际执行情况、操作项目检查确认的结果、测试判读数据及质量复查情况进行结构化存储,形成发射场知识积累,为后续发射场流程优化、操作结果检查、数据分析及人员培训奠定了基础。
二是开发应用数据判读平台。
运载火箭电气系统分系统测试、总检查测试数据量大,人工的判读、比对工作量巨大且容易遗漏。为提升数据判读效率,从测试数据中准确判断产品质量状态,研究院自主开发了运载火箭测试数据判读平台。在对电气系统测试数据实现软件判读的同时,通过该平台导入历史数据可实现测试数据成功包络线分析;通过定义各专业数据判读、比对报告模板,判读平台一键生产数据判读、比对报告,提高了数据判读、比对工作效率和工作质量。
测试是发现问题、验证产品质量的重要手段,在运载火箭发射场测试中研究院不断探索完善测试、监测手段。在某型运载火箭发射场测试中,开展了运载火箭电气系统健康监测管理系统的初步实践,通过实时监测测试数据、实时判读,实现故障实时报警、快速定位。
三是完善、细化发射场风险辨识和控制的方法。
操作风险控制是发射场质量工作的重要内容。研究院系统梳理涉及产品人员安全、发射成败的工作项目以及强制检验点相关项目,统一归为操作风险控制项目,对每一个风险项目明确风险点、控制措施、检查标准、确认人、责任人、质量记录,将全箭操作风险控制项目统计形成一张总表,结合发射场C-Pad电子化检查确认系统对各个项目及其工作子项目进行逐一确认,重点关键项目需要副总师签字确认。
3.持续“双想”活动,深入质量问题举一反三
在航天型号研制中,“双想”活动为预防质量风险、确保型号任务成功发挥了重要作用,“双想”工作已成为航天型号任务重要的质量工作项目之一。在近几年的运载火箭发射场“双想”实践中,结合发射场工作新特点对“双想”工作流程、工作要求进行了进一步的规范,使活动目的更明确、工作重点更突出、针对性更强、措施更加有效。
为避免同类问题在不同型号重复发生,在持续“双想”活动、深入“双想”工作的同时,发射队紧密跟踪各型号研制工作,对各型号出现的质量问题从问题机理上及时深入开展举一反三工作,并组织专家审查。
四、精细化质量管理实践效果
通过运载火箭发射场工作特点分析,结合近年来“零缺陷”、精细化质量管理要求,探索研究运载火箭发射场质量管理的新手段、新措施,并在实践中持续改进。运载火箭发射场质量工作不断规范,各项质量工作要求与发射场具体工作项目结合更加紧密,质量工作的有效性和针对性得到提升。
通过C-Pad电子化检查确认系统、数据判读平台等手段,细化了发射场工作项目以及责任要求,数据判读、比对有效性提高,提升了发射场质量控制的精细化、量化水平。以二级火箭为例,识别出40余项发射场工作风险操作项目并重点监控,每发火箭发射场形成的检查确认表格由2011年的450张左右细化到800余张,多媒体由2011年的950张(段)左右提升到2200张(段)左右。
运载火箭发射场精细化、量化质量管理的水平得到提升,精细化、量化质量管理的效果逐渐显现。以某型运载火箭为例,不仅圆满应对了年度发射近10次的高强密度发射挑战,发射任务均取得成功,同时型号单发产品质量问题数量明显下降,多次发射中实现发射场零故障、飞行零故障。2012年以来,研究院连续30多发运载火箭发射取得圆满成功,实现了“四连冠”,为“十二五”航天发射成就的取得提供了有力支撑。在运载火箭发射场质量管理实践中创新、完善的C-Pad电子检查确认系统、数据判读比对平台、发射场风险辨识和控制方法、“双想”工作方法等也逐步推广到各型号的发射场质量管理工作中,支撑了型号任务的圆满完成。▲