战术武器型号面向产品过程质量管控的研究与实践

/中国运载火箭技术研究院战术武器事业部

“十三五”以来,航天型号任务数量持续增长,针对高强密度的型号任务和研制、批生产、试验多线并行,传统的科研生产管理模式已难以适应型号实际需要。为了提升质量管理能力,中国航天科技集团有限公司颁布了《航天型号精细化质量管理要求》(2017版),推动型号管理从粗放型向精细化转型,重点提出了要加强面向产品的质量控制能力。

为进一步适应战术武器型号研制与管理工作的新形势,在严格落实各项质量控制措施的基础上提高对产品质量过程控制的量化程度,中国运载火箭技术研究院战术武器事业部以加强产品质量管控为核心,以产品规范为抓手,着力解决面向产品质量管理的“短板”,提升战术型号产品保证能力。

一、航天产品验收流程及存在问题

航天产品验收遵循“逐级验收”制,按照分系统对单机验收→总体(全系统)对分系统验收→全系统确认的顺序逐级进行,即先进行单机验收,再进行分系统验收和全系统确认,每级验收通过后方可进行下一步的验收,各级验收均应按照准备、实施、总结3个阶段进行。验收工作基本流程如图1 所示。

随着战术武器型号科研生产任务日益繁重,产品验收越来越趋于形式化,主要存在以下问题:

一是以设计验收代替产品验收。

验收单位一般将设计任务书作为产品验收的主要依据,满足任务书要求就认为产品质量合格,然而设计方案的正确性并不能代表产品质量可靠,如某结构类产品任务书中对结构强度提出了指标要求,对产品进行验收时,被验收单位将该产品研制过程中的试验件力、热试验结果作为对任务书技术指标的回答,试验结果满足要求即视为产品质量合格。实际上,产品研制过程中的例行试验等验证性试验只能说明产品设计的正确性,并不能证明交付产品质量合格。

二是指标验收不到位、实物验收环节形式化、生产过程控制不严格。

图1 验收工作基本流程图

验收单位在开展产品逐级验收时一般采取表格化验收、实物验收、预验收等方式,在验收过程中存在指标验收不到位问题,如某产品尺寸要求为100mm±0.5mm,验收检查表中该项要求满足情况也填写“100mm±0.5mm,满足要求”,那么该产品实际尺寸是100.5mm还是99.5mm?在研制过程的包络分析处于什么水平,处于中游还是边界线?同时,由于验收单位对产品性能指标关注多,存在实物验收走形式、对研制生产的过程控制监督不严格等问题,对产品不可检测环节、多媒体记录、强制检验点、关键特殊过程控制以及质量问题归零措施落实和举一反三情况关注不够。

三是验收方法不合理、不明确、可执行性差，合格判据不明确。

验收单位存在对产品验收检验方法设置不合理、不明确等问题,特别是新产品和新工艺。对新产品,由于关键技术未吃透,不能量化合格判据;对新工艺,由于对工艺工作重视不足,设计工艺性工作开展不够,使得制定的产品验收方法不清楚,甚至不具备可执行性。

二、具体实施

1.总体思路和实施方案

针对当前战术型号普遍存在的以设计验收代替产品验收等问题,战术武器事业部以加强产品质量管控为核心,提出“两步走”方案,以提升战术型号产品保证能力。

第一步,组织人员研究国家、军方等上级规章制度,结合战术武器型号实际研制过程中存在的问题,编制形成系统级、单机级产品规范示例,即包含产品功能性能指标、生产过程控制、质量检验、交付等要求的“一本通”文件,用来指导后续产品规范编写。

第二步,选取试点产品,构建成套的产品规范、完整的独立验收队伍和完善的管理制度,促进型号产品责任体系和工作流程的完善,通过对产品全过程监控和确认,有效提升产品质量。

2.产品规范的概念及意义

从技术需求到产品实现,就是实现符合性质量,使生产出来的产品符合设计时要求的产品标准。产品规范作为产品生产、检验、验收和使用的技术依据,将各项设计指标以量化、可检查的形式落实在文件中,传递至下游配套单位,为产品研制、鉴定、验收、评价、选用和采购等活动提供完整的技术依据和合格判定准则,从而提升上游单位对下游单位的过程管控能力和产品验收有效性,实现各项设计指标的有效闭合。

3.编制原则

全面性原则。产品规范应全面描述产品各项指标和要求,为产品研制、鉴定、验收、评价、选用和采购等活动提供完整的技术标准。

一致性原则。产品规范规定的产品主要功能、性能指标应与该产品技术状态文件规定的相应指标保持一致。

可检性原则。产品规范中规定的技术指标和要求应是可检查、可验证的;针对每项要求,应给出可操作的、有效的具体验证方法以及合格评定准则。

正确性原则。产品规范中用于检查、测量产品技术指标的程序、方法、公式、数据和图表等,一般应经过工程验证或经实践证明是正确的。

符合性原则。产品规范中的技术内容应满足现有的标准、规范及相关管理文件的要求。

4.编制要求

规定产品规范由产品设计方负责编写,经过任务提出方和使用部门进行外部审查或会签后生效;应在型号工程研制阶段正式产品交付前完成产品规范编制工作,伴随产品设计、生产、试验和应用的进展情况及产品成熟度的提升及时进行修订更新,并最终在产品设计定型前完成产品规范的固化。

5.编制架构

产品规范按产品层次分为分系统类、单机类和零组件类。以下以单机类产品规范为例,按章节描述产品规范中的具体要求。

范围。规定产品规范的主题内容和适用范围。

规范性引用文件。列出规范中直接引用和必须配合使用的有关文件和标准,并说明在本规范与所引用文件的内容发生矛盾时的优先级顺序。

产品介绍。具体包括:产品功能,描述产品的主要功能,需要时可分条叙述各详细功能;结构形式,描述产品的结构形式(典型成形方式、外形特点等)及关注要素,可给出二维图;接口,规定产品的外部接口和内部接口,即规定本产品与外部产品之间以及产品内部各组成部分之间的接口要求,如功能接口、电气接口、机械接口、软件接口等。

性能要求。规定对产品的要求,以满足预定用途和实际需要,并作为产品验收的依据。提出的要求必须清晰明确,应量化或提出量化范围,并能用检验方法证实。一般包括通则、尺寸、重量、外观质量、产品标识、材料、功耗、性能、环境适应性、可靠性、维修性、保障性、安全性、运输性、测试性、元器件及标准零部件要求、工艺、生产过程控制,可根据实际需要进行顺序调整和条目的增删。

质量保证规定。规定与产品规范每一项要求相应的检验方法,证明每一项要求均已满足检验方法正确、可行,批次和抽样方式合理,合格判据清晰、无二异性。一般包括检验方法、检验条件、检验分类、鉴定检验、质量一致性检验、交收检验等。

其中,鉴定检验用来验证设计的正确性,固化技术状态,检验产品的设计、生产过程、产品的性能和生产质量是否满足设计和相关规范的要求;质量一致性检验用来确认每一批产品满足鉴定检验固化的技术状态要求,每批产品的技术状态和制造、质量控制过程应与鉴定检验批一致;交收检验指用户方(合同甲方)对承制方的验收,作为产品交付的检验项目,在产品交付用户时由用户对交收检验结果进行验收。

交付准备。包括交货文件、包装与标志、运输与贮存等要求。其中,交货文件指规定交货时需要准备的文件;包装与标志指产品需要特定包装时,应明确对包装、固定、防震、防破损、包装数量、规格等要求;产品标志应明确包装上的标识内容,规定产品合格证的内容。

附录、记录表格与报告内容。产品记录表格内容应与相应的检验方法和记录要求相对应。检测数据应真实记录实测数据,不允许用“√”“合格”等非量化内容表征检测结果;试验过程、现象、结果的记录应准确、全面,具有可追溯性;检验报告应与检验的种类相对应,每种检验形成一份检验报告。

三、实践效果

制定了《战术武器型号产品规范编制要求》院级标准规范,在研究院战术领域型号承研承制单位中进行全面实施;规定产品规范是产品验收的技术依据,通过面向产品的质量数据证明产品实现结果和设计状态的一致性,一定程度上解决了以设计验收代替产品验收的现象,提高了产品验收有效性。

产品规范将产品各项性能通过量化的指标进行规定和控制,通过产品的物理参数、化学参数、试验状态表征产品的性能,采用可执行的检验测试方法获得这些参数,从而判断产品实物是否为合格产品,是将设计思想完全转化为物理模型的有效手段,提升了设计任务提出方对产品实现过程的管控能力。

按照产品保证思路,对产品相对固化的批生产阶段提出建立专门的产品保证队伍,依据产品规范完成产品验收,解放了设计师系统,实现了“产、研”分离。选取2个试点型号进行应用,取得了良好的效果。某新研型号严格按照产品规范完成了飞行试验产品验收,首次飞行试验获得圆满成功;某批生产型号通过编制产品规范,获得了批次产品的质量数据,通过深入的数据挖掘分析,得出产品的批次质量波动和不同批次质量差异,一定程度上解决了同批次、不同批次产品的质量一致性问题,提升了批次产品质量。

后续,中国运载火箭技术研究院将继续以产品规范为抓手,推进单位产品验收工作,促进型号产品责任体系和工作流程的完善,推动战术武器型号向型号管理与产品管理并重转变。同时,通过编制产品规范加强了产品数据积累和应用分析工作,能够有效指导产品设计和工艺选择,为建立战术武器型号数据包奠定基础。