航天器项目研制重要风险源识别及控制措施

余后满

(中国空间技术研究院，北京 100094)

航天器系统是高风险复杂系统，航天器项目风险管理能力对航天器任务的顺利实施和圆满完成至关重要。近年来，我国航天事业快速发展，载人航天交会对接、月球软着陆等一系列重大航天任务取得圆满成功，在项目风险管理方面积累了丰富的经验。但是，也有一些航天器项目由于风险管理工作存在欠缺，风险源和风险因素识别不充分，风险管理不到位，导致项目研制工作很不顺利，甚至造成飞行任务失利。

1 航天器项目风险特性

1.1 组织管理风险特性

航天器项目在实施过程中涉及的风险因素众多，在组织管理方面，其风险特性主要体现在：

(1)研制程序的复杂性。航天器系统的复杂性决定了项目研制程序的复杂性。

(2)协作配套的广泛性。参与研制的单位众多，且体制、机制不尽相同，管理模式多样。

(3)队伍经验与作风的差异性。团队成员的工程经验、质量意识、工作作风等不尽相同。

(4)研制条件的不确定性。可能存在承担研制的单位体制机制改变、关键岗位人员流动、专用设施设备建设滞后、特殊物资保障困难等众多不确定因素。

(5)工程目标的难协调性。成本、技术、质量、进度等工程目标相互制约，难以统一。

1.2 技术风险特性

航天器的高风险核心是高技术风险，航天器研制进度、质量、成本等风险主要还是由于高技术风险引起的，航天器产品的技术风险特性主要表现在[1]：

(1)新技术特性。航天器产品是高新技术成果的集中展示，技术发展迅速，更新换代快。

(2)综合技术特性。航天器产品是多学科多专业技术成果的结晶，学科之间高度融合，技术特性高度关联，某个局部的细微问题或异常，可能导致产品整体功能失效。

(3)动态特性。航天器产品中有较多的机构产品，其动态特性及单点故障模式对飞行任务的成功影响重大。

(4)敏感特性。有些产品对生产过程(污染物与多余物、静电等)比较敏感，有些材料和元器件对空间环境因素比较敏感。

(5)离散特性。包括使用材料的不一致性、元器件的个体差异性、工艺过程的不稳定性和产品加工参数的离散分布等。

(6)时效特性。有些材料在机械应力、热应力等的作用下可能蠕变，在空间环境作用下，还会发生退化等。

2 航天器项目研制存在的重要风险源

在航天器项目研制过程中，存在的重要风险源如下。

1)低成熟度技术

航天器高技术风险主要体现在其采用了较多的新技术，以及多学科专业技术的高度融合。由于对新技术特性认识不充分，对潜在的故障模式认识不到位，会带来意想不到的风险；多学科多专业技术的高度融合，最终体现在技术特性的相互影响、高度耦合，由于对某方面技术特性考虑不充分，就可能导致系统整体功能的衰减甚至失效。

2)低成熟度产品

产品成熟度是对产品在研制、生产及使用等全生命周期所有技术要素的合理性、完备性，以及在一定功能性能水平下质量稳定性的一种度量。低成熟度产品可能由于设计考虑不充分，可靠性安全性设计不全面，设计验证和研制性试验不深入，鉴定试验不到位等，引入非期望风险。

3)低成熟度队伍

航天器项目队伍成熟度主要体现在：①航天器产品研制工程经验；②对航天器产品保证知识的掌握程度；③学习与分析能力，包括对新技术、新知识的学习能力，对问题的分析处理能力；④执行能力，包括对用户、上级和本级管理部门、型号项目办公室和上级产品单位相关要求的执行能力；⑤协同工作能力；⑥队伍作风。队伍经验不足，知识欠缺，学习能力不够，工作要求执行不到位等，都是重要的研制风险。

4)低管理成熟度组织

组织的管理成熟度主要体现在：①航天器产品研制管理经验；②精细化管理能力，包括管理制度是否健全，过程管控是否严格精细等；③专业技术能力，包括与航天器产品研制有关的专业技术是否具备、工程知识是否全面；④产品保证能力，包括产品保证组织是否健全，产品保证知识、经验、方法等是否满足任务要求；⑤设施设备与工具的配套；⑥稳定与持续发展能力。成熟的组织可以为研制团队提供良好的工作环境、强有力的组织支持、知识支持和过程保障。

5)非自主可控核心技术

如果航天器研制涉及的核心技术、关键技术不能做到自主可控，主要依靠外协单位，则会对型号研制工作带来潜在风险。

6)非自主可控关键产品

如果关键核心产品是外协产品，特别是依靠航天器研制工程经验欠缺的单位研制的产品，可能由于协作单位相关人员对产品特性的全面系统了解不够，对产品设计细节、工艺细节、生产管理细节难以全面全过程跟踪了解到位，导致产品研制风险控制不到位。

7)新建专用设施设备

一些新研航天器、具有特殊功能或任务的航天器，在研制过程中一般都要建设专用的设施设备，开展大量的专项验证试验，对设计模型与方法进行验证，对新技术特性进行研究。新建设施设备建设方案是否合理，建设周期是否满足任务要求，运行管理是否到位等对型号研制工作的顺利开展非常重要。

8)特殊材料与元器件保障

航天器研制会使用一些特殊的材料与元器件，这些特殊材料与元器件可获得性、采购渠道的稳定性、生产单位的产能与产品质量稳定性、包装运输贮存等过程保障的安全性、采购周期等，都是型号研制过程中需要考虑的重要风险。

3 航天器项目研制风险控制措施[2-3]

3.1 方案设计阶段风险控制措施

方案设计的正确性、关键技术攻关的彻底性、工程研制相关准备工作的充分性等，对项目全寿命周期研制工作的规范、有序开展非常重要。针对重要风险源，方案设计阶段的主要控制措施如下。

1)针对分担承制研制的单位的风险控制主要措施

在选择确定分担承制研制的单位时，组织多方面人员，包括工程技术人员、产品保证人员、计划管理人员等，从不同角度对分担承制研制的单位及人员相关能力进行全面考察和确认，综合考虑相关单位工程技术能力、产品保证能力、组织管理能力等，审查管理制度、技术标准和规范是否健全，现场组织管理是否到位，过程文件、数据包、风险及不合格处理情况是否考虑周全，类似产品实物质量状况等。加强对分担承制研制的单位重要专业技术配套情况、产品保证技术配套情况、设施设备配套情况、核心岗位人员配备情况等能力状况的审查。组织对分担承制研制单位的项目全寿命周期研制策划、方案阶段研制工作综合策划、产品保证及其它重要工作的专题策划等进行审查，对方案阶段形成的重要研制试验文件进行评审。

2)队伍方面的风险控制主要措施

结合任务特点、难点、风险点，加强队伍的针对性培训；对于复杂的系统和单机，需建立跨学科的研制团队，避免由于学科盲区、专业盲点导致的技术风险识别遗漏，弥补成员个人工作能力与工程经验的不足。需要高度关注产品保证工作体系建设，确保各级各类产品保证人员配置到位。建立高效的队伍协同工作机制，实现队伍之间的技术支持、信息畅通、工作协同。

3)技术方面的风险控制主要措施

开展新技术、新产品、新材料、新元器件、新工艺和航天器运行新环境、新程序等的识别和分析，组织研制队伍和专家对方案设计阶段重要技术活动及其结果进行评审把关。细化型号研制技术要求、飞行程序与环境试验条件、产品建造规范、产品保证要求等。加强针对性的产品保证技术与方法研究，保证相关工作的科学性、有效性。

4)产品方面的风险控制主要措施

确定产品鉴定状态，强化产品分类管理。对于继承产品，要做好产品适用性分析和确认；对于非完全继承的产品，要逐一分析产品的技术状态基线和鉴定条件对型号要求的适用性，包括使用的元器件、材料、工艺情况，接口状态，适用环境，鉴定条件和内容等；对于新研制的产品，要做好必要性和技术状态审定，提前做好设计开发策划，并进行评审。

5)特殊材料与元器件方面的风险控制主要措施

尽早开展特殊材料与元器件选用控制、获得途径的可行性分析，风险材料与元器件、关键材料与元器件获得途径的备份考虑，相关材料与元器件超前储备；提前开展新材料新元器件的研制与鉴定。

6)专用设施设备建设方面的风险控制主要措施

加强对专用设施设备建设方案的评审把关，加强对设备购置可行性风险及备份应对措施，学习和研究国家环境保护等相关政策，尽早沟通协调。

3.2 初样研制阶段风险控制措施

初样详细设计的正确性、设计验证工作的充分性、产品鉴定的有效性，对航天器产品质量与可靠性的形成、产品生产基线的建立等至关重要。针对重要风险源，初样研制阶段的主要控制措施如下。

1)针对分担承制研制单位风险控制的主要措施

对分担承制研制单位制订的初样研制工作策划、初样产品保证策划、产品研制验证试验策划、产品检验计划、鉴定计划等进行评审，确保策划工作充分、研制计划周密。对分担承制研制单位初样阶段形成的重要研制试验文件进行评审。加强对分担承制研制单位初样研制过程的监督检查。对项目各方面要求，特别是产品保证要求理解的正确性和相关要求执行到位情况进行检查。要关注分担承制研制单位的研制与生产管理制度是否健全，技术状态管理、多余物控制、静电防护控制等过程管理制度是否配套，相关风险管理措施是否精细周密。加强对分担承制研制单位研制过程中涉及的风险项目的监督、例外问题的控制、不合格审理的加严把关。

2)队伍方面风险控制主要措施

在新产品研制过程中，要实现新技术研发人员、富有工程经验的研制人员、产品保证人员的有机结合，确保产品一次研制成功，避免研制工作反复。加强设计师、工艺、检验、测试等队伍在设计开发阶段的集同，保证产品工艺性、测试性、维修性、保障性等在产品研制过程中的统筹考虑，在产品详细设计时，保证相关要求的有效落实。进一步健全产品保证队伍，加强产品保证专业队伍配备，如增加可靠性安全性保证工程师、空间环境保证工程师、元器件保证工程师等。

3)技术方面的风险控制主要措施

关注可靠性、安全性、工艺性、可测试性、维修性、保障性等方面的产品保证技术与方法研究，确保初样阶段产品保证工作的充分性。强化故障模式与影响分析(FMEA)、故障树分析/事件树分析(FTA/ETA)等方法的综合运用，确保风险识别的全面性。在开展FMEA和FTA/ETA时，可以组建跨学科工作团队，由具有不同专业知识的团队进行集同分析。策划和安排型号研制涉及的新的工艺技术、特殊的检验技术、测试技术、试验技术，以及新的科学载荷的标定技术、专用设备的计量校准技术等研究。

加强产品风险技术特性分析、关键技术特性识别与控制，确保设计关键特性、工艺关键特性、工程控制关键特性等三类关键特性识别充分到位，风险控制措施科学合理，并在初样阶段得到有效验证。

加强初样鉴定性试验，通过试验有效验证设计方法的正确性，量化设计裕度，掌握新的技术特性，把握以前未认识到的新的风险。为保证设计验证的充分性，应编制设计验证矩阵。

加强技术标准、研制规范的建立和执行，设计分析仿真环境与工具的建立与应用，充分发挥团队作用和专家力量，开展复核复算、独立评估等。

4)产品方面的风险控制主要措施

强化产品详细设计工作，确保产品环境适应性、接口协调性和各方面的工程约束条件得到充分落实和验证；确保产品功能性能、可靠性、安全性、工艺性、可测试性、维修性、保障性等得到全面统筹考虑；确保产品关键技术特性分析到位，风险技术特性识别充分；确保产品设计参数准确协调，工艺参数细化量化；确保产品技术状态定义清晰、准确。

加强产品研制验证和鉴定，对于复杂单机产品，需要从材料、元器件、工艺、零部件、组件，一直到整机，逐级开展研制试验策划，并加强整机产品拉偏试验、极限摸底试验、寿命试验等。

加强航天器关键项目、关键件与重要件的确定和过程控制，强化产品不可测、不可检环节识别与控制，合理设置关键检验点和强制检验点，加强相关控制措施和方法在初样阶段的验证。做好产品数据包策划，以及初样研制过程数据的记录、分析，以及产品质量可追溯性评价工作。

研制团队在产品研制过程中，要加强产品保证要求落实情况的自我检查和确认，发挥好产品保证工程师的支持保证和监督评价作用、同行的复核复算、专家评审、组织及团队的支持保证作用。

5)特殊材料与元器件方面的风险控制主要措施

在保证特殊材料与元器件获取渠道畅通的同时，初样用特殊材料与元器件应有适当的备份，同时做好正样产品用特殊材料与元器件的超前储备。深入掌握材料与元器件特性，避免错误使用。

6)专用设施设备运行方面的风险控制主要措施

关注设施设备安全运行、维护方面存在的风险，专用设施设备运行对航天器产品可能带来的潜在风险等。

3.3 正样研制阶段风险控制措施

正样产品生产基线建立的正确性、生产基线控制的严密性、质量的符合性等对航天器项目飞行任务的成功至为关键。针对正样研制阶段的重要风险源，重点对组织与队伍、产品技术状态和质量符合性等进行控制，相关控制措施如下。

1)针对分担承制研制单位的风险控制主要措施

加强对分担承制研制单位正样研制工作策划、产品保证工作策划、产品检验计划等的评审，确保正样阶段工作策划充分、周密。需要持续关注分担承制研制单位体制机制与管理模式变化对型号任务可能产生的影响。加强对分担承制研制单位生产管理有关制度和措施的检查，确保生产基线管理，确保生产现场环境控制、多余物与防静电管理，关键件重要件管理，不合格管理，质量问题归零与举一反三管理等相关制度与措施的有效落实。严格执行质量信息透明管理要求。

2)队伍方面的风险控制主要措施

关注队伍的稳定性、正样队伍与初样队伍的衔接性、关键件重要件关键工序岗位人员与鉴定件生产队伍的一致性；重视工艺专家队伍的组织，加强对正样产品实物质量确认。

3)产品方面的风险控制主要措施

加强正样产品生产准备评审，确保正样产品生产基线建立正确；严控技术状态随意更改，比如元器件和材料品种规格的更改、辅助材料和工艺的更改、生产单位的变更等，严格正样产品生产技术状态控制；加强技术状态更改验证和相关产品更改后的补充鉴定；对更改项目在实物产品落实情况进行检查确认。强化关键特性、关键件与重要件、关键检验与强制检验等重要管控措施在正样生产试验过程中的落实。加强正样产品数据包检查、实物产品质量检查，加强产品数据分析、比对工作。

在技术方面，需要关注质量问题背后存在的产品技术特性未吃透、工艺技术风险识别和控制不到位等方面的问题；在特殊材料与元器件方面，做好特殊材料与元器件的超前储备，适当备份，加强运输、贮存环境的管理和使用过程控制；在专用设施设备运行管理方面，需保持生产、测试、试验使用的设施设备状态与初样研制和产品鉴定时使用状态的一致性。

4 结束语

风险管理是项目管理的核心内容，贯穿于项目研制全过程，而由于航天器系统及产品本身的复杂性和高风险特点，对于航天器项目而言，风险管理更为重要，需要按照风险管理理论和要求，建立严密的航天器项目风险管理程序和方法，结合航天器项目与产品的特点、运行环境、研制程序、参研单位和队伍的经验与能力状况，充分正确识别风险，科学制定

管控措施，确保项目研制工作的顺利开展和型号任务的圆满成功。

参考文献(References)

[1] 袁家军.航天产品工程[M]. 北京：中国宇航出版社，2011

Yuan Jiajun.Aerospace product engineering[M].Beijing:China Astronautics Press,2011 (in Chinese)

[2] 余后满.产品保证工作特点及实施方法[J].质量与可靠性， 2016(6)：15-20

Yu Houman.Characters and practice method of product assurance[J].Quality and Reliability, 2016(6):15-20 (in Chinese)

[3] 余后满.把握技术特性和风险点 改进宇航产品研制模式和方法[J].航天器工程，2017,26(2)：1-6

Yu Houman.Grasping technical characteristic and risk to improve development mode and method of aerospace product[J].Spacecraft Engineering, 2017, 26(2)：1-6 (in Chinese)