基于QFD的航天产业质量管理模式研究

傅艳 /中国航天系统科学与工程研究院

美国质量管理专家约瑟夫﹒朱兰曾预见性地指出：21世纪将是追求质量的世纪。质量管理是企业发展的核心，是企业在市场竞争中获得优胜的重要条件。航天质量管理作为航天能力建设的重要组成部分，对促进航天产业健康发展，激发航天产业巨大的社会、经济效能具有重要意义。

航天产品结构复杂，内部系统关联紧密，对其质量进行把控尤为重要。任何一个零部件发生质量问题都有可能导致产品研制失败，给国家造成不可挽回的巨大经济损失。笔者从航天产业质量管理的角度，梳理了当前国内外航天军工质量管理的发展及研究过程，分析我国目前航天产业质量管理中存在的问题，并运用质量功能配置（QFD）方法研究了质量管理的新模式，提出了基于QFD的航天产业质量管理模型，以制造过程质量管理为例，研究了基于QFD的质量管理实施过程，希望能够为航天产业的质量管理工作提供有效参考。

一、质量管理研究现状

质量管理的发展过程包括事后控制、预防控制到全过程管理3个主要阶段。美国是最先开始在航天领域进行质量管理探索的国家，经过不断的摸索与总结，形成了适应国家发展特色的研制项目质量管理体系。从20世纪50年代开始，质量管理体系蓬勃发展，相继产生了由约瑟夫﹒朱兰提出的质量三部曲、爱德华兹﹒戴明提出的PDCA循环以及克罗斯比提出的全面质量管理（TQM）等核心理论。

20世纪70年代，美国军工企业加大对质量管理工作的重视，整合处理影响产品质量的相关工作，并成立品质保障部门，制定了关于火箭、导弹、飞机、卫星、船舶等军事产品的保证大纲。近年来，其他发达国家也在不断探索质量管理的新模式与新方法，出现了包括生产质量智能化管理、制造企业生产过程执行管理系统（MES）等在内的新兴的质量管理方法和工具，并在实践运用过程中验证其有效性，推动质量管理科学发展走向新高度。

航天产品具有技术含量高、系统复杂等特点，其研制通常由分布在各军工集团的总承单位和协作配套单位共同完成。各协作配套单位分布在全国各地，其生产模式、管理水平、技术能力等存在较大差异，总承单位基于“系统管理、分级验收、层层把关”的原则，短时间内具有一定的效果。但这种质量管理模式仍未摆脱“事后把关”的困境，产品质量问题往往在验收时才被发现，难以做到及时止损，增大了解决问题的难度及成本，浪费了人力、物力资源，影响产品的正常交付使用。

在国内，部分企业也逐渐意识到质量管理工作的重要性，开始将国外的质量管理理论运用于实际生产过程中。高健光通过分析全面质量管理的三大要素，探究了其对航天工业健康发展的重要影响；华蕾等结合当前热门的区块链技术，分析在航天产业运用区块链技术提升质量管理的可行性，并提出“区块链+”管理的新型模式；张志军等分析了航天型号项目质量问题产生的原因，提出面向产品、面向流程、面向组织的措施建议，对质量管理归零工作作出了有效探索。在工业4.0和中国制造2025的背景下，航天军工企业的领导者认为企业需要不断深化各级质量管理体系建设、打造确保航天产品一次研发成功的质量管理模式、建设先进的航天标准体系、加强信息化系统建设、提升全员质量能力建设意识，通过构建规范合理、运行高效的精细化质量管理体系，适应未来航天重大工程及科研生产转型发展的需求。

二、我国航天产业质量管理存在的问题

1.对产品质量进行事后控制，影响交付时机

航天产品具有技术含量高、系统复杂等特点，其研制通常由分布在各军工集团的总承单位和协作配套单位共同完成。各协作配套单位分布在全国各地，其生产模式、管理水平、技术能力等存在较大差异，总承单位基于“系统管理、分级验收、层层把关”的原则，短时间内具有一定的效果。但这种质量管理模式仍未摆脱“事后把关”的困境，产品质量问题往往在验收时才被发现，难以做到及时止损，增大了解决问题的难度及成本，浪费了人力、物力资源，影响产品的正常交付使用。

2.对协作单位管理不到位，缺少相应的考核机制

由于对协作单位的考查不合格，缺少严格的准入要求、规范的准入程序，在筛选协作单位时存在疏漏，导致其进行科研生产的能力欠缺，科研成果不符合既定要求，最终使得航天产品存在较严重的质量问题，如对供方的资质、履约能力、持续的服务能力等审查不到位，对供方评价过程中信息管理不到位等。产生这些问题的主要原因是多数企业未能对合格供方建立相应的数据库，难以实现动态管理。

3.缺乏创新管理模式，难以实现重复利用或大批量生产

由于航天产品结构复杂，研制周期较长，且难以做到批量生产，导致单项产品的成本费用高昂，失败的代价过大，也即试错成本高，所以航天单位对相关产品的容错率低，都追求高质量管理、高可靠性。但是，因为卫星、火箭等航天产品的发射次数少，很多问题都难以暴露出来，可靠性提升存在较大困难，只能通过反复试验、验证，造成成本大幅增加。

三、基于QFD的航天产业质量管理模式

1.QFD概述

QFD是一种图形化的分析方法，最早被用于制造业中，它以用户需求作为产品开发的驱动，通过“需要什么”和“如何进行”建立质量屋。QFD实施的原理就是用“质量屋”的多面体结构，从不同方面量化分析顾客需求与技术工艺间的关系，通过数据处理后找出最能满足顾客需求的方案。质量屋基本结构如图1所示。

图1 QFD质量屋基本结构

在QFD方法中，需求转换是整个管理过程的核心，通过建立质量屋模型使顾客需求清晰化、易理解，从而将其有效转换为产品的工程设计需求。换句话说，QFD是保障产品生产质量的关键手段，它主张在产品研制中直接对接顾客需求，并将其融入到产品生成的各个阶段，利用直观的相关关系表达矩阵，在映射中实现需求的迭代与转换，并将其细化到具体的制造工艺当中。

2.基于QFD的航天产业质量管理模型

将QFD方法运用于航天产业质量管理中，首先需要理解国家在航天领域出台的相关战略方针及发展规划，明确航天事业发展的总体使命，用以指导航天事业的建设方向。构建基于QFD的航天产业质量管理质量功能展开模型，根据航天产业的建设使命目标，逐步展开为“总体任务需求”“研发活动需求”“制造业务需求”，分别构造“任务规划分析”“研发活动质量管理”“制造活动质量管理”3个质量屋，如图2所示。在航天使命目标的层层迭代过程中，有效地将使命落实到具体的航天产品制造与生产当中，既提高了航天产品研制生产中的质量管理效果，又满足了航天建设需求。

图2 基于QFD的航天产业质量管理模型

（1）任务规划分析

任务规划分析主要是根据对国家相关战略的分析，凝练出航天产业的具体发展任务，得到任务清单列表即任务需求作为输入。结合航天任务明确当前的主要研发活动有哪些，并提出对相应的研发活动管理完善目标。

（2）研发过程质量管理

在实际研发过程中，研发技术是关键要素，以上一层次输出的完善目标作为研发过程质量管理的输入，确定研发需求，并分析在此阶段提升质量管理效果的完善目标。

（3）制造过程质量管理

航天产品的最终形成还需要经历制造过程，这也是最容易出现质量问题的环节。明确提升产品性能的关键制造技术，并与制造需求建立对应关系，从而有效满足需求。

通过不同的质量屋模型分析，将各阶段的完善目标或改进措施综合集成，形成航天企业完整的质量管理改进措施，促进质量管理进一步优化升级，从而更好地实现航天发展使命目标，形成良性循环。

3.基于QFD的航天产业质量管理实施过程

航天产业质量管理贯穿于航天产品生产的全流程、全环节，在不同的环节开展基于QFD的质量管理具有类似的实施过程，基于QFD的航天产业质量管理实施过程主要包括以下4个环节。

（1）确定相关需求

顾客需求是进行一切工作的出发点，在制造业务质量管理过程中，根据研发过程的分析与处理，确定相应的制造需求，并运用层次分析法或模糊综合评判法等，计算确定各项需求要素的权重。

（2）确定技术要求

根据拟定的制造业务需求，分析需要运用的制造技术，生成技术清单。

（3）建立关系矩阵

根据各项制造技术对制造业务的支持度或贡献度，建立相关关系矩阵；以上一步骤得到的需求权重为基础，采用加权法综合评判出制造技术的重要度。

（4）竞争力评估

竞争力评估包含2个方面含义，一是当前产品制造需要外协单位参与，用以对外协单位的能力水平进行评估；二是制造原材料需要供应商提供，用以对供应商的技术水平进行评估。无论哪种含义，都要求从源头上把控产品质量。根据各备选单位在各项制造技术上的评分，结合技术指标的重要度，计算确定各备选单位的综合能力评分，便于根据不同的任务需求筛选出合适的优秀合作单位。

基于QFD的航天产业质量管理模式，就是在深刻理解航天发展使命的基础上，通过对需求的具体转化与迭代，将质量管理融入航天产品的整个生产过程中，实现从事后控制到过程控制的有效转变，达到对生产全过程监督与控制的效果。将QFD应用于航天产业质量管理过程，可以帮助企业完善管理体系框架，聚焦各业务模块的核心需求，及早发现航天产品研制或生产过程中出现的风险，使损失最小化，同时促进企业质量管理过程规范化，全面落实精细化管理。