科研型企业装备质量提升解决方案

王枭强

[摘要]文章阐述了科研型企业装备质量提升的解决方案。科研型企业在装备研制任务时面临着研发任务多，开发周期短，对产品质量一致性和可靠性要求越来越高，传统的质量管理模式难以实现对产品整体质量水平的管理。通过项目管理与APQP质量工具相融合的管理模式将新品研发项目划分为立项、方案、初样、正样、鉴定、验收等标准阶段，并通过WBS工作分解结构在产品实现过程中植入QFD、FMEA、SPC等质量管理工具，实现产品全生命周期的质量管理模式。将项目管理系统和质量工具贯穿科研全过程，帮助企业提高项目管理的同时，提高产品正向设计能力，提高产品整体质量水平。

[关键词]科研项目管理，正向设计，科研质量提高，APQP产品质量先期策划，QFD，SPC统计过程控制，生产件批准程序，MSA

中图分类号：F272 文献标识码：A 文章编号：1674-1722（2021）10-0067-03

一、背景

科研型企业在装备研制任务过程中时常面临着研发任务多，开发周期短，对产品质量一致性和可靠性要求越来越高。装备制造质量事故的发生暴露出装备行业质量方面存在的问题和隐患，这些事故与隐患已经成为制约装备使用和发展的核心环节。先进的质量管理方法和有效的质量工具已成为装备行业企业迫切需要采取的手段。

装备制造企业需要将质量管理体系视为一个大型的复杂系统，并采用适当的管理方法，尤其需要重视设计阶段，而在此阶段犯下的错误将是最昂贵，难修改的。一方面，产品设计在产品整个质量生命周期中起着非常重要的地位和作用，产品设计阶段的成本支出小，但是对产品的质量和成本起决定性作用。另一方面，相比于生产阶段对实物的质量检测，设计阶段的质量管理更为抽象，也更难通过结果进行检测和追溯。

本文探讨研究的重点是面向科研阶段的产品质量保证方法，在产品研发阶段如何保证产品的质量。通过实际调研内容归纳通用的重要质量问题，并就这些重要问题提出解决方法与措施。所建议采取的措施用于在其早期设计阶段就利用先进质量工具和方法进行管理，以避免出错并确保效率，并提高产品整体质量水平。

二、存在的问题

通过对22家装备研制企业调研信息的梳理和汇总，归纳出以下产品质量管理存在的问题，这些问题对最终产品质量产生了重大影响：

（一）项目进度拖期影响产品交付质量

在企业实际业务执行过程中，项目进度要求的压力过大往往会对质量要求产生负面效应。在被调研的装备行业单位中。当在项目或任务进度拖期时，企业会为了满足项目进度，一种情况是，研发人员存在简化部分质量管理的必要步骤的情况，另一种情况是，由于项目的延期，即使质量人员发现问题，研发人员也没有时间执行完善的梳理与修正，最终导致质量妥协。合理的项目进度规划和有效的权衡执行是整体质量管理的基础保障，充分的质量工作时间和主动规划的迭代对最终产品质量影响至关重要。

（二）欠缺基于正向设计的产品研发能力体系

当前，国内科研企业的产品研发都是按照逆向设计思路展开，通过对国内、外先进产品的测仿和改进实现非标产品设计，正向设计能力的缺失导致产品的设计质量和交付质量存在着不确定性，产品在不同使用环境下的变差较大，影响了产品在全生命周内的稳定性和一致性。此外，部分企业虽然导入了一些六西格玛管理工具，比如FMEA、MSA等等，但工具仅局限于单点应用，缺乏业务、流程、数据之间的数字化、智能化协同，难以体现整体协同优化设计。

（三）普遍存在科研项目管理和质量过程控制脱节的问题

大部分科研型企业的项目管理过程和质量管理过程都存在相对独立的问题，项目计划发布后，项目负责人对计划执行全过程进行跟踪，而质量人员的质量策划工作则是在信息封闭的条件下完成，导致质量人员只能被动地处理计划执行过程中发生的质量问题，难以对计划中的质量控制点、关键点、风险点进行提前识别和有效监控，科研和质量“两张皮”问题阻碍了产品科学化、规范化管理水平的提升，不利于提升产品设计质量和缩短研制周期。

三、方法与原则

（一）应实施有效的企业级项目管理，质量工作需要与项目同步策划

科研型企業为了满足质量要求必须做好项目管理工作。项目管理可依据专业的项目管理知识并结合公司业务的实际管理情况精心设计。项目管理应包括启动、规划、实施、控制和结束五大过程，同时应该涵盖项目管理的十大知识领域：整合管理、范围管理、时间管理、成本管理、质量管理、资源管理、沟通管理、风险管理、采购管理、干系人管理。有效的项目管理可以为企业提供计划安排、进度管理、资源平衡、成本管理等一系列理论及工具支持，从而提高企业对项目的管理能力，并提高项目实施的成功率。

在项目策划过程中，质量工作需要与项目管理同步策划。这样在项目顺利实施的框架下，质量工作才能按策划得到充分保证。APQP（Advanced Product Quality Planning）产品质量先期策划质量工具可以确保将质量与项目管理充分结合，APQP本身是一种结构化的方法，在项目管理工作范畴内制定产品质量计划来开发产品。项目管理和AQPQ工具结合后，在项目管理的过程中通过项目管理WBS（工作分解结构）对设计过程中质量控制要求实施策划和管理，并贯穿产品的设计过程、试验、定型等产品全生命周期，可以有效地将用户质量要求、设计过程中识别的特殊特性，在项目管理的实施过程中实现质量活动的协同管控，从而实现对项目进度管理和质量管理的同时监控。

（二）产品实现过程中通过质量工具提高产品质量管理

虽然科研型企业大多都已经建立了ISO9001或GJB9001C等质量管理体系，采用质量检验事后管理的常规方法在项目全生命周期研制出高质量，高稳定性的产品会充满困难。先进的质量管理方法和有效的质量工具已成为装备行业企业迫切需要采取的手段。在本文将重点介绍在产品实现过程中采用先进的质量工具来保证产品质量的方法。

产品的设计实现过程从需求管理、产品设计、工艺设计、供应商采购质量管理、生产过程、过程质量检验到客户抱怨及缺陷管理等贯穿产品的全生命周期中每个环节（如图1）。

1.质量功能展开（QFD）

首先需要保证客户需求能够准确无误地全部转化为设计方面的技术指标和关键特性。通过借助QFD（Quality Function Deployment）质量功能展开工具可以有效保障客户的需求完美转化。QFD采用一定的方法保证需求精确无误地转移到产品生命周期的每个阶段。在生产准备阶段，它可以将产品的定义准确无误地转换为产品制造工艺过程，在生产加工阶段，它可以保证制造出的产品满足顾客的需求。质量功能展开技术可以保证在整个产品生命周期内，顾客的要求不会被曲解，避免出现不必要的冗余功能，可以使产品的工程修改减至最少，也可以减少使用过程中的维修和运行消耗，追求零件的均衡寿命和再生回收。质量功能展开可以使工程师以最短的时间、最低的成本生产出功能上满足顾客要求的高质量产品。借助QFD工具，帮助工程师学会如何科学地决定采用什么手段来满足顾客对产品与服务的要求，建立一整套技术规格，提高产品的竞争优势，满足顾客们的特殊质量要求等。

2.失效模式分析（FMEA）

在产品设计和工艺设计阶段，FMEA工具可以有效帮助工程师识别风险，采取应对措施，最终消除质量风险。FMEA（Potential Failure Modeand Effects Analysis）指失效模式和后果分析，它是一种识别设计风险，降低风险的分析方法。FMEA主要分为DFMEA和PFMEA。DFMEA指设计失效模式和后果分析，关注的是产品设计产生的潜在失效。PFMEA指过程失效模式和后果分析，关注的是产品制造过程中产生的潜在失效。FMEA在产品设计阶段和过程设计阶段分别通过对构成产品的子系统、零件及对构成产品生产过程的各个工序逐一进行分析，找出所有潜在的失效模式，并分析其可能的后果，从而预先采取必要的措施，以提高产品的质量和可靠性。

通过FMEA质量工具可以将产品设计过程及工艺设计过程中识别产品特殊特性和过程特殊特性进行充分地梳理，并获得质量控制计划（CP Control Plan）。通过质量控制计划确保产品的质量关键特性从设计阶段到生产制造阶段及采购环节流转，并得到充分地控制。

3.质量控制计划（CP）

CP质量控制计划（Control Plan）是对生产线质量进行全局性把控的重要文件与手段。依靠FMEA的充分识别，将产品的特殊特性、生产过程的特殊过程特性在质量控制计划中体现。借助质量控制计划在生产过程中对工艺质量隐患采取对应的预防措施，在5M1E维度形成充分的工艺保证方案。质量控制计划也是作为产品在生产过程中实施检查的依据：实施检验项目、检验的频次、检验的方法、超差如何处理等，并确保检验项目充分。

质量控制计划是具有全局性的质量管控计划，企业通过控制计划来了解质量控制手段的有效性和全面性，并确保各项特殊特性及客户要求被严格实施，从而确保产品质量的提高。

4.生产件批准管理（PPAP）

原材料的質量保证也是科研型企业质量管理中的重要一环，涉及到采购供应商原材料或零部件质量。PPAP（Production part approval process）生产件批准程序用来确保供应商已经正确理解了客户工程设计记录和规范的所有要求，确保其在第一批产品发运前，通过产品核准承认的手续，验证是否产品符合技术要求。在第一次生产样件时生成一系列文件记录清单，根据项目要求，包括样品检测报告、FMEA、工艺流程图、控制计划、装配图纸、技术要求、规范标准。通过PPAP的管理可以有效提高供应商原材料的质量水平。

5.统计过程控制（SPC）

在产品生产过程中，对关键工序的重要产品特性，质量检验事后管理手段一旦发现质量问题，就会造成严重的质量后果及损失，企业应采用智能化的检测手段实施监控预防。

SPC（Statistical Process Control）统计过程控制帮助企业运用统计分析技术，借助实时数据采集在生产过程进行实时监控，科学地区分生产过程中产品质量的组内波动与异常波动，从而对生产过程的异常趋势提出预警，以便于生产管理人员及时采取措施，确保生产过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。并可通过SPC对生产过程的工序能力指数Cpk进行分析计算，实时掌握工序的过程能力指数。

6.测量系统分析（MSA）

科研企业在生产过程中有大量的检验数据需要测量，检验数据的准确性对产品的质量管理有着直接影响，为了保证数据的准确性及SPC数据的有效性，企业应实施MSA管理。MSA（MeasurementSystemAnalysis）测量系统分析用于评估测量系统的质量，运用统计技术方法分析研究测量系统中的变差源以及它们对测量结果的贡献，并根据可接受的判断准则判断测量系统的符合性。常规的检定或校准只能在特定的条件下（如实验室场所）检查测量设备的符合性，不能反映生产过程中测量系统可能出现的问题。而且在实际测量过程中还须考虑人、机、料、法、环、测等因素的影响，因此通过MSA可以分析每个环节产生的误差，并采取措施消除或减小误差，确保测量系统有效和测量数据准确。

7.缺陷归零管理

在质量缺陷和客户抱怨发生时需要对质量问题实施归零管理。归零管理需对在设计、生产、试验、服务中出现的质量问题，从技术上、管理上分析产生的原因、机理，并采取纠正措施、预防措施，以避免问题重复发生。依据问题的性质，对一个质量问题的归零，可以是技术归零、管理归零，也可以同时有技术归零和管理归零。双归零从出现的质量问题入手通过技术上的分析、管理上的改进，达到系统预防的目的，从而提高产品的质量水平。除了归零管理还有常用的8D质量改善方法、DMAIC的改善方法可以对缺陷管理实施分析改善防止再发生。

通过对缺陷和客户抱怨的管理，通常会对设计过程或工艺过程等实施变更管理。企业这个阶段需要对技术文件如FMEA、CP等文件实施动态更新，并采取相对应的控制预防措施，才能从根本上杜绝同类问题的持续发生。在同类型产品开发过程中，通过更新后的FMEA、CP等技术文件也预防新产品开发中发生同类型的故障缺陷。企业通过持续不断对技术文件实施动态更新，也实现了研发型企业在产品实现过程中的PDCA的循环，对产品的品质起到了持续改善管理。

四、实施方案

（一）采用IPD模式，实施端到端全流程产品研发管理

1.实施端到端全流程产品研发管理，推动项目质量和过程质量持续提升

采用IPD集成产品开发模式，综合业务、产品、研发、生产、采购、服务等端到端的全要素共同完成产品开发，实现端到端的全流程产品研发的管理，保障产品开发符合市场需求、具备成本优势、具备可持续采购性、可生产性、可服务性。

围绕研发过程和研发项目质量开展研发质量管理提升。在产品整个生命周期内，对研发活动、试产活动、质量活动过程过程进行监控。执行项目线与职能线双向管理策略，项目线重点推动过程符合度提升，细化各维度度量和管控，输出阶段报告，职能线推动共性问题专项改进及重要评审质量提升，优化设计规范，强化核心能力建设，制定研发过程基线，对交付件、基线进行检查，对过程中出现重大问题进行复盘。

针对项目质量管理方面。制定质量计划，端到端全生命周期质量管理，从产品概念直到产品量产，质量贯穿于整个产品研发生命周期。产品从概念阶段开始，项目质量参与到其中，产品正式立项后，项目核心成员，制定《产品质量策划方案》对产品质量进行管理：

另外实现模块化和标准化设计、软件平台化，端到端的测试覆盖。建立统一CBB公共库，确保各项目都可及时有效地获取标准模块，确保设计延续。建立标准化器件库，确保元器件、各单元接口、各零部件有统一标准规格，大幅减少差异性问题。软件平台化设计，核心代码安全可靠、代码复用节约资源，快速迭代。透过研发测试、场景测试、Diag验证、产品长测进行产品端到客户端的测试覆盖，保障产品质量及易用性。采用故障注入测试（FIT）方法，检验关键器件/接口/部件和固件，在各种可能的硬件和软件缺陷被激活时，产品的容错能力及可靠性，提升自主安全产品的可靠性及可维护性。

2.以问题为导向，开展共性问题或典型问题技术攻关，提升用户满意度

（二）运用智能化技术实现产品智能制造，实施高质量的目标管理，提升产品质量和生产效率

1.运用智能化技术实现自主安全产品智能制造，提升生产效率

2.实施质量目标管理，以问题为导向，持续提升产品质量

系统性制定质量指标体系。对比行业内产品质量指标，依据质量方针、从用户侧和公司内部两个维度设置质量指标，并对主要质量目标分解，构建系统性質量指标体系，层层签署年度绩效合约书。

3.实施3T标准化管理，开展各种质量活动

全面推行3T（TQM、TPM、TCM）管理模式，提高产品质量、设备效率和降低生产成本，如表1。

五、结语

时代在发展，科技在进步，对产品质量的重视程度也与日俱增，各大企业必须统筹运用质量方法、大力推动质量创新、始终坚持高质量发展，携手共进，共同促进质量的提升，坚决打造中国质量可靠先锋队，让中国质量享誉世界。