先期质量策划在民用航空制造业的应用探索

吴胜坤

（上海飞机制造有限公司，上海 200000）

1.先期质量策划

先期质量策划（APQP，Advanced Product Quality Planning）是一种结构化的方法，用来确定和制订确保产品使顾客满意所需的步骤。APQP在20世纪50年代提出，通用、福特和克莱斯勒在1994年6月合作编制并发布了汽车行业的第一个APQP手册。

APQP通过监控关键交付物的关键质量特性，可以提供有效的早期预警信号，从而促进产品的按时按质量交付。APQP的原理通过阶段、元素和交付物来定义。阶段代表了从概念到批量交付产品所采取的逻辑步骤，每一阶段的结束都有明确的输出（里程碑）。元素是指在特定阶段所需完成的活动。交付物是一个活动有效完成形成的有形证据[1]。APQP活动被分为5个阶段：（1）策划。收集项目输入并设定项目框架（产品和过程要求、关键行动人员、关键任务和时间计划）。（2）产品设计与开发。考虑所有已识别的要求和风险，进行产品设计与开发。（3）过程设计与开发。考虑所有已识别的要求和风险，进行制造和装配过程的设计与开发。（4）产品和过程确认。确认过程可以在要求的速率下生产特定的产品。（5）生产。减少波动，管理不合格，持续改进，并将经验教训反馈到新产品开发项目和APQP。

2.目前国内民机制造的现状

目前，中国民机制造业还处于起步阶段，与波音、空客等国际先进水平存在较大差距。究其原因，除了技术能力存在差距外，质量管理方面也存在短板，并没有采用系统的面向产品和过程开发的质量管理方法，基本还停留在通过发生的质量问题。总结经验教训，然后去完善产品的设计和工艺过程，在这种模式下质量人员往往扮演“救火队员”的角色，大量的精力都浪费在频繁处理质量问题上，而且在生产阶段暴露的质量问题往往会造成交付周期的不确定，引起客户的抱怨。

造成这一局面，在于飞机正式开展批量生产前缺少前期过程的策划和风险的分析，缺少面向产品和过程开发的质量管理要求，对于这些管理过程，没有明确的过程阶段和交付物。目前，前期策划工作的开展往往依赖于人的经验和领导的决策，没有统一的标准。因此，有必要结合民用飞机制造实际建立一套标准实践，去规范产品和开发过程中的质量管理要求，减少飞机进入批量制造后的质量问题数。

3.探索APQP在民机制造行业的应用

目前，APQP在民机制造行业的应用，国外空客及部分成品件供应商已有最佳实践，部分国内民机飞机制造行业的企业也探索如何在飞机制造过程中运用APQP方法，主要集中在零部件制造厂商。下面结合本人的从业经验介绍一下民机制造行业开展APQP工作的方法和要求。

3.1 形成总体的控制要求

根据APQP的阶段及输出物要求，结合飞机型号研制要求，先梳理形成符合自身公司特点的总体管控要求：

（1）前期准备阶段。作为生产制造方，根据设计的要求，策划形成飞机型号的总工艺方案，组建跨职能的APQP团队。（2）过程设计开发阶段。根据工艺总方案，面向分解后的各个部件开展过程的设计和开发。主要形成过程流程图、过程关键特性、控制计划、作业指导书等输出物。（3）产品与过程确认阶段。根据过程开发设计阶段的输出物进行试生产验证，并实施首件检验，确定无问题后进行生产批准。（4）批生产阶段。完成生产批准，进入飞机批生产阶段。主要流程如图1所示。同时，与主流程并行的是生产准备计划和生产准备评审，确保生产的必备资源配备到位。

图1 民用飞机APQP流程图

3.2 确定工艺总方案，组建跨职能APQP团队

该阶段主要确认飞机型号的工艺总方案，为后续开展APQP工作奠定基础，在该阶段工作中一般要确定飞机主要部件划分、全机装配流程图及供应商工作分工（即哪些工作需要外包）。同时，在该阶段要根据飞机部件的划分，组建对应的工作团队，一般包括团队负责人、工艺人员、质量人员、工装人员、采购人员等。团队根据部件划分，可分为三级团队，工作职责层层分解，团队可以参照图2所示一般民用飞机结构分解图组建，去完成后续的APQP工作，待全部团队均完成生产批准后，方可批准飞机进入批生产制造阶段[2]。

图2 一般民用飞机结构分解图

3.3 识别过程流程图

根据飞机部件及团队划分，开展过程的设计开发。首先根据部件确认各个部件的过程流程图，过程流程图应包括此装配/制造任务所需的所有工艺流程，从所需原材料/零部件的接收到将产品运输到下一步工位；其次过程流程图应内容详尽且能清楚和完整地描述制造产品所需的工艺。过程流程图编制的主要依据包括工程设计资料、物料清单、设计关键特性、材料/部件介绍等信息。过程流程图示例如表1所示。

表1 某型号飞机部件制造过程流程图（局部）

当影响生产的因素发生变化时，过程流程应进行修订更新，主要考虑的方面包括：工程更改；影响产品外形、功能和配合的工艺方法的更改；以工艺优化、生产提速为目的工艺流程变更等。

3.4 形成关重特性清单

针对以上步骤形成的过程流程图，可通过PFMEA（过程失效模式和影响分析）的方法确定最终的关重特性清单。PFMEA是一种结构化的方法，通过对过程中的潜在故障模式进行排序和记录，从而分析过程风险。PFMEA表中的编号要与过程流程图中的保持一致，面向每个具体过程/操作进行分析，可按以下内容进行分析。

（1）分析过程功能及要求—简要说明该工艺过程或工序的目的，以及过程的要求；（2）失效链分析—描述失效后对产品性能、加工工艺性能的影响，简要说明可能发生的不能满足本工序或下道工序的过程要求或工程设计所表现的缺陷，并依据可以纠正或控制的原则来描述潜在失效的发生原因，并按PFMEA“严重度分级标准”来定量评估失效后果的严重度；（3）分析现行过程控制—针对潜在失效起因/机理描述现行过程控制方法，并按“发生率分级标准”定量评估潜在失效起因/机理发生频度（OCC），按“可探测性分级标准”定量评估探测度（DET）；（4）确定行动优先权等级—综合发生频度和可探测度，最终确定对应的行动优先权（AP）等级；（5）过程优化—确定降低风险的措施并实施，并对措施结果进行评价；（6）输出过程关键特性—最终应输出过程关键特性，为控制计划的编制提供输入。PFMEA示例如表2所示。

表2 某过程步骤的PFMEA示例

3.5 编制质量控制计划

控制计划是连接制造过程步骤和关键检验及控制活动的书面描述，控制计划的意图是控制设计特性和过程变量以确保产品质量。控制计划的目标是记录用于产品和过程控制的方法，包括识别需要监控的产品特性和过程参数、运用的测量方法，以及样本大小、抽样频率及相关控制限，以确保减少波动和保持期望的质量水平。

控制计划为操作人员或检验人员提供正确控制过程、生产合格产品或装配件所需的信息。控制计划是一份不断变化的文件，应当在整个产品生命周期中随着测量方法与控制措施不断改进定期予以更新。此外，控制计划不能替代详细的操作规程和工艺指令。控制计划示例如表3所示。控制计划、PFMEA、过程流程图中对应的过程序号及过程内容是一致的，如发生更新，则3个表格中的内容均进行同步更新。

表3 某过程步骤的控制计划示例

3.6 试生产运行

为了确认预期用于批生产的所有生产过程都可以满足生产质量和顾客要求的速率，需要开展试生产运行。试生产运行中生产的产品将被用于为生产件批准程序（PPAP）的提交提供数据，试生产运行需在生产准备评审完成后开始实施。试生产过程的运行应在预期的生产地点和生产条件(经批准的工装、夹具、量具和工艺文件；经验收合格的工程指定的材料；经培训合格的操作人员等)下完成。

在试生产运行期间，应密切观察生产过程，收集数据和记录发现的问题。对于民用飞机而言，试生产运行对应的产品一般为研制批次产品，该阶段的飞机主要用于验证飞机的各项功能是否符合适航规章和设计的要求，并不交付客户运行。因此，对于生产制造方而言，也需利用该阶段制造的飞机，充分验证前期策划工作是否充分有效，比如过程流程图是否需要完善、PFMEA的分析是否合理、控制计划的方式是否适宜等，为后续首件检验、批量生产奠定基础。通过试生产运行确定最终的过程流程图、关注特性清单、控制计划、作业指导书等关键信息。

3.7 实施首件检验并进行生产批准

通过试生产运行确定各项关键因素，进行正式交付客户飞机的生产，并在该架飞机上实施首件检验。完成首件检验后，应将完成的首件检验报告以及前期形成的过程流程图、关键特性清单、控制计划等一并提交进行生产批准，完成批准后，飞机方可正式进入批生产阶段。

4.结语

质量管理均要遵循PDCA循环，即P策划、D实施、C检查、A改进。目前，民机制造企业的质量体系大多针对的是实施、检查和改进，策划阶段明显缺失，而策划又是最重要的一部分，但怎么策划、如何策划、策划什么在体系中并没有系统规定。通过实施先期质量策划工作，将民用飞机制造过程的质量管控由事后纠正转变为事前预防，各种问题、风险均在策划阶段进行充分评估，同时形成一个跨职能部门的项目团队，打破了部门间的壁垒，让质量要求在第一时间得到贯彻，提高了工作效率。