浅析关键过程质量控制与管理

李丹、孙璐、李铁麟 /中国运载火箭技术研究院

关键过程质量控制源于关键件、重要件和关键工序的管理。1987 年颁布实施的《军工产品质量管理条例》和2010 年发布实施的《武器装备质量管理条例》规定了武器装备研制生产单位应当对产品的关键件或者关键特性、重要件或者重要特性、关键工序编制质量控制文件。GJB9001A-2001 质量管理体系要求首次提出关键过程概念，即对形成产品质量与可靠性起决定作用的过程。在航天发射高强密度的新形势下，型号质量管理更加侧重于对型号研制过程中的关键环节进行质量控制。

根据帕累托“关键少数、一般多数”法则，在质量管理中若能抓住举足轻重的少数关键重要因素，就可以起到事半功倍的效用。由于研制过程复杂和经济成本控制等方面的原因，企业不可能对产品研制过程进行同等级的监测，而只能对其中“关键的少数”进行监控来实现对研制过程的质量控制。因此，关键过程的有效控制是决定型号研制质量的重要基础。

近年来，型号发生的重大质量问题以及严重影响进度、成本的质量问题，都与研制关键过程的质量控制和管理不到位直接相关。关键过程的识别与控制能力，能够清晰地反映出企业对研制质量保证的认知层次和水平高低。对于航天型号研制，关键过程的控制更是关系到国家重大工程的顺利完成和研制人员的生命安全。只有充分认识到关键过程控制的重要性，开展全面有效的识别，对关键过程进行有效的监视和控制，才能够使型号研制质量控制管理水平迈上一个新台阶。

一、关键过程质量控制和管理方法

1.关键、重要产品和系统安全性设计

某型号转发器分路放大器曾出现无法加电问题，反映出电源供电安全性设计在控制措施和强制性检验等方面存在薄弱环节。某型号控制系统因受单粒子翻转而直接影响用户使用，反映出该系统产品在器件选用、电路设计、整机设计方面未从硬件、软件和容错设计等环节采取抗单粒子效应防护设计。

某型号某产品进行验收试验时，由于连接杆螺纹冲击强度不足，在滑块撞击作用下螺纹被剪断破坏。主要原因是没有对原材料的抗冲击性能提出要求，对设计关键特性识别不到位。某型号产品探伤时，发现有脱粘影像。主要原因是固化控温位置变化导致硫化温度降低，有效硫化时间缩短，粘接性能降低导致脱粘。没有认识到固化温度和产品内部温度之间的变化规律，没有认识到固化控温点位置变化会导致硫化温度降低，没有充分吃透低温硫化特性，对固化炉温度波动的影响认识不足，对工艺和过程关键特性识别与控制不到位。

关键、重要产品和系统安全性设计要按照开展安全性策划、编制安全性大纲、实施安全性设计与分析、进行安全性验证与评价、完成安全性评审的流程进行。安全性设计要实施量化控制，可以通过工作项目量化、设计要求量化、过程记录量化和结果评价量化来进行。关键、重要产品安全性设计应遵循一度故障可靠、二度故障安全的故障容限设计准则，保证关键、重要产品出现故障后能转入安全状态。应识别那些可能引起事件过早发生、错误发生、顺序混乱和其他假定超标发生的因素，确定安全性关键部位，评价各种危险的严重性、可能性，以确定影响设计安全性的异常情况并采取确保安全的有效措施，要保证不能出现安全性甚至是灾难性事故。总体及分系统应进行系统和分系统危险分析，确定系统的安全性关键环节，结合故障模式、影响与危害性分析（FMEA）将产品Ⅰ、Ⅱ类故障模式确定为故障危险源，形成系统危险分析表，在设计上采取安全性措施以及危险发生后的处置措施，将风险降低到可接受水平。针对总体及分系统软件、地面测试发控软件应开展软件危险分析，评价软件失效带来的影响和风险，形成软件危险分析表，在软件设计、操作上采取相应的安全性措施，消除危险或使风险得到控制。

2.I、Ⅱ类单点产品三类关键特性控制

某型号某产品进行验收试验时，由于连接杆螺纹冲击强度不足，在滑块撞击作用下螺纹被剪断破坏。主要原因是没有对原材料的抗冲击性能提出要求，对设计关键特性识别不到位。某型号产品探伤时，发现有脱粘影像。主要原因是固化控温位置变化导致硫化温度降低，有效硫化时间缩短，粘接性能降低导致脱粘。没有认识到固化温度和产品内部温度之间的变化规律，没有认识到固化控温点位置变化会导致硫化温度降低，没有充分吃透低温硫化特性，对固化炉温度波动的影响认识不足，对工艺和过程关键特性识别与控制不到位。

动力、火工品等产品的关键特性和不可检测控制已成为影响地面试验和发射任务成功的主要因素之一。反映出该类产品Ⅰ、Ⅱ类单点故障模式三类关键特性识别不充分、不可检测项目过程控制有效性不够，因此对关键、重要产品设计、工艺和过程三类关键特性要开展全面而有效的识别和控制。三类关键特性的识别首先是基于I、Ⅱ类单点故障模式分析结果所涉及的关键特性，还包括不可检测项目所确定的设计特性；用户提出的涉及本级产品的设计关键特性；对系统安全性有影响，不满足要求可导致人身伤亡或重大经济损失的产品特性；对保证完成其规定任务起关键作用的材料特性；技术指标或使用环境条件发生变化，历史上出现过质量问题以及产品改制过程的关键特性；首次使用的新技术、新工艺、新材料、新器件的关键特性；产品不可检测的设计关键特性；不可逆关键工序或破坏性验证时的关键特性。此外还包括对产品质量稳定性可能有危害的加工、装配、试验和检验过程；无法按照相关标准或设计技术文件要求进行检测的设计关键特性项目；在产品生产中加工难度大或质量不稳定的重要工序；过程的结果无法或不易在后续的检验或试验中进行直接检测的过程等。在对三类关键特性进行有效而充分识别的基础上，应细化、量化三类关键特性并结合强制检验点等措施实施Ⅰ、Ⅱ类单点产品关键过程控制。

某型号试验场浅层风超出设计工况，是由于对新试验场浅层风准确性重视不够，规律研究不透，对可能存在的风险辨识不够、分析不足，结构设计无法适应新的竖立风载，造成研制进度大大推迟。某型号阀门产品设计风险未得到充分辨识，设计裕度偏小，在常温条件下生产装配和相关地面试验不能验证低温工作环境下产品的真实性能，材料低温性能试验验证不够，导致产品验收交付合格率低，对型号研制造成严重影响。

3.地面试验和产品出厂交付试验过程控制

某型号在工作中某重要产品脱落，就是由于对环境条件认识不全面，试验边界不覆盖真实环境条件，试验强度考核不充分，连接结构设计强度不足所致。某产品通过高温老炼试验后仍出现主板器件失效质量问题，主要原因是高温老炼试验温度和时间与产品实际使用环境条件存在差异，试验条件不覆盖、试验验证不充分而导致。

地面试验是型号研制的关键过程。地面试验要形成试验策划书和试验实施方案并进行评审，试验结束后要形成试验报告并进行试验质量评审。试验策划要重点分析试验项目设置的系统性、充分性、合理性，要分析试验环境条件与产品实际使用环境条件的差异性，要分析试验极限工况的满足性、边界条件模拟的真实有效性、试验结果的预期有效性。试验实施方案要重点关注技术状态、试验状态、接口、参试仪器及设备、关键岗位、重要数据、人员及职责、试验记录、试验不合格项处置等方面。对试验可能出现反复的风险要进行充分的辨识，做好事前预防分析。要借鉴类似产品研制试验结果和理论分析，对试验环境条件进行修正。要分析产品状态差异可能对试验充分性的影响。要合理配置满足试验测试要求量程的传感器和采集记录、测试设备，确保试验采集数据的完整性和准确性。

4.技术风险分析与控制

某型号试验场浅层风超出设计工况，是由于对新试验场浅层风准确性重视不够，规律研究不透，对可能存在的风险辨识不够、分析不足，结构设计无法适应新的竖立风载，造成研制进度大大推迟。某型号阀门产品设计风险未得到充分辨识，设计裕度偏小，在常温条件下生产装配和相关地面试验不能验证低温工作环境下产品的真实性能，材料低温性能试验验证不够，导致产品验收交付合格率低，对型号研制造成严重影响。

型号研制技术风险控制极为关键。要分阶段开展风险策划、分析和评估，采用故障模式、影响与危害性分析（FMEA），故障树分析（FTA），概率风险评估（PRA），可靠性预计，设计裕度分析，潜通路分析，电磁兼容性分析，飞行时序动作分析，数据差异性、超差、临界影响分析，成功数据包络线分析，“十二新”分析，技术成熟度分析，测试覆盖性分析，试验充分性分析，质量问题归零及举一反三分析等方法开展技术风险识别与分析，形成风险综合评价矩阵和风险综合评级。在技术风险综合评价和明确高风险、中风险和低风险项目的基础上，对于潜在风险发生可能性较大或后果严重的技术风险项目，应作为危险项目彻底消除或采取改变、替代的方式规避风险，其他风险可通过钝化敏感因素等措施和方法，减少风险发生的可能性，把风险严重性降低到可接受水平。

量化控制是不断循环分析和综合的过程，经过分析和综合正确把握控制对象。量化控制是明确具体质量要求、实施过程量化记录、开展量化分析评价，形成量化反馈的工作机制。要遵循质量管理“零缺陷”和“第一次就把事情做对”的原则，按照量化控制的思路，细化分解航天相关规章制度和标准要求，识别关键过程和控制点，将关键过程的质量控制和管理做到需求量化、流程量化、工作要求量化、过程记录及数据管理量化，最终落实到表格化确认，形成型号研制数据包。

二、推进关键过程精细化质量控制和管理的启示与建议

1.强化规章制度和标准规范的落实

要特别关注航天新制定的质量规章制度，加强相关质量管理文件、标准的培训和理解，聚焦要求的落实和实施的有效性，扎扎实实地推进关键过程质量管理工作，切实提高航天型号质量保证能力。质量管理和监督部门要深入科研生产一线，对关键过程质量控制和管理中发现的问题进行思考和研究，既要注重对发现问题的处置，又要为防止类似问题重复发生而采取纠正措施，对相关问题及带来的启示进行提炼并汇编成册。

2.制定关键过程和单点故障产品三类关键特性标准

关键过程的识别与控制存在设计、工艺特性识别不清不全，特性识别后措施无效、闭合控制不到位等方面的问题。这与标准是普适性而非针对产品特点制定，指导性不强有关。要结合航天型号研制特点和产品特性，组织制定关键过程和关键、重要产品设计特性识别和控制方面的标准，比如发动机、火工品装配过程和产品制造三类关键特性识别与控制指南。便于按要素识别关键过程和关键、重要特性，降低不同人员认识不一致的弊端，更有效地做好关键过程的质量控制和管理。

3.持续改进和量化关键过程质量控制和管理

量化控制是不断循环分析和综合的过程，经过分析和综合正确把握控制对象。量化控制是明确具体质量要求、实施过程量化记录、开展量化分析评价，形成量化反馈的工作机制。要遵循质量管理“零缺陷”和“第一次就把事情做对”的原则，按照量化控制的思 路， 细 化分解航天相关规章制度和标准要求，识别关键过程和控制点，将关键过程的质量控制和管理做到需求量化、流程量化、工作要求量化、过程记录及数据管理量化，最终落实到表格化确认，形成型号研制数据包。

三、结束语

企业管理重在质量管理，质量管理重在研制关键过程质量控制与管理。研制关键过程质量控制与管理是一项系统性工程，是企业精细管理、强化管理、规范管理、科学管理的具体体现。当前航天科技工业迅猛发展，型号研制任务呈现高强密度态势，只有严格落实航天规章制度和标准规范，推进研制关键过程精细化质量控制与管理，才能适应高强密度发射与飞行试验任务的严峻挑战，才能为企业科研生产和经济发展提供强有力的保障。