航天产品技术风险及产品质量的量化管控
简秋丰 董宇 张婷婷 秦明芝 胡湜
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简秋丰 董宇 张婷婷 秦明芝 胡湜,. 航天产品技术风险及产品质量的量化管控[J]. 航空航天学报,20247. DOI:10.12721/ccn.2024.157057.
摘要: 航天型号是复杂的系统工程,研制的技术风险和质量问题是影响航天成品的关键因素。为此,上海空间电源研究所组织各型号研制队伍积极开展型号技术风险和产品质量可靠性量化控制工作策划,明确工作思路和工作项目,将技术风险和产品质量量化控制工作纳入全年科研生产工作计划,以确保各项技术风险和产品质量量化控制工作的落实。
关键词: 航天型号;技术;质量
DOI:10.12721/ccn.2024.157057
基金资助:

近年来,随着经济与科技高效快速的发展,我国航天事业也从起步迈入快速发展阶段,航天产品研制任务量也不断增加。飞速发展的航天事业不断带来令人瞩目的成就,但随之而来的是不断彰显的技术风险以及部分产品质量的问题,这些问题,在一定程度上增大了产品的风险,影响了任务的完成。

一 技术风险及其分类

关键技术风险:是指在型号研制中由于重大关键技术攻关不到位、预先研究不充分、新技术应用不成熟等相关因素而带来的技术风险。

设计质量风险:是指由设计质量方面的因素导致的技术风险。设计质量风险与设计过程及设计结果相关,包括方案设计不合理、设计错误、可靠性设计欠缺、设计接口不协调、测试覆盖性不全、状态更改控制不严、环境设计考虑不周、地面试验不充分、试验方案不合理等。

产品质量风险:是指由产品生产质量方面的因素导致的技术风险。产品质量风险与产品工艺、生产、装配、调试、检验、测试等过程及人、机、料、法、环等因素相关,包括工艺方案错误、工艺文件差错、元器件本质失效、原材料性能降低、生产过程失控、产品性能或尺寸超差、多余物、外购件失控等。

操作质量风险:是指由操作方面的因素导致的技术风险。操作质量风险与人员、工具、操作文件等相关,包括误操作、违规操作、操作规程不明确及错漏焊、错漏装、错漏检等。

二 技术风险管理工作流程

为全面控制复杂系统的技术风险,研究团队将系统工程理论、控制技术、风险管理模型应用于型号研制,提出并建立以流程为牵引、以技术为核心、以组织为保障、以基础为支撑的由三个子体系、一个基础平台构成的技术风险管理体系。

航天型号技术风险分析与控制工作贯穿各阶段,分阶段循环递进,一般工作流程如下:

1、制定型号技术风险分析与控制策划,明确技术风险分析与控制的目的、重点、方法和要求,以指导型号研制全过程技术风险分析与控制工作。

2、在型号产品研制过程中,通过采用故障模式及影响分析、单点失效分析、飞行时序分析及动作确认、测试覆盖性分析等方法,全面辨识技术风险项目。

3、针对辨识出的技术风险,逐项对其后果严重性、发生概率进行定性或定量分析,确定其风险等级。

4、根据风险等级,对技术风险项目进行排序。

5、针对识别出的不可接受风险,采取针对性的风险控制措施,消除风险或降低风险等级。

6、在型号研制转阶段及出厂前,单机、分系统、总体逐级回归分析,给出风险是否消除或降低到可接受水平的结论,并经过上一级单位确认、评审或审查。

三 量化控制的实施

 (一) 技术风险量化控制

根据航天科技集团《宇航型号技术风险分析和控制要求》和研究院《航天型号技术风险分析要求》,明确了技术风险分析与控制的相关概念,提出了关键技术风险、设计质量风险、产品质量风险和操作质量风险的“四维度”技术风险体系,规范了技术风险分析与控制的工作流程,明确了型号研制各阶段风险控制要求和量化评估要求,强调大型地面试验前要进行技术风险分析,并给出了风险分析报告模板,以更好地指导具体工作。

 (二) 产品质量量化控制

 1、设计要求量化控制

设计是型号产品研制的源头,是提高产品质量可靠性、控制技术风险的关键环节之一。多年来, 航天型号研制工作主要通过任务书、环境条件等形式传递总体对分系统、分系统对单机设计技术要求,通过图样、技术条件等形式传递设计对生产的技术要求。近年发生的一些质量问题暴露出在设计要求上还存在量化程度不够的问题,为此,总体部组织开展了相应工作,尤其是针对Ⅰ、Ⅱ类单点故障涉及的产品设置了设计关键特性,针对接口管控开展了接口数据表单(IDS)试点工作。

2、试验验证量化控制

试验验证量化控制过程包括环境适应性量化验证、设计裕度量化验证和可靠性指标量化验证。

环境适应性量化验证:在研产品除按常规开展力学环境鉴定试验外,还借成熟研制经验策划了环境安全余量试验,如在关键电子产品开展环境安全余量试验的要求,加大随机振动量级和温度上下限,以摸清关键产品对于力学环境、热环境的耐受极限。

设计裕度量化验证:对于影响产品可靠性的关键参数,必须留有适当的设计裕度,并经过充分的分析和验证。对关键特性的裕度要求做到100%分析和验证,在每发产品验收、出厂之前,对单机、分系统关键特性参数的设计裕度及鉴定试验的充分性100%进行分析和确认,并纳入出厂复查工作。

可靠性指标量化验证:为实现新研制型号各类产品的可靠性指标量化验证,对各级各类产品均提出了可靠性指标要求。充分借鉴以往型号的成功经验,通过可靠性增长试验实现增长和验证目的;对电源产品,分析其故障模式与故障机理、可靠性特征量及其分布类型,制定了各类产品可靠性验证方案。

3、生产操作量化控制

针对单机设计、工艺过程的关键环节,积极研究并应用强制检验点、量化螺栓拧紧力矩与防松、软件辅助管理等方法和手段,确保各项工作操作到位、确认到位。

4、测试对比量化控制

为有效控制型号飞行试验技术风险,研究团队各型号队伍对产品从制造、验收到测试的全过程关键数据进行比对分析,以有效发现超差、临界、超包络、跳变等异常情况,并及时采取控制措施。

四 总结

 通过对航天产品技术风险及产品质量的量化管控工作进行具体的研究,对航天产品生产及质量中存在的风险进行了分析,并根据存在的风险,提出思路及针对性的解决措施,通过这些措施可以有效控制和提升航天产品的质量,确保风险可控。

参考文献:

[1]王小静.航天型号技术风险及产品质量的量化管控[J].航天工业管理,2013:44-47.

[2]荆泉,王立炜,杨双进,等.运载火箭单点故障模式识别与控制[J].中国质量.2013(7):33-35.

[3]贾文英, 李丹, 许春来. 航天型号研制技术风险管理研究[J]. 质量探索, 2017(04):95-103.