◎中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院 荊泉 楊雙進(jìn) 李京苑 王立煒

運(yùn)載火箭研制具有系統(tǒng)復(fù)雜度高、技術(shù)難度大、單點(diǎn)環(huán)節(jié)多、工作環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，技術(shù)復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)性突出，在研制過(guò)程中，如果不對(duì)其中的風(fēng)險(xiǎn)加以有效分析和控制，就有可能出現(xiàn)重大損失。因此，對(duì)運(yùn)載火箭的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的風(fēng)險(xiǎn)分析及控制具有重大的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

一、構(gòu)建技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制體系

相對(duì)歐美等具有較為先進(jìn)工業(yè)基礎(chǔ)的國(guó)家，我國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制體系的構(gòu)建要更為全面和系統(tǒng)，要將風(fēng)險(xiǎn)控制點(diǎn)延伸至材料、元器件等單元控制過(guò)程。這就需要通過(guò)創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，構(gòu)建技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制體系，解決運(yùn)載火箭技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的體系化控制和科學(xué)控制問(wèn)題。

1.總體思路

中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院建立運(yùn)載火箭技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制體系的總體思路是：以系統(tǒng)工程理論方法為指導(dǎo)，運(yùn)用系統(tǒng)工程理論、控制技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)、質(zhì)量可靠性技術(shù)等，探索確保型號(hào)成功的長(zhǎng)效機(jī)制，構(gòu)建以流程為牽引、以方法為核心、以組織為保障、以基礎(chǔ)為支撐的運(yùn)載火箭技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制體系，實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化和量化發(fā)展轉(zhuǎn)變，提升運(yùn)載火箭技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制能力與水平，從而滿足新形勢(shì)下運(yùn)載火箭“高可靠、高安全、高質(zhì)量”要求和高密度發(fā)射條件下質(zhì)量保證要求。

2.各子體系組成

一是技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制的流程體系。

研究院在系統(tǒng)總結(jié)建院以來(lái)運(yùn)載火箭技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)運(yùn)載火箭技術(shù)、工藝、試驗(yàn)三大研制流程進(jìn)行了量化梳理，將技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制的各項(xiàng)活動(dòng)融入運(yùn)載火箭研制各階段的技術(shù)活動(dòng)中，形成系統(tǒng)、科學(xué)、規(guī)范的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制流程體系，實(shí)現(xiàn)控制原理、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制和運(yùn)載火箭研制過(guò)程的有機(jī)結(jié)合，使產(chǎn)品研制過(guò)程的局部和整體都得到有效的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制。

二是技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制的技術(shù)體系。

結(jié)合我國(guó)運(yùn)載火箭研制特點(diǎn)和面臨的形勢(shì)，研究院主動(dòng)研究并應(yīng)用適合自身特點(diǎn)的且行之有效的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制方法，建立了覆蓋技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制過(guò)程、支撐技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制流程的技術(shù)體系。同時(shí)充分學(xué)習(xí)、借鑒并有效使用已有的各種技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制方法，結(jié)合工程研制特點(diǎn)進(jìn)行適用性研究和集成應(yīng)用，保證了技術(shù)方法的實(shí)用性和應(yīng)用結(jié)果的有效性。

三是技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制的組織體系。

研究院建立了型號(hào)、單位的矩陣式風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制，將各種可靠性、檢測(cè)專業(yè)中心納入型號(hào)研制流程；充分發(fā)揮型號(hào)跨建制的行政、技術(shù)兩條指揮線作用，充分利用專家資源。

四是技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制的基礎(chǔ)平臺(tái)。

研究院對(duì)50余年來(lái)運(yùn)載火箭研制的成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)提煉并形成知識(shí)積累，建立了完善的知識(shí)管理平臺(tái)，利用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制提供知識(shí)保障；充分發(fā)揮專業(yè)支撐機(jī)構(gòu)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制提供技術(shù)支撐。此外，綜合運(yùn)用信息化手段，建立基于流程、面向崗位的信息化平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng)，以提高技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制能力和手段。

技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制體系框架如圖1所示。

二、典型技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制方法

在運(yùn)載火箭技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制的實(shí)踐中，運(yùn)載火箭技術(shù)研究院不僅對(duì)一些通用的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制方法進(jìn)行了深化研究和應(yīng)用，同時(shí)也探索、研究出了一些適合自身特點(diǎn)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制方法，如飛行時(shí)序動(dòng)作分析與確認(rèn)、單點(diǎn)故障模式識(shí)別與控制、成功數(shù)據(jù)包絡(luò)分析與控制、測(cè)試覆蓋性分析與控制、試驗(yàn)充分性分析與控制、數(shù)據(jù)差異性分析與控制等。這些方法有的已在運(yùn)載火箭研制中廣泛使用，有的經(jīng)過(guò)某些運(yùn)載火箭項(xiàng)目的實(shí)踐已取得了良好的效果。

1.飛行時(shí)序動(dòng)作分析與確認(rèn)技術(shù)

飛行時(shí)序動(dòng)作分析與確認(rèn)技術(shù)按照邏輯推演和仿真原理，以飛行時(shí)序動(dòng)作為牽引，系統(tǒng)構(gòu)建涵蓋全系統(tǒng)、飛行全過(guò)程和飛行風(fēng)險(xiǎn)全要素的質(zhì)量保證鏈，從時(shí)域、空域和飛行動(dòng)作三個(gè)維度有效識(shí)別、追溯、控制技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，解決了多因素耦合效應(yīng)下風(fēng)險(xiǎn)傳遞路徑的有效識(shí)別與閉環(huán)控制問(wèn)題。

該技術(shù)以飛行成敗為聚焦點(diǎn)，將飛行程序和動(dòng)作按照飛行時(shí)序分解為各系統(tǒng)的飛行時(shí)段及動(dòng)作，并以每個(gè)飛行時(shí)序動(dòng)作為牽引，對(duì)其輸入條件、輸出結(jié)果、設(shè)計(jì)余量、環(huán)境及相關(guān)影響、試驗(yàn)驗(yàn)證或工程分析情況進(jìn)行系統(tǒng)梳理，分析各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)因素及其相互間的耦合效應(yīng)，將飛行風(fēng)險(xiǎn)因素分解為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和試驗(yàn)等環(huán)節(jié)的具體風(fēng)險(xiǎn)控制要求，在研制過(guò)程中逐步落實(shí)和保證，從而消除技術(shù)上可能存在的風(fēng)險(xiǎn)和隱患。

2.單點(diǎn)故障模式識(shí)別與控制技術(shù)

圖1 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制體系圖

單點(diǎn)故障是指會(huì)引起系統(tǒng)故障，而且沒(méi)有冗余或替代的操作程序作為補(bǔ)救的產(chǎn)品故障。單點(diǎn)一旦失效即導(dǎo)致任務(wù)失敗，保證單點(diǎn)不失效是技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制的重要工作目標(biāo)。國(guó)際通用的故障模式及影響分析技術(shù)（FMEA）是識(shí)別單點(diǎn)故障的有效技術(shù)，它以工作表的形式從單元逐級(jí)完成對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部所有單點(diǎn)故障模式的識(shí)別。但對(duì)運(yùn)載火箭來(lái)說(shuō)，由于系統(tǒng)復(fù)雜程度高、已有認(rèn)知模式有限，僅靠FMEA難以做到全面識(shí)別單點(diǎn)故障模式。

單點(diǎn)故障模式識(shí)別與控制技術(shù)將FMEA與故障樹分析（FTA）相結(jié)合，以運(yùn)載火箭發(fā)射、飛行任務(wù)為剖面，在FMEA已識(shí)別單點(diǎn)故障模式的基礎(chǔ)上，選取影響飛行成敗的災(zāi)難性、成敗型兩類故障進(jìn)一步開展FTA分析，按照從總體、分系統(tǒng)、單機(jī)直至單元的系統(tǒng)工作程序，找出一階最小割集，識(shí)別單點(diǎn)故障模式，最終匯總形成單點(diǎn)故障模式清單。

根據(jù)單點(diǎn)故障模式清單，對(duì)其所涉及的關(guān)鍵產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、過(guò)程三類關(guān)鍵特性進(jìn)行自上而下的逐級(jí)量化分解和自下而上的逐級(jí)量化閉環(huán)確認(rèn)，分析各種故障可能發(fā)生的原因，識(shí)別設(shè)計(jì)中的風(fēng)險(xiǎn)和薄弱環(huán)節(jié)，為制定應(yīng)對(duì)措施并實(shí)施改進(jìn)提供有效支持。該技術(shù)克服了單一技術(shù)的局限性，提高了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的全面性，并通過(guò)閉環(huán)控制消除單點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，解決了型號(hào)保證單點(diǎn)不失效的問(wèn)題。

例如，某運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)師對(duì)程序配電器進(jìn)行了單點(diǎn)故障模式分析，識(shí)別出原有“假定零位”的測(cè)試狀態(tài)可能漏掉一些影響成敗的故障模式，改用“真實(shí)零位”測(cè)試并對(duì)關(guān)鍵特性的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試檢查后，發(fā)現(xiàn)了程序配電器中簧片變形的隱患。而如果還沿用以往“假定零位”的測(cè)試將不能發(fā)現(xiàn)潛在隱患。

3.產(chǎn)品成功數(shù)據(jù)包絡(luò)分析與控制技術(shù)

產(chǎn)品成功數(shù)據(jù)包絡(luò)分析與控制技術(shù)以關(guān)鍵產(chǎn)品和特性為對(duì)象，對(duì)系統(tǒng)、分系統(tǒng)、單機(jī)直至單元間的關(guān)鍵特性傳遞關(guān)系和數(shù)據(jù)表征進(jìn)行量化處理；采集經(jīng)過(guò)飛行試驗(yàn)驗(yàn)證的若干子樣數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制技術(shù)確定數(shù)據(jù)的包絡(luò)范圍；按照環(huán)境數(shù)據(jù)體系、產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)體系、工藝數(shù)據(jù)體系、原材料等單元數(shù)據(jù)體系對(duì)關(guān)鍵參數(shù)差異性、離散性或波動(dòng)性進(jìn)行控制，從而判斷待評(píng)定產(chǎn)品的指標(biāo)實(shí)現(xiàn)值是否被邊界包絡(luò)；針對(duì)超出包絡(luò)范圍的關(guān)鍵參數(shù)開展分析工作，評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量和辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)施設(shè)計(jì)改進(jìn)和過(guò)程控制。

三、總體效果

中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院圍繞全面分析并有效控制運(yùn)載火箭技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，以系統(tǒng)工程理論為指導(dǎo)，將控制技術(shù)和風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)相結(jié)合，形成了較為系統(tǒng)、完善并適應(yīng)我國(guó)型號(hào)研制特點(diǎn)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制體系。特別是在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)集成應(yīng)用方面，既引進(jìn)、吸收了國(guó)外航天領(lǐng)域廣泛采用的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)，又針對(duì)我國(guó)型號(hào)研制實(shí)際情況對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行了適用性創(chuàng)新研究，同時(shí)還不斷總結(jié)和探索我國(guó)型號(hào)研制過(guò)程中形成的成功做法和經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新性地提出了多種有效的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)，促進(jìn)了我國(guó)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制的創(chuàng)新與發(fā)展。

以2010年和2011年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，研究院年度質(zhì)量問(wèn)題歸零完成率由93.75%提高到96.6%，單機(jī)平均故障率由0.03%下降到0.02%，質(zhì)量問(wèn)題歸零費(fèi)用大幅降低，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

盡管技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制已在運(yùn)載火箭研制中廣泛推廣應(yīng)用，并已經(jīng)取得了很多研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但由于技術(shù)和認(rèn)識(shí)上的原因，對(duì)運(yùn)載火箭研制進(jìn)行技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制還存在一些問(wèn)題，特別是對(duì)于技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)估的量化工作仍有待開展更深入的研究。