◎中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院物流中心 彭磊 熊盛陽(yáng) 官巖 林雄輝 陳朝杰

航天元器件差異化管理研究與實(shí)踐

◎中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院物流中心 彭磊 熊盛陽(yáng) 官巖 林雄輝 陳朝杰

為保證航天型號(hào)研制順利開(kāi)展，需要結(jié)合型號(hào)任務(wù)特點(diǎn)對(duì)元器件實(shí)行差異化管理，即劃分應(yīng)用等級(jí)。劃分的元器件應(yīng)用等級(jí)是在綜合評(píng)價(jià)元器件認(rèn)定、驗(yàn)證、供貨、使用、失效等多重因素的情況下予以確定，能夠有針對(duì)性地開(kāi)展元器件選用和質(zhì)量保證工作，提高工作效率，有效的控制研制成本，降低元器件使用風(fēng)險(xiǎn)。

隨著我國(guó)航天技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，航天型號(hào)產(chǎn)品不斷增多，研制周期縮短、成本壓縮，對(duì)元器件的選用需求也逐漸分化，傳統(tǒng)的元器件選用管理方法已不能滿(mǎn)足型號(hào)要求，對(duì)航天元器件的管理提出了新的挑戰(zhàn)。以往以產(chǎn)品固有可靠性表征形式——質(zhì)量等級(jí)為基本依據(jù)對(duì)元器件實(shí)施用戶(hù)方管理的模式，其指導(dǎo)性已下降。為規(guī)避選用風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)范元器件的選用管理，航天總體院應(yīng)在現(xiàn)有元器件質(zhì)量等級(jí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合型號(hào)需求實(shí)施差異化管理，即劃分元器件應(yīng)用等級(jí)，通過(guò)評(píng)價(jià)元器件認(rèn)定、驗(yàn)證、供貨、使用、失效等多重因素，可以確定元器件具體的應(yīng)用等級(jí)，有針對(duì)性地開(kāi)展元器件選用和質(zhì)量保證工作，以提高工作效率，有效的控制研制成本，降低元器件使用風(fēng)險(xiǎn)。

一、質(zhì)量等級(jí)規(guī)范化研究

質(zhì)量等級(jí)是反映元器件在生產(chǎn)、檢驗(yàn)和篩選過(guò)程中的質(zhì)量控制等級(jí)，是設(shè)計(jì)師選用、用戶(hù)質(zhì)量保證工作的重要信息項(xiàng)。設(shè)計(jì)師按照型號(hào)元器件質(zhì)量保證大綱的要求選用元器件，設(shè)計(jì)圖紙?jiān)骷鍐涡铚?zhǔn)確填報(bào)元器件質(zhì)量等級(jí)，并作為選用評(píng)審、電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)、質(zhì)量檢查確認(rèn)的依據(jù)。用戶(hù)實(shí)施的下廠監(jiān)制驗(yàn)收、到貨復(fù)驗(yàn)、超期管理等質(zhì)量保證措施，均需要按照元器件質(zhì)量等級(jí)開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)和審查相應(yīng)質(zhì)量證明文件。

1.規(guī)范質(zhì)量等級(jí)的目的

通過(guò)規(guī)范質(zhì)量等級(jí)，能夠達(dá)到以下3個(gè)目的:明確元器件所依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系;明確元器件具體質(zhì)量控制水平;明確總體院特殊要求的落實(shí)情況。

元器件所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)體系決定了元器件的生產(chǎn)狀況和固有可靠性。航天型號(hào)選用的進(jìn)口元器件以美軍標(biāo)、工業(yè)級(jí)為主，部分型號(hào)選用了少量的ESCC元器件;選用的國(guó)產(chǎn)元器件為國(guó)軍標(biāo)(包括企軍標(biāo))、“七專(zhuān)”體系。不同類(lèi)別的單機(jī)選用的元器件體系也有差異，新研關(guān)鍵單機(jī)主要選用美軍標(biāo)和國(guó)軍標(biāo)體系產(chǎn)品，成熟單機(jī)大量選用了工業(yè)級(jí)和“七專(zhuān)”體系產(chǎn)品，在役批產(chǎn)的單機(jī)仍在規(guī)模使用“七專(zhuān)”體系產(chǎn)品。通過(guò)規(guī)范質(zhì)量等級(jí)，可以更準(zhǔn)確地分析元器件使用情況，為開(kāi)展質(zhì)量提升、可靠性預(yù)計(jì)、質(zhì)量檢查確認(rèn)等工作提供有利的條件。

2.質(zhì)量等級(jí)規(guī)范化工作內(nèi)容

在規(guī)范質(zhì)量等級(jí)時(shí)，主要從4個(gè)維度劃分。按元器件來(lái)源不同，分為國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口;按生產(chǎn)線(xiàn)認(rèn)證和產(chǎn)品鑒定情況，分為不同體系下的國(guó)軍標(biāo)(GJB)/美軍標(biāo)(MIL)、企軍標(biāo)(QJB)/準(zhǔn)軍級(jí)(883)、“七專(zhuān)”(G)、企標(biāo)(QB)/工業(yè)級(jí)(IND);按產(chǎn)品考核水平，依據(jù)實(shí)際質(zhì)量保證等級(jí)或失效率等級(jí)劃分，如GJB(B)、QJB(JANTXV)等;附加航天特殊要求的國(guó)產(chǎn)元器件需要按航天質(zhì)量等級(jí)規(guī)定予以規(guī)范。

二、應(yīng)用等級(jí)確定原則

應(yīng)用等級(jí)是質(zhì)量等級(jí)在用戶(hù)方開(kāi)展元器件工作的表征形式，因此應(yīng)用等級(jí)首先是與元器件質(zhì)量等級(jí)相對(duì)應(yīng)，同時(shí)根據(jù)元器件的應(yīng)用成熟度、用戶(hù)方認(rèn)定結(jié)果、供貨使用情況等予以確定。

應(yīng)用等級(jí)設(shè)定為5級(jí):應(yīng)用等級(jí)1級(jí)的元器件為可獲得的最高可靠性的元器件，適用于關(guān)鍵任務(wù)或具有最高可靠性要求的工作場(chǎng)合;應(yīng)用等級(jí)2級(jí)的元器件為高可靠性的元器件，適用于具有高可靠要求的工作場(chǎng)合;應(yīng)用等級(jí)3級(jí)的元器件為較高可靠性的元器件，適用于可適當(dāng)放寬風(fēng)險(xiǎn)控制要求的工作場(chǎng)合;應(yīng)用等級(jí)4級(jí)的元器件為可靠性存在一定隱患的元器件，適用于應(yīng)用環(huán)境條件相對(duì)寬松的工作場(chǎng)合;應(yīng)用等級(jí)5級(jí)的元器件為可靠性存在較大隱患的元器件，除非采取必要的控制措施，否則不建議應(yīng)用于航天領(lǐng)域。

應(yīng)用等級(jí)的確定應(yīng)遵循以下原則:

一是應(yīng)用等級(jí)與規(guī)范的質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行對(duì)應(yīng)。而事實(shí)上，由于一直以來(lái)元器件質(zhì)量等級(jí)代碼的不規(guī)范，造成一些定義模糊的標(biāo)識(shí)大范圍的使用，導(dǎo)致元器件固有可靠性無(wú)法通過(guò)質(zhì)量等級(jí)準(zhǔn)確的予以反映，因此確定應(yīng)用等級(jí)的前提條件是根據(jù)元器件的固有技術(shù)狀態(tài)規(guī)范產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)。

二是有可證明的應(yīng)用經(jīng)歷。主要是指產(chǎn)品在型號(hào)中是否有成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，尤其是飛行試驗(yàn)經(jīng)歷。

三是有明確的元器件技術(shù)狀態(tài)。主要指產(chǎn)品的材料、工藝、結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵考核條件固化，能夠?yàn)橛脩?hù)方開(kāi)展元器件技術(shù)狀態(tài)評(píng)價(jià)提供足夠的信息。

四是有明確的技術(shù)狀態(tài)更改記錄。主要是指產(chǎn)品的材料、工藝、結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵考核條件是否發(fā)生變化，以便及時(shí)對(duì)技術(shù)狀態(tài)改變后的元器件應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行用戶(hù)方評(píng)估。

五是有明確的元器件鑒定(認(rèn)定)/評(píng)價(jià)結(jié)果。主要是指用戶(hù)方或用戶(hù)指定的第三方是否對(duì)元器件進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)與驗(yàn)證。

六是有明確的生產(chǎn)線(xiàn)狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果。主要是指元器件生產(chǎn)線(xiàn)是否經(jīng)過(guò)認(rèn)證并采取有效的管控措施，支持生產(chǎn)線(xiàn)的組織機(jī)構(gòu)是否穩(wěn)定。

七是有明確的供貨能力評(píng)價(jià)結(jié)果。主要是指用戶(hù)方對(duì)產(chǎn)品的供貨渠道、周期、價(jià)格、數(shù)量等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

三、應(yīng)用等級(jí)內(nèi)涵及使用條件

1.應(yīng)用等級(jí)的確定

依據(jù)應(yīng)用等級(jí)確定原則，首先需要建立應(yīng)用等級(jí)與質(zhì)量等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，按照5級(jí)應(yīng)用等級(jí)的定義，應(yīng)用等級(jí)與質(zhì)量等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 應(yīng)用等級(jí)與質(zhì)量等級(jí)對(duì)應(yīng)表

國(guó)產(chǎn)元器件應(yīng)用等級(jí)的最終確定還應(yīng)根據(jù)確定原則的第2～7條開(kāi)展評(píng)價(jià)工作后確定。應(yīng)用等級(jí)1級(jí)和2級(jí)需開(kāi)展應(yīng)用等級(jí)確定原則的第2～7條全部的評(píng)價(jià)工作并且通過(guò)評(píng)價(jià)，應(yīng)用等級(jí)3級(jí)需開(kāi)展應(yīng)用等級(jí)確定原則第2、3、4、6、7條的評(píng)價(jià)工作并且通過(guò)評(píng)價(jià)，應(yīng)用等級(jí)4級(jí)需開(kāi)展應(yīng)用等級(jí)確定原則第2、3、4、7條的評(píng)價(jià)工作并且通過(guò)評(píng)價(jià)，應(yīng)用等級(jí)5級(jí)產(chǎn)品屬于民用元器件，不建議在航天型號(hào)中正式應(yīng)用，需要時(shí)一般僅對(duì)供貨情況進(jìn)行調(diào)研評(píng)估，不予評(píng)價(jià)。

2.應(yīng)用等級(jí)的修正

當(dāng)元器件未通過(guò)評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)對(duì)應(yīng)用等級(jí)進(jìn)行調(diào)整，有以下情況的元器件，應(yīng)用等級(jí)下調(diào)一個(gè)等級(jí):未經(jīng)驗(yàn)證的新選用元器件;元器件技術(shù)狀態(tài)更改，采用了未經(jīng)驗(yàn)證的材料、結(jié)構(gòu)或工藝;采用落后工藝的元器件;采用具有可靠性隱患的結(jié)構(gòu)、工藝或材料;存在斷檔、停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的元器件;供貨不及時(shí)，交貨后服務(wù)保障能力差;元器件質(zhì)量問(wèn)題頻發(fā);組織機(jī)構(gòu)不穩(wěn)定，管理不善。

經(jīng)過(guò)充分的驗(yàn)證，元器件可靠性滿(mǎn)足型號(hào)使用要求，且無(wú)法獲得更高等級(jí)的元器件時(shí)，應(yīng)用等級(jí)可上調(diào)一個(gè)等級(jí)。

3.應(yīng)用等級(jí)的使用

應(yīng)用等級(jí)的主要作用是將元器件根據(jù)其使用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行層級(jí)劃分，以方便設(shè)計(jì)師選用以及開(kāi)展后續(xù)的質(zhì)量保證。

應(yīng)用等級(jí)在規(guī)范選用管理工作時(shí)，應(yīng)與型號(hào)系統(tǒng)以及應(yīng)用部位進(jìn)行對(duì)應(yīng)，按照任務(wù)要求可將航天型號(hào)分為4類(lèi):一類(lèi)(非常重要型號(hào))、二類(lèi)(比較重要型號(hào))、三類(lèi)(重要型號(hào))、四類(lèi)(常規(guī)型號(hào))，設(shè)備按關(guān)鍵程度和部位也分為4類(lèi):一類(lèi)(任務(wù)載體關(guān)鍵設(shè)備)、二類(lèi)(任務(wù)載體非關(guān)鍵設(shè)備及地面任務(wù)關(guān)鍵設(shè)備)、三類(lèi)(地面任務(wù)一般設(shè)備)、四類(lèi)(其它設(shè)備)。元器件應(yīng)用等級(jí)的選用要求見(jiàn)表2，中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院元器件選用目錄中應(yīng)明確元器件的應(yīng)用等級(jí)，具體型號(hào)的元器件應(yīng)用等級(jí)選用要求在各型號(hào)元器件質(zhì)量保證大綱中明確。

質(zhì)量保證工作應(yīng)按應(yīng)用等級(jí)對(duì)不同種類(lèi)元器件分別制定鑒定檢驗(yàn)、QCI(質(zhì)量一致性檢驗(yàn))、篩選試驗(yàn)等具體試驗(yàn)項(xiàng)目，并對(duì)相應(yīng)等級(jí)元器件的可靠性進(jìn)行考核。

4.工程案例

研究院對(duì)瓷介電容器實(shí)施了差異化管理，梳理當(dāng)前應(yīng)用的瓷介電容器的現(xiàn)狀如圖1所示。

瓷介電容器在型號(hào)中大量應(yīng)用，有豐富的應(yīng)用經(jīng)歷，技術(shù)狀態(tài)已固化且受控，附加了航天質(zhì)量保證技術(shù)條件，已通過(guò)二方或三方鑒定，生產(chǎn)線(xiàn)狀況穩(wěn)定，有持續(xù)供貨的能力。

表2 元器件應(yīng)用等級(jí)的選用要求

按應(yīng)用等級(jí)與質(zhì)量等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，瓷介電容器應(yīng)用等級(jí)分 為 1級(jí) [GJB(P)/K+、GJB(P)/K]、2級(jí) [QJB(M)/K+、QJB(M)/K、QJB/K]。根據(jù)應(yīng)用等級(jí)修正的8條原則對(duì)瓷介電容器進(jìn)行再評(píng)估，識(shí)別出質(zhì)量等級(jí)為QJB/K的瓷介電容器其內(nèi)部電極材料為鎳，鎳電極瓷介電容器在應(yīng)用過(guò)程中絕緣電阻值會(huì)有一定的下降，對(duì)使用帶來(lái)一定的可靠性隱患，符合“采用具有可靠性隱患的結(jié)構(gòu)、工藝或材料”的應(yīng)用等級(jí)下調(diào)條件，應(yīng)用等級(jí)下調(diào)一個(gè)等級(jí)，不建議在關(guān)鍵設(shè)備中使用，在一般設(shè)備中使用前需要開(kāi)展充分的驗(yàn)證，以保證絕緣電阻性能下降不影響任務(wù)的順利實(shí)施。

根據(jù)以上分析，瓷介電容器的應(yīng)用等級(jí)最終確定為1級(jí)[GJB(P)/K+、GJB(P)/K]、2 級(jí)[QJB(M)/K+、QJB(M)/K]、3 級(jí)[QJB/K]，關(guān)鍵任務(wù)型號(hào)的關(guān)鍵單機(jī)優(yōu)選1級(jí)，其它飛行控制設(shè)備至少選用2級(jí)，遙測(cè)設(shè)備和地面設(shè)備可選用3級(jí);1級(jí)和2級(jí)產(chǎn)品的質(zhì)量控制措施為附加航天元器件技術(shù)條件的國(guó)軍標(biāo)考核要求，3級(jí)產(chǎn)品的試驗(yàn)考核項(xiàng)目與1級(jí)、2級(jí)產(chǎn)品相同，但根據(jù)產(chǎn)品摸底試驗(yàn)結(jié)果，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，適當(dāng)放寬考核判據(jù)。

實(shí)施差異化管理是航天元器件的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)用等級(jí)是用戶(hù)方實(shí)現(xiàn)元器件差異化管理的核心措施及最終表現(xiàn)形式，通過(guò)劃分應(yīng)用等級(jí)，可以有針對(duì)性的對(duì)元器件開(kāi)展評(píng)估工作，元器件的固有可靠性和應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)能夠得到正確的體現(xiàn)，保證設(shè)計(jì)師系統(tǒng)在信息受限的情況下能夠正確地選擇符合要求的元器件，避免選用不當(dāng)給航天型號(hào)任務(wù)帶來(lái)不可預(yù)估的風(fēng)險(xiǎn)。