/中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院

質(zhì)量問(wèn)題歸零管理是我國(guó)航天企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)的一項(xiàng)復(fù)雜流程，涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸?shù)确椒矫婷?，加之航天企業(yè)產(chǎn)品的復(fù)雜性，在歸零過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生海量信息，因此將航天企業(yè)質(zhì)量問(wèn)題歸零管理過(guò)程中產(chǎn)生的大量信息進(jìn)行行之有效的管理，對(duì)航天企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造以及歸零業(yè)務(wù)都有重要意義。該過(guò)程的本質(zhì)就是圍繞質(zhì)量問(wèn)題實(shí)例來(lái)規(guī)范整理信息，凝練知識(shí)，進(jìn)而構(gòu)建“經(jīng)驗(yàn)—案例”知識(shí)庫(kù)，通過(guò)知識(shí)共享與復(fù)用，達(dá)到對(duì)質(zhì)量問(wèn)題信息和工程經(jīng)驗(yàn)知識(shí)綜合利用的目的，真正做到“質(zhì)量問(wèn)題變財(cái)富”，其核心在于知識(shí)管理。

目前，知識(shí)管理已在質(zhì)量與可靠性領(lǐng)域得到了初步應(yīng)用。中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院的質(zhì)量與可靠性信息管理系統(tǒng)是一個(gè)依托AVIDM框架建立的面向全員、全過(guò)程、全系統(tǒng)的質(zhì)量信息管理系統(tǒng)，涉及到研究院型號(hào)研制“設(shè)計(jì)—生產(chǎn)—試驗(yàn)—產(chǎn)品交付”的各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，為航天可靠性知識(shí)管理的開(kāi)展提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

當(dāng)前，航天型號(hào)研制過(guò)程仍然存在不少質(zhì)量問(wèn)題，有些問(wèn)題還是重復(fù)性問(wèn)題，究其原因是現(xiàn)有的質(zhì)量與可靠性工作模式尚未從“救火型”向“預(yù)防型”轉(zhuǎn)變。截至目前，研究院尚未形成一種有效的可靠性知識(shí)管理方法，未能從知識(shí)管理的角度系統(tǒng)地對(duì)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)中隱藏的知識(shí)進(jìn)行再提煉，經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)中的知識(shí)沒(méi)有回到可靠性設(shè)計(jì)分析等質(zhì)量控制的源頭中。因此，筆者針對(duì)航天型號(hào)質(zhì)量問(wèn)題歸零信息，梳理了通用的可靠性知識(shí)管理方法，旨在規(guī)范航天型號(hào)可靠性知識(shí)管理流程，實(shí)現(xiàn)由質(zhì)量問(wèn)題數(shù)據(jù)到知識(shí)體系的構(gòu)建與應(yīng)用，進(jìn)而為運(yùn)載火箭和導(dǎo)彈武器可靠性設(shè)計(jì)、分析提供數(shù)據(jù)支持與知識(shí)支撐，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題數(shù)據(jù)的閉環(huán)應(yīng)用，規(guī)范航天產(chǎn)品研制過(guò)程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制。

一、基于質(zhì)量問(wèn)題的航天可靠性知識(shí)管理框架

可靠性知識(shí)是從產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題數(shù)據(jù)中逐層演化、提煉出來(lái)并得到驗(yàn)證的規(guī)律，產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題數(shù)據(jù)、質(zhì)量問(wèn)題信息與可靠性知識(shí)之間具有如圖1所示的關(guān)系。

圖1 質(zhì)量問(wèn)題數(shù)據(jù)、信息與可靠性知識(shí)的概念及演化關(guān)系

當(dāng)前，質(zhì)量管理活動(dòng)在產(chǎn)品過(guò)程維度向著制造、工藝乃至設(shè)計(jì)端延伸，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)維度從單一零部件向零件族中的類(lèi)似零件延伸，在組織維度向供應(yīng)鏈兩端延伸。隨著舉一反三工作的開(kāi)展，產(chǎn)品可靠性知識(shí)內(nèi)涵得到了極大豐富，形成了以質(zhì)量問(wèn)題案例為核心，案例知識(shí)與材料知識(shí)、工藝知識(shí)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)等廣泛關(guān)聯(lián)的多學(xué)科融合知識(shí)體系。為此，提出基于質(zhì)量問(wèn)題歸零信息的航天可靠性知識(shí)管理框架，如圖2所示。

根據(jù)圖2所示，可靠性知識(shí)管理起源于質(zhì)量問(wèn)題歸零，其是一個(gè)隱性知識(shí)顯性化的過(guò)程：技術(shù)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題復(fù)現(xiàn)，并提出最優(yōu)解決方案，該過(guò)程將技術(shù)人員對(duì)質(zhì)量問(wèn)題處理的隱性經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成了顯性的數(shù)據(jù)信息。質(zhì)量問(wèn)題歸零主要包括故障相關(guān)信息、原因相關(guān)信息、措施相關(guān)信息3類(lèi)信息。綜合這3類(lèi)信息，可形成2類(lèi)質(zhì)量問(wèn)題歸零知識(shí)：一個(gè)是由故障信息與原因信息組合得到的故障分析經(jīng)驗(yàn)知識(shí)；另一個(gè)是由故障信息、原因信息以及措施信息組合得到的故障處理經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。

圖2 基于質(zhì)量問(wèn)題的航天可靠性知識(shí)管理框架

基于故障分析經(jīng)驗(yàn)和故障處理經(jīng)驗(yàn)開(kāi)展可靠性知識(shí)提煉，建立故障模式庫(kù)與可靠性技術(shù)準(zhǔn)則庫(kù)，并使知識(shí)進(jìn)入共享狀態(tài)。知識(shí)檢索引擎通過(guò)語(yǔ)義擴(kuò)展、語(yǔ)義關(guān)聯(lián)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題描述信息的相似度匹配，設(shè)計(jì)人員通過(guò)知識(shí)檢索獲取想要的知識(shí)。知識(shí)檢索引擎通過(guò)語(yǔ)義關(guān)聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題描述信息的相似度匹配檢索，技術(shù)人員通過(guò)知識(shí)檢索引擎可以獲得其想要的知識(shí)。

質(zhì)量問(wèn)題歸零業(yè)務(wù)既是可靠性知識(shí)庫(kù)的支撐對(duì)象，也是可靠性知識(shí)庫(kù)的依托對(duì)象。在這個(gè)閉環(huán)過(guò)程中，知識(shí)庫(kù)自身也處于不斷更新的過(guò)程，從而保證質(zhì)量問(wèn)題知識(shí)庫(kù)的價(jià)值。

航天可靠性知識(shí)管理主要表現(xiàn)在對(duì)航天產(chǎn)品故障模式與可靠性技術(shù)準(zhǔn)則的提煉，而其提煉過(guò)程是將隱匿在質(zhì)量問(wèn)題歸零報(bào)告中的知識(shí)顯性化的過(guò)程中，根據(jù)可靠性知識(shí)管理框架，并結(jié)合研究院提出的新“五條”歸零原則，確定開(kāi)展的可靠性知識(shí)管理活動(dòng)包括知識(shí)分類(lèi)與采集、知識(shí)挖掘與提煉、知識(shí)共享與應(yīng)用。

二、航天可靠性知識(shí)管理過(guò)程

1.知識(shí)的分類(lèi)與采集

質(zhì)量問(wèn)題知識(shí)既包括現(xiàn)有的以文檔形式存在的顯性知識(shí)，也包含操作者、維修人員、領(lǐng)域?qū)＜业戎R(shí)擁有者頭腦中的隱性知識(shí)，其包括排查故障方面的非正式的技能、技巧、經(jīng)驗(yàn)以及主觀洞察力等，往往與特定的情境相關(guān)。

產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題歸零信息龐大而復(fù)雜，筆者從質(zhì)量問(wèn)題歸零過(guò)程出發(fā)，將產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題顯性知識(shí)主要集中于故障案例的描述，案例內(nèi)容主要包括：產(chǎn)品基本信息，問(wèn)題的描述（故障描述、模式識(shí)別、原因分析），解決方案（措施制定），反饋結(jié)果（措施評(píng)價(jià)、舉一反三），如圖3所示。

問(wèn)題的處理與解決通常是一個(gè)反復(fù)迭代的過(guò)程，始于對(duì)問(wèn)題情境和已知初始狀態(tài)的描述，其中情境包括質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、對(duì)象等要素；初始狀態(tài)包括可直接觀測(cè)或檢測(cè)到的現(xiàn)象。產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題分析的本質(zhì)是揭示各要素間的內(nèi)在聯(lián)系性和彼此制約關(guān)系，使不同階段的知識(shí)相互作用，在這個(gè)過(guò)程中蘊(yùn)含著經(jīng)驗(yàn)和人為判斷，以內(nèi)在認(rèn)知機(jī)理和實(shí)踐情境為主要輸出的隱性知識(shí)就蘊(yùn)含在這個(gè)復(fù)雜關(guān)系之中。

通過(guò)進(jìn)一步分析，質(zhì)量問(wèn)題的分析處理過(guò)程中至少包含2個(gè)層面的隱性知識(shí)：一是表層的隱性知識(shí)，這些知識(shí)是與具體質(zhì)量問(wèn)題相關(guān)的，包括問(wèn)題細(xì)節(jié)、故障特征等；二是深層的隱性知識(shí)，這些知識(shí)具有通用意義，如問(wèn)題解決過(guò)程中所包含的基本原理、規(guī)則與約束等。

2.知識(shí)的挖掘與提煉

由于航天型號(hào)產(chǎn)品的復(fù)雜性，如何從海量質(zhì)量問(wèn)題歸零數(shù)據(jù)中挖掘出潛在有用信息和知識(shí)，是知識(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的關(guān)鍵和核心步驟，知識(shí)挖掘是以人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)為技術(shù)基礎(chǔ)，發(fā)掘提取隱藏的預(yù)測(cè)性信息的有效途徑，知識(shí)挖掘提煉的知識(shí)類(lèi)型可以是總結(jié)性知識(shí)、關(guān)聯(lián)規(guī)則知識(shí)、分類(lèi)模型等。

圖3 質(zhì)量問(wèn)題歸零信息分類(lèi)與采集示意圖

知識(shí)挖掘主要是針對(duì)質(zhì)量問(wèn)題數(shù)據(jù)，分為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘以及準(zhǔn)則解釋與表達(dá)3個(gè)步驟，如圖4所示。

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。針對(duì)采集到的質(zhì)量問(wèn)題歸零信息存在大量噪聲及不完整等情況，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使之符合算法規(guī)范要求。該過(guò)程主要包括3個(gè)方面的工作：一是數(shù)據(jù)清理，針對(duì)原始質(zhì)量問(wèn)題記錄中存在的一些數(shù)據(jù)缺失情況，通過(guò)一定方法進(jìn)行數(shù)據(jù)填充；二是數(shù)據(jù)集成，針對(duì)多個(gè)屬性描述同一情境的數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題，如對(duì)機(jī)械斷裂的描述“斷裂”“開(kāi)裂”“破裂”等，通過(guò)相關(guān)性分析進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，降低冗余對(duì)挖掘結(jié)果帶來(lái)的嚴(yán)重誤導(dǎo)；三是數(shù)據(jù)變換，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合挖掘的形式，如采用分詞方法，在長(zhǎng)中文信息中提取有用信息。

關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘階段。關(guān)聯(lián)關(guān)系是用于描述不同質(zhì)量問(wèn)題記錄之間存在的相互依存、相互聯(lián)系，這種關(guān)系在很大程度上具有某些內(nèi)在含義，而這些含義有些具有直接聯(lián)系，有些是間接聯(lián)系，對(duì)這些內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行分析，形成一種判斷標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)便是關(guān)聯(lián)規(guī)則。通過(guò)充分識(shí)別質(zhì)量問(wèn)題與狀態(tài)信息之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，才能逐步建立正確完備的知識(shí)庫(kù)。

圖4 知識(shí)的挖掘與提煉

準(zhǔn)則提煉和表達(dá)階段?；谧R(shí)別的關(guān)聯(lián)規(guī)則，完善質(zhì)量問(wèn)題描述特征參數(shù)，建立質(zhì)量問(wèn)題、故障模式、故障原因、糾正與改進(jìn)措施的鏈接關(guān)系，進(jìn)而對(duì)故障知識(shí)庫(kù)進(jìn)行再分析，提煉出可靠性技術(shù)準(zhǔn)則與禁忌，并從設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)操作等方面對(duì)每一項(xiàng)技術(shù)禁忌與準(zhǔn)則按技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)歸納。對(duì)與產(chǎn)品層次和類(lèi)型關(guān)聯(lián)緊密的準(zhǔn)則，還需要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品類(lèi)型與技術(shù)類(lèi)準(zhǔn)則的組合，以確定適用于某類(lèi)產(chǎn)品的可靠性準(zhǔn)則。

3.知識(shí)的共享與應(yīng)用

知識(shí)管理最重要的目的是實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享與應(yīng)用，其核心是圍繞知識(shí)建模，以信息化手段實(shí)現(xiàn)知識(shí)的快速共享，輔助需要知識(shí)的人員及時(shí)利用知識(shí)解決問(wèn)題。

具體來(lái)說(shuō)，基于質(zhì)量問(wèn)題歸零信息的可靠性知識(shí)管理，對(duì)航天裝備全生命周期涉及故障的相關(guān)工作，尤其是設(shè)計(jì)、制造、保障工作起到輔助決策作用?？煽啃灾R(shí)的共享與應(yīng)用如圖5所示。

首先，根據(jù)物理存儲(chǔ)層需要存儲(chǔ)的屬性集合及屬性間的基本關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用知識(shí)建模技術(shù)實(shí)現(xiàn)知識(shí)表達(dá)，進(jìn)而根據(jù)知識(shí)應(yīng)用需求提取知識(shí)應(yīng)用技術(shù)要求；然后，進(jìn)行初步的技術(shù)選定，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的知識(shí)管理接口；最后，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的共享和應(yīng)用。

圖5 知識(shí)的共享與應(yīng)用示意圖

產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)、為可靠性設(shè)計(jì)提供依據(jù)與支撐。知識(shí)的共享與應(yīng)用中最為根本的應(yīng)用就是為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工、操作等改進(jìn)提供依據(jù)。通過(guò)將質(zhì)量問(wèn)題知識(shí)庫(kù)中積累的故障知識(shí)向設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)等部門(mén)進(jìn)行反饋，可以提供產(chǎn)品持續(xù)改進(jìn)的依據(jù)；對(duì)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的可靠性（故障）知識(shí)進(jìn)行提煉，可以形成可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，基于設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行產(chǎn)品的防差錯(cuò)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性不斷提升，可有效避免和預(yù)防故障的發(fā)生，進(jìn)而提高使用方的滿意度。

維修保障業(yè)務(wù)管理。在航天型號(hào)產(chǎn)品的維修保障工作中，故障知識(shí)的共享應(yīng)用可以輔助維修保障決策，對(duì)維修保障的計(jì)劃制定和業(yè)務(wù)操作提供支持作用。同時(shí)，質(zhì)量問(wèn)題知識(shí)的表達(dá)組織模型可提供標(biāo)準(zhǔn)的故障及相關(guān)信息的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)規(guī)范，每一次的維修保障業(yè)務(wù)處理過(guò)程都是質(zhì)量問(wèn)題知識(shí)積累的來(lái)源。

故障診斷與排故引導(dǎo)。知識(shí)的共享與應(yīng)用中最為核心和直接的應(yīng)用就是對(duì)故障的檢測(cè)、診斷、分析和處理，基于建立的故障知識(shí)庫(kù)，通過(guò)應(yīng)用故障案例知識(shí)提供對(duì)相似歷史案例、故障模式的檢索和展示，應(yīng)用故障診斷知識(shí)提供故障發(fā)生機(jī)理和傳播規(guī)律的分析與解釋?zhuān)峁┕收系膮⒖冀鉀Q方案，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)和返廠排故進(jìn)行輔助和引導(dǎo)。

保障資源優(yōu)化配置。通過(guò)對(duì)知識(shí)庫(kù)中的故障知識(shí)依據(jù)各種標(biāo)桿進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和邏輯推理等技術(shù)方法，可以挖掘出不同環(huán)境中裝備及其配套產(chǎn)品的故障規(guī)律等隱性知識(shí)，針對(duì)這些分析結(jié)果合理配置維修保障資源，可以有效提高質(zhì)量問(wèn)題處理效率，同時(shí)降低保障資源成本。

筆者針對(duì)航天產(chǎn)品“常見(jiàn)病、多發(fā)病”共性質(zhì)量問(wèn)題頻發(fā)的現(xiàn)象，并結(jié)合目前質(zhì)量問(wèn)題數(shù)據(jù)再分析、再利用不足的問(wèn)題，從質(zhì)量問(wèn)題歸零信息的再利用角度提出了航天可靠性知識(shí)管理新模式。相關(guān)研究成果可面向航天型號(hào)研制過(guò)程，提升質(zhì)量問(wèn)題數(shù)據(jù)的再分析、再利用，促進(jìn)全院可靠性知識(shí)識(shí)別、提煉與表達(dá)，進(jìn)一步提高研究院知識(shí)管理水平，構(gòu)建知識(shí)共享機(jī)制，為科學(xué)開(kāi)展型號(hào)可靠性設(shè)計(jì)、分析提供支撐，促進(jìn)質(zhì)量與可靠性工作模式從“救火型”向“預(yù)防型”轉(zhuǎn)變。