姜玉恒、趙積鵬、張 海、李立峰、田 瑜 /蘭州空間技術(shù)物理研究所

產(chǎn)品保證是在產(chǎn)品研制、生產(chǎn)全生命過程，為確保產(chǎn)品和服務(wù)能夠最終滿足用戶規(guī)定的要求所進行的一系列有計劃、有組織的技術(shù)和管理活動。產(chǎn)品保證源于20世紀80年代的歐美航天強國，目前國外已形成一套完善的產(chǎn)品保證機制。國內(nèi)產(chǎn)品保證工作始于20世紀90年代的航天系統(tǒng)，借鑒歐美經(jīng)驗，結(jié)合航天器研制經(jīng)驗和創(chuàng)新實踐，經(jīng)過10多年的不斷探索，逐步建立了宇航產(chǎn)品可信性保證模式，2012年，中國空間技術(shù)研究院發(fā)布了宇航型號產(chǎn)品保證通用要求，從產(chǎn)品保證管理、質(zhì)量、可靠性、安全性、空間環(huán)境適應(yīng)性、元器件、材料、工藝、軟件、地面支持設(shè)備保證等多方面全面準確地闡述了產(chǎn)品研制過程產(chǎn)品保證的方法和要求。2018年，研究院對宇航型號產(chǎn)品保證通用要求進行了修訂，新增生產(chǎn)階段產(chǎn)品保證管理方法，細化了航天器產(chǎn)品研制各階段產(chǎn)品保證要求。

產(chǎn)品保證工作的本質(zhì)是產(chǎn)品研制全生命周期的風(fēng)險管理和控制，即風(fēng)險管控，如何探尋一套完善的風(fēng)險管控流程，并針對性地建立完備的監(jiān)控機制，使得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提升，是產(chǎn)品保證人員不斷探索和追尋的真諦。

貯箱氣瓶產(chǎn)品作為衛(wèi)星動力系統(tǒng)的重要組成部分之一，主要作用是提供衛(wèi)星所需的燃料，一旦產(chǎn)品發(fā)生失效，將使整個衛(wèi)星失去動力。因此，筆者結(jié)合宇航推進系統(tǒng)貯箱氣瓶單機產(chǎn)品研制生產(chǎn)經(jīng)驗，對現(xiàn)階段貯箱氣瓶單機的產(chǎn)品保證工作方法提出建議，供從事相關(guān)業(yè)務(wù)的單位借鑒。

一、當(dāng)前宇航貯箱氣瓶產(chǎn)品保證工作存在的薄弱環(huán)節(jié)

為確保有效推進產(chǎn)品保證工作，結(jié)合宇航推進系統(tǒng)貯箱氣瓶單機產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程存在的薄弱環(huán)節(jié)，充分識別風(fēng)險，提出有效的解決措施，實現(xiàn)產(chǎn)品保證能力的全面提升。

1.質(zhì)量管理體系運行的有效性需進一步加強

研究院經(jīng)過20多年的不斷積累和摸索，已經(jīng)建立了完整的產(chǎn)品保證體系，規(guī)范型號產(chǎn)品的質(zhì)量保證工作。同時，質(zhì)量管理體系作為宇航型號產(chǎn)品保證能力建設(shè)的基石，各廠、所緊密結(jié)合GJB9001C-2017《質(zhì)量管理體系要求》換版工作，完成了新版質(zhì)量管理體系的建設(shè)，將產(chǎn)品保證工作融入新版體系，規(guī)范了型號產(chǎn)品的質(zhì)量保證流程。盡管宇航產(chǎn)品保證工作取得了一定的成績，但由于各廠、所承擔(dān)的型號任務(wù)較多，涉及的專業(yè)領(lǐng)域?qū)挿?，頂層通用質(zhì)量管理體系要求的崗位質(zhì)量職責(zé)落實的有效性欠佳，使得宇航產(chǎn)品保證工作落實存在一定的困難。

2.貯箱氣瓶單機產(chǎn)品保證通用產(chǎn)保要素規(guī)范需進一步細化

2018年，研究院修訂發(fā)布了宇航型號產(chǎn)品保證通用要求，建立了型號任務(wù)各階段的產(chǎn)品保證要求，同時，基于“風(fēng)險識別充分、措施落實有效”的原則，新增生產(chǎn)階段產(chǎn)品保證要求，以特性分析為切入點，將識別風(fēng)險的控制措施以“產(chǎn)品保證要素”的形式納入技術(shù)文件指導(dǎo)科研生產(chǎn)工作，并形成研究院航天器生產(chǎn)階段產(chǎn)品保證通用要素，包括電子產(chǎn)品、機構(gòu)產(chǎn)品、總裝、系統(tǒng)級測試、推進產(chǎn)品、微波產(chǎn)品、機電產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。由于貯箱氣瓶類產(chǎn)品型號規(guī)格較多，過程質(zhì)量控制形成的要素管控要求離散，通用要素判據(jù)量化難度較大，因此未形成壓力容器產(chǎn)品的通用產(chǎn)品保證要素標(biāo)準。

3.型號產(chǎn)品生產(chǎn)基線約束力需進一步提升

現(xiàn)階段，由于技術(shù)文件要素化、結(jié)構(gòu)化程度和編制水平的限制，單純靠技術(shù)文件覆蓋產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程全要素難度較大，而生產(chǎn)基線可以有效彌補技術(shù)文件覆蓋不足的問題，實現(xiàn)產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程“5M1E”要素的識別、固化及約束。目前，生產(chǎn)基線的建立基于重復(fù)“復(fù)制”已成功產(chǎn)品的基線狀態(tài)，對產(chǎn)品研制過程風(fēng)險的管控較弱，未能將產(chǎn)品研制過程風(fēng)險控制措施中“人、機、料、法、環(huán)、測”的潛在影響因素細化并融入生產(chǎn)基線，使其在產(chǎn)品研制中對風(fēng)險的預(yù)控能力不足。

二、貯箱氣瓶產(chǎn)品研制風(fēng)險管控方法

1.質(zhì)量體系建設(shè)與班組建設(shè)融合，有效落實各崗位質(zhì)量職責(zé)

GJB9001C-2017《質(zhì)量管理體系要求》于2017年7月正式實施，蘭州空間技術(shù)物理研究所于2018年9月發(fā)布新版體系文件，截至目前，質(zhì)量體系已正常運行2年時間，新版質(zhì)量管理體系基于“過程方法、PDCA與風(fēng)險思維”的核心概念建設(shè)，將產(chǎn)品保證工作融入質(zhì)量管理體系中，只有質(zhì)量管理體系有效運行，型號產(chǎn)品質(zhì)量才能得到保證。由此可見，型號產(chǎn)品質(zhì)量保證的關(guān)鍵在于各崗位質(zhì)量職責(zé)的落實。研究所從事科研生產(chǎn)的單位有12家，共承擔(dān)10大類型號產(chǎn)品的研制生產(chǎn)任務(wù)，包括“機、電、熱”單機產(chǎn)品、電推進系統(tǒng)產(chǎn)品和空間科學(xué)探測載荷等，不同專業(yè)領(lǐng)域存在差異性，因此各單位崗位的質(zhì)量職責(zé)也存在差異。為有效推動型號產(chǎn)品保證活動，質(zhì)量管理體系建設(shè)需以“班組建設(shè)”為著力點，細化分解研究所頂層通用質(zhì)量管理體系要求，形成設(shè)計、工藝、操作、管理等子體系、三層次和操作規(guī)范等文件，將質(zhì)量管理深入一線，真正做到“以崗定人、崗能匹配”，崗位質(zhì)量職責(zé)有效落地，實現(xiàn)質(zhì)量管理體系的本地化、產(chǎn)品保證工作接地氣，夯實產(chǎn)品保證基礎(chǔ)。

2.加速產(chǎn)品化的推進，逐步建立通用產(chǎn)保要素規(guī)范

近年來，我國宇航領(lǐng)域呈現(xiàn)多型號、小批量的快速發(fā)展趨勢，貯箱氣瓶產(chǎn)品作為宇航關(guān)鍵單機，同樣也面臨著高密度的研制任務(wù)，研究所宇航貯箱氣瓶產(chǎn)品研制生產(chǎn)的市場占有率達90%以上，這無疑對貯箱氣瓶的產(chǎn)品保證能力提出了更大的挑戰(zhàn)。

產(chǎn)品化是以成熟產(chǎn)品為對象，總結(jié)研制生產(chǎn)經(jīng)驗，梳理產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范，實現(xiàn)產(chǎn)品研制過程的通用化、系列化、模塊化，使產(chǎn)品保證推進工作簡化、規(guī)范、有效。

產(chǎn)品保證能力提升的關(guān)鍵在于風(fēng)險的管控，面對多類型的產(chǎn)品，如何建立貯箱氣瓶通用產(chǎn)品保證規(guī)范，使產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程的風(fēng)險管理條目化、集中化，開展產(chǎn)品化工作必然是不二之選。同時，貯箱氣瓶產(chǎn)品具有應(yīng)用型號廣泛、技術(shù)指標(biāo)單一、結(jié)構(gòu)相對獨立的天然優(yōu)勢，產(chǎn)品成熟度高，具備產(chǎn)品化工作建設(shè)的基礎(chǔ)。

貯箱氣瓶產(chǎn)品是典型的通用機械類產(chǎn)品，宇航領(lǐng)域涉及的貯箱氣瓶產(chǎn)品主要包括網(wǎng)式表面張力貯箱、板式表面張力貯箱、橡膠隔膜貯箱、金屬隔膜貯箱、異型金屬高壓氣瓶、復(fù)合材料氣瓶、全復(fù)合材料氣瓶，產(chǎn)品型譜如圖1所示。然而，產(chǎn)品型譜的構(gòu)建僅是產(chǎn)品化工作的基礎(chǔ)，由于產(chǎn)品規(guī)格多、技術(shù)指標(biāo)不統(tǒng)一等原因，依然面臨重復(fù)策劃、設(shè)計、驗證及過程管控等繁瑣工作，因此在后續(xù)產(chǎn)品化推進工作中，應(yīng)對標(biāo)國際專業(yè)先進水平，以“市場需求和技術(shù)發(fā)展”為牽引，統(tǒng)一貯箱氣瓶技術(shù)狀態(tài)，壓縮產(chǎn)品規(guī)格種類，實現(xiàn)零（部）組件的“三化”，梳理規(guī)整過程質(zhì)量管控要素，固化技術(shù)風(fēng)險管控措施，逐步健全貯箱氣瓶通用產(chǎn)品保證機制，提升產(chǎn)品保證能力。

圖1 宇航貯箱氣瓶產(chǎn)品型譜

現(xiàn)階段貯箱氣瓶產(chǎn)品通用產(chǎn)保要素規(guī)范的建設(shè)應(yīng)利用“包絡(luò)分析、聚點成面”的方法，逐步建立貯箱氣瓶產(chǎn)品通用產(chǎn)保要素規(guī)范，如圖2所示。首先，開展單個產(chǎn)品成功參數(shù)包絡(luò)匯總，固化單一產(chǎn)品風(fēng)險管控專用要素的判據(jù)；其次，以產(chǎn)品化為基礎(chǔ)，對同類型產(chǎn)品研制成功參數(shù)實現(xiàn)最小包絡(luò)，形成量化的風(fēng)險管控通用要素判據(jù)；最后，建立貯箱氣瓶產(chǎn)品研制成功包絡(luò)數(shù)據(jù)庫，規(guī)范貯箱氣瓶產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品保證工作。

圖2 貯箱氣瓶產(chǎn)品通用產(chǎn)保規(guī)范建立模式

3.風(fēng)險管控融入基線，提升基線的約束力

生產(chǎn)基線是指在產(chǎn)品工藝鑒定和產(chǎn)品鑒定完成后、首飛產(chǎn)品生產(chǎn)開始前，經(jīng)審查或評審確認、以產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)為基礎(chǔ)、用文件描述和規(guī)定產(chǎn)品生產(chǎn)狀態(tài)。目前，生產(chǎn)基線建立的核心是總結(jié)成功產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程有效管控工藝技術(shù)流程中各環(huán)節(jié)“5M1E”狀態(tài)的經(jīng)驗，將保證研制階段工藝鑒定、產(chǎn)品鑒定和同類型產(chǎn)品生產(chǎn)階段成功的“人、機、料、法、環(huán)、測”6個方面固化形成基線報告指導(dǎo)科研生產(chǎn)，包括人員能力、設(shè)備型號、材料清單、工藝方法、環(huán)境要求、檢測方法等要求。但是，在產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程中影響生產(chǎn)基線穩(wěn)定性的關(guān)鍵在于“5M1E”潛在風(fēng)險的管控，僅通過研制成功產(chǎn)品經(jīng)驗的復(fù)制，簡單地對“5M1E”進行設(shè)備型號、材料清單等宏觀約束，導(dǎo)致基線對產(chǎn)品質(zhì)量的約束能力偏弱。因此，六要素的管理應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品研制生產(chǎn)風(fēng)險實現(xiàn)“面→點”向“點→面”控制的轉(zhuǎn)變，形成“產(chǎn)保促建、基線約束”的管控模式，不斷完善生產(chǎn)基線的管控要求。以貯箱氣瓶電子束焊接設(shè)備風(fēng)險管控為例，如圖3所示，在基線報告中明確電子束焊接設(shè)備編號，針對設(shè)備提出“設(shè)備完好、檢定合格”等質(zhì)量管控措施，實際影響設(shè)備穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在陰極使用壽命，主要影響焊接參數(shù)的穩(wěn)定性、束流的穿透能力、焊縫最終合格率，且設(shè)備陰極的真正有效壽命遠低于設(shè)備檢定和完好周期，因此在設(shè)備管控方面應(yīng)從“風(fēng)險預(yù)防”的思路出發(fā)，細化控制措施，在確認設(shè)備完好、計量合格的同時將設(shè)備陰極使用壽命納入基線進行管控，有效提升生產(chǎn)基線對產(chǎn)品保證工作的約束力。

圖3 貯箱氣瓶電子束焊接設(shè)備風(fēng)險管控模式

宇航產(chǎn)品保證工作是推動產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定與可靠的有效途徑，目前，研究院已建立了全面產(chǎn)品保證體系，從設(shè)計開發(fā)、研制流程、過程管控等多個方面形成頂層的產(chǎn)品保證規(guī)范，實現(xiàn)產(chǎn)品保證工作由“面→點”的全面策劃和管控。結(jié)合貯箱氣瓶單機產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程產(chǎn)品保證要求落實情況，從質(zhì)量體系的有效落地、單機產(chǎn)品保證規(guī)范的完善、生產(chǎn)基線約束力的提升3個方面入手，充分識別產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程的風(fēng)險點，總結(jié)提煉經(jīng)驗教訓(xùn)，開展由“點→面”的產(chǎn)品保證通用要求的持續(xù)完善工作，真正實現(xiàn)風(fēng)險全面、有效的管控。產(chǎn)品保證工作只有通過“自上而下、自下而上”不斷的循環(huán)迭代，才能從根本上提高宇航產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性保證的整體水平，成為航天產(chǎn)品成功發(fā)射的堅強后盾。