摘要：風洞實驗室、環(huán)境實驗室、高空模擬試驗臺等試驗設施項目在建設過程中，因其大型、非標準化、功能集成等特點，需要采取符合項目建設特點的質(zhì)量管控策略。本文從高空模擬試驗臺的建造出發(fā)，分析大型非標集成試驗設施項目建設特點及其質(zhì)量管理需求以及質(zhì)量控制面臨的挑戰(zhàn)，并綜合項目建設質(zhì)量管理理論，探討大型非標集成試驗設施項目建設的質(zhì)量控制策略，強調(diào)質(zhì)量控制并對項目建設方案評估，從微觀上和宏觀上提升質(zhì)量風險防控能力。

關(guān)鍵詞：非標集成；設施；項目；質(zhì)量管理；質(zhì)量控制

DOI：10.12433/zgkjtz.20240909

大型非標集成試驗設施在高精技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新、科學研究以及人才培養(yǎng)等方面發(fā)揮重要作用。大型非標實驗設施因其特殊的試驗功能需求、獨特的試驗設施、集成的試驗平臺設計，以及超大的試驗設施規(guī)模、高質(zhì)量的試驗條件建設要求等，對試驗設施項目設計與建設質(zhì)量要求極高。大型非標集成類試驗設施項目設計與建設基于建設要求，采取科學的質(zhì)量管理辦法，基于質(zhì)量計劃、過程控制、質(zhì)量持續(xù)優(yōu)化的良性循環(huán)，確保項目建設質(zhì)量。

一、大型非標集成實驗設施項目建設概述

以高空艙及高空模擬試驗臺建設項目為例，高空艙是發(fā)動機高空模擬試驗臺的主體核心設備，需要模擬出飛行條件下發(fā)動機進口空氣的壓力、溫度、流量等環(huán)境條件，以及發(fā)動機噴口排氣環(huán)境壓力條件等，其建設內(nèi)容包括設備和管線安裝基礎工程、設備廠房、進氣前室、實驗艙、滅火系統(tǒng)、冷卻通風系統(tǒng)、溫度與壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、發(fā)動機滑油壓力補給系統(tǒng)、艙內(nèi)泄漏系統(tǒng)、通信聯(lián)絡、艙內(nèi)照明及監(jiān)視系統(tǒng)、排氣冷卻器、常規(guī)測量系統(tǒng)以及動態(tài)參數(shù)系統(tǒng)等諸多組成部分。

高空艙主要用于發(fā)動機設計定型考核試驗、高度－速度性能試驗、飛行器使用范圍邊界工作性能試驗、風車狀態(tài)工作性能試驗、循環(huán)試驗和工作壽命考核試驗、過渡狀態(tài)發(fā)動機性能確定試驗、規(guī)定高空條件下啟動和遭遇啟動試驗、規(guī)定氣候條件下的啟動性能試驗、發(fā)動機進口流場畸變試驗、環(huán)境和吞吐類部分試驗、科學研究原型試驗、加力燃燒室高空模擬調(diào)試試驗、核心機全工況試驗等功能，其實驗功能具有極大的試驗兼容性要求。

高空艙主體結(jié)構(gòu)制造完成后，在艙內(nèi)安裝加溫配件、儀表設備、系統(tǒng)電控等輔助測試設施設備。高空艙高模試驗臺由封頭、艙體、合頁組建、艙門組建和試驗平臺組成，制造關(guān)鍵工序如圖1所示。試驗平臺安裝設備結(jié)構(gòu)復雜、體量大、安裝精度要求高，對艙體的密封性要求高，存在大量的焊接工裝以及試驗平臺表面處理等工作。這要求安裝人員進行科學合理的施工與裝配規(guī)劃，注重施工過程中的施工質(zhì)量及試驗平臺各組成部分之間安裝時序協(xié)調(diào)性以及安裝及調(diào)試質(zhì)量檢驗檢測的便捷與可靠性等。

二、大型非標集成實驗設施項目建設特點及質(zhì)量管理特點

大型非標類試驗設施項目，如風洞實驗室、國家級的高空艙、航空發(fā)動機試驗平臺等環(huán)境實驗室設施的建設，基于對大型、高精密、高復雜性、高技術(shù)要求設備的研發(fā)和生產(chǎn)試驗需求，在試驗設施設計與建設方面有較高的技術(shù)和質(zhì)量要求。大型非標集成實驗設施建設包括實驗空間的建設，配套設施的安裝以及設備、儀器的安裝等內(nèi)容，其項目建設具有以下特點。

（一）高技術(shù)性

由于大型非標集成試驗設施項目具有高技術(shù)、高精密性、高復雜性產(chǎn)品或設備的研發(fā)與生產(chǎn)任務，與標準實驗室相比，對實驗室條件的要求有著更高難度、更高技術(shù)性和更高精密性等特殊要求。實驗室建設涉及更多航空、航天、精密電子、特殊和極端環(huán)境條件塑造等諸多方面。以航空發(fā)動機平臺建設為例，其融合航空發(fā)動機領域以及當代數(shù)學、物理、電氣、機械、計算機科學等學科領域知識和文化。在空間設計、材料選擇、設備布局規(guī)劃、機電安裝與調(diào)試等方面有較高的技術(shù)性和質(zhì)量要求，需要專業(yè)的技術(shù)人才和豐富的建設經(jīng)驗支持項目建設。

（二）高成本

大型非標集成試驗設施建設資源投入大、項目建設周期長、建設任務繁重、艱巨的系統(tǒng)工程，建設規(guī)模大且是非標準化建設，具有特殊的材料、工藝、技術(shù)要求，對建設人員技術(shù)能力的高要求以及對試驗空間環(huán)境的極端要求等，勢必帶來更高的建設成本。同時，設備采購以及對實驗室空間的特殊化改造以及長期的日常運行與維護保養(yǎng)等也需要足夠的資金支持。相關(guān)統(tǒng)計顯示，航空發(fā)動機研發(fā)投入總經(jīng)費中有一半的資金投入用于研發(fā)試驗。大型非標集成實驗設施建設必須按需建造，合理設計與規(guī)劃，在建造過程中確保設計與施工質(zhì)量，達到建設技術(shù)要求，避免因質(zhì)量問題等帶來較大的經(jīng)濟損失。

（三）高試驗條件要求

實驗室作為產(chǎn)品及其零部件研發(fā)與測試的重要空間場所，實驗室的質(zhì)量標準與試驗對象的技術(shù)性有較大的正向關(guān)聯(lián)性。大型非標集成實驗室因試驗對象、試驗環(huán)境、試驗功能等的高要求，必須確保實驗室建設符合試驗工作開展所必需的試驗條件。以航空發(fā)動機試驗平臺為例，因航空發(fā)動機系統(tǒng)的技術(shù)復雜性、高性能要求及其應用在飛機產(chǎn)品上對發(fā)動機安全性、可靠性、穩(wěn)定性等，研發(fā)項目需要投入大量的試驗，對試驗條件塑造、試驗數(shù)據(jù)可靠性、精準性、試驗數(shù)據(jù)量、試驗誤差等有較高要求。為確保試驗設施能夠達到試驗運行條件和標準要求，必須確保試驗平臺建設的質(zhì)量符合要求。

（四）定制性

因試驗設施的體量、對空間環(huán)境條件的要求，設施設備的采購必須采用定制方式設計與規(guī)劃。定制型的工程結(jié)構(gòu)很可能面臨技術(shù)、質(zhì)量、安全等方面未經(jīng)驗證或無法驗證的情況，基于理論研究、計算機輔助設計、比例模型分析以及結(jié)合實際施工建設驗證等多元化的設計與建設過程，留有足夠的調(diào)試和調(diào)整的時間、資源、成本等，以確保項目建設能夠達成技術(shù)質(zhì)量要求。

（五）集成性

為更為精確地模擬真實環(huán)境條件，建構(gòu)更為多元化的試驗條件要素，大型非標集成試驗設施項目所構(gòu)筑的試驗條件往往是多維度且具有動態(tài)增量的，對試驗空間、試驗設備等需要進行集成的設計規(guī)劃。在試驗設施項目設計與建設過程中，綜合考慮試驗需求、實驗室條件建設技術(shù)要求、建設成本、不同試驗條件以及試驗條件變化之間的相互關(guān)系、切換條件等，需要系統(tǒng)地圍繞試驗需求與目標進行科學的設計和系統(tǒng)的建設規(guī)劃。在項目建設過程中，基于建設實際以及試驗條件變化要求，加強項目施工質(zhì)量控制。

三、大型非標集成設施項目建設質(zhì)量管理特性與邏輯

（一）項目質(zhì)量特性

大型非標集成試驗設施建設項目作為一種特殊的產(chǎn)品形態(tài)，要求項目質(zhì)量具有一定的實用性、耐久性、安全性、可靠性、經(jīng)濟性以及與環(huán)境的協(xié)調(diào)性。其質(zhì)量特性要求試驗設施在理化性能、結(jié)構(gòu)性能、使用性能以及外觀性能等方面滿足日后的各種試驗需求；在使用壽命方面，要求項目竣工后具有合理的使用生命周期；在安全性和可靠性方面，保證工程結(jié)構(gòu)具有一定的結(jié)構(gòu)安全度以及抗震、耐火、防火、抗輻射、抗爆炸波等能力，確保在一定條件下人身安全；在經(jīng)濟性方面，要求試驗設施在建設與使用的全生命周期中，具有相對科學和合理的設計、施工與使用成本；同時，確保試驗設施建設與使用過程中，與周圍生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟環(huán)境具有較好的協(xié)調(diào)性，有益于可持續(xù)發(fā)展。

（二）項目質(zhì)量管理邏輯

項目質(zhì)量的形成于可行性調(diào)研分析與決策、設計研發(fā)、生產(chǎn)制造、施工建設、階段驗收以及竣工收尾等各個階段，受到人、機、料等諸多因素影響。因影響項目質(zhì)量的因素較多，影響因素存在偶然性和必然性，且質(zhì)量具有制約性、變異性和評價方法特殊性等特點，現(xiàn)代項目質(zhì)量管理基于項目建設特點，運用適合的項目質(zhì)量管理理論，在基于全過程、全要素、系統(tǒng)的質(zhì)量管理的同時，具有質(zhì)量風險意識，基于項目建設運行全過程，著重全面科學的質(zhì)量規(guī)劃與質(zhì)量風險防范，通過預防性的質(zhì)量控制策略確保項目質(zhì)量。

大型非標集成試驗設施項目建設質(zhì)量管理同樣遵循以質(zhì)量需求為關(guān)注點，注重領導作用、關(guān)系管理、全員參與以及持續(xù)改進和循證決策的質(zhì)量管理原則，基于大型非標集成試驗設施項目特點，充分建構(gòu)基于系統(tǒng)原理、PDCA原理、全面質(zhì)量管理原理、質(zhì)量控制原理、質(zhì)量保證原理、合格控制原理以及監(jiān)督原理等的質(zhì)量管理體系。基于項目建設過程，通過規(guī)劃質(zhì)量管理、質(zhì)量保證體系建設以及質(zhì)量控制達成質(zhì)量管理目標。

四、大型非標集成實驗設施項目建設質(zhì)量管理主要挑戰(zhàn)

（一）質(zhì)量管理目標的科學性有待提高

由于大型非標集成試驗設施的非標準化、功能集成等特點，項目質(zhì)量管理具有極強的獨特性，缺乏標準化的質(zhì)量管理模型和經(jīng)驗。每個試驗設施項目的建設都需要基于項目試驗需求、相關(guān)試驗條件建構(gòu)特點、所需的技術(shù)條件等，詳細而充分地分析人機料法環(huán)測等質(zhì)量影響因素以及可能帶來的質(zhì)量后果，建構(gòu)科學全面的質(zhì)量管理目標。但因缺乏技術(shù)經(jīng)驗參考、缺乏標準化的質(zhì)量標準依據(jù)，很難建構(gòu)全面而科學的質(zhì)量管理規(guī)劃。建設單位需要更為科學的質(zhì)量規(guī)劃方法抓住關(guān)鍵質(zhì)量管理要點，建構(gòu)高效的質(zhì)量控制策略。

（二）質(zhì)量控制系統(tǒng)性不強

由于大型非標集成試驗設施建設技術(shù)復雜、建設安裝工序多，對材料、工藝往往有特殊的要求，質(zhì)量標準的判斷往往需要在工序前后銜接間進行校驗、檢測等，以確保安裝空間、位置等準確無誤，而且需要部分定制化、大型的、需要拆解為多個零部件進行生產(chǎn)加工和組裝。在試驗設施生產(chǎn)加工與安裝施工中，如果對項目安裝與建設沒有充分且系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)認知，很容易發(fā)生工序、精度、匹配等細節(jié)上的施工安裝問題。因此，建設人員必須充分了解部件生產(chǎn)加工與整個試驗平臺的關(guān)系、安裝工序間的項目參考作用等，通過工序間的科學銜接以及協(xié)同作業(yè)提升安裝質(zhì)量。

（三） 缺乏基于風險防控意識的質(zhì)量控制

從宏觀角度分析，質(zhì)量管理通過科學的事前規(guī)劃、有效的事中控制以及嚴格的事后檢查而實現(xiàn)項目建設質(zhì)量目標。事前詳盡的質(zhì)量規(guī)劃是基于項目所面臨的要素層級、關(guān)系層級等的各種質(zhì)量風險問題、可能發(fā)生的影響程度進而采取有效的防范措施，以確保建設質(zhì)量，通過預防性策略確保質(zhì)量要求。但在實際的建設過程中，由于大型非標集成設施項目的技術(shù)性要求較高，風險問題難以預測，以及工程技術(shù)人員的技術(shù)能力有限、防控思想意識不足等原因，一般基于質(zhì)量問題導向的質(zhì)量管控，缺乏基于風險防控意識的質(zhì)量控制。

（四） 設計與建造協(xié)調(diào)性不足

大型非標集成實驗設施項目，需要具有足夠多元知識結(jié)構(gòu)的專業(yè)人才對試驗設施進行非標準、根據(jù)試驗需求的設計創(chuàng)新以及定制化的加工與安裝，設計合理性和科學性支持生產(chǎn)加工與安裝建設。施工人員必須具有主動的科研精神和足夠的知識與經(jīng)驗遷移能力預估可能的質(zhì)量結(jié)果，并采取有效的質(zhì)量風險防范策略。

五、大型非標集成實驗設施項目建設質(zhì)量控制策略

基于大型非標集成試驗設施的項目建設設計特點以及面臨的質(zhì)量管控問題，需要采取有效的質(zhì)量控制策略。

（一）科學評估項目建設方案

試驗設施設計的可行性是項目建造的前提。由于非標集成試驗設施設計上的非標準化和多功能集成特點，設計方案的可行性直接關(guān)系后期項目設備設施加工制造和安裝質(zhì)量。為提升設計方案的可行性、可靠性，需要組織項目設計、建設、質(zhì)量管理等方面的專家對可行性進行詳細分析和科學評估，充分運用比例模型、計算機輔助分析工具以及專家經(jīng)驗等對技術(shù)要點、重點進行詳細分析與判斷。進而基于項目特點制定詳細而明確的質(zhì)量目標與標準，規(guī)劃質(zhì)量保證措施，組建質(zhì)量管理組織，安排質(zhì)量審計工作。

（二）微觀上注重基于構(gòu)件關(guān)系的匹配安裝

基于建造、生產(chǎn)與安裝能力，大型非標集成試驗設施的建造需要被拆解成各個子系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)件等進行生產(chǎn)制造，并通過組裝完成整個試驗設施的建造過程。為提升裝配精度，需要從系統(tǒng)的角度，充分考慮結(jié)構(gòu)件之間的關(guān)系，借用彼此間的空間定位達成精度匹配；充分考慮結(jié)構(gòu)件在裝配整體上的加工精度要求，注重各類非標準零部件的加工工藝和加工精細度管理；對于無法準確定位的開孔等問題，使用輔助樣板進行定位。通過基于構(gòu)件關(guān)系的匹配安裝提升裝配質(zhì)量，確保整體安裝質(zhì)量。

（三）宏觀上注重質(zhì)量風險防控能力的提升

大型非標集成試驗設施因技術(shù)的創(chuàng)新性，在設計與建造上存在更多的未知風險。為降低發(fā)生質(zhì)量問題的風險，需要采取多元化的風險防控措施。

首先，加強設計團隊與建設團隊之間的溝通，從設計、建造、質(zhì)量控制等不同角度創(chuàng)新加工工藝，選擇能夠保證質(zhì)量的工藝技術(shù)方案；其次，通過管理的渠道，明確的質(zhì)量責任、積極的推動激勵、文化建設等，提升設計與建設人員注重工藝、工序質(zhì)量，主動發(fā)現(xiàn)和解決質(zhì)量問題的意識，調(diào)動全員智慧防范質(zhì)量風險；最后，充分運用現(xiàn)代數(shù)字化設計、制造與管理等工具提升質(zhì)量風險防控能力，比如充分運用計算機仿真模擬與運算功能評估試驗設施的裝配能力、技術(shù)性能，運用3D打印技術(shù)完成難于運用傳統(tǒng)加工工藝，或是特殊材質(zhì)要求的結(jié)構(gòu)零部件等。

六、總結(jié)

綜上所述，大型非標集成試驗設施項目因其大型、定制、集成以及高技術(shù)性、高成本、高實驗條件要求等特點，其質(zhì)量管理與質(zhì)量控制更加強調(diào)非標準化和功能集成等特性給質(zhì)量控制帶來的高要求挑戰(zhàn)。在質(zhì)量管理過程中，基于全面質(zhì)量管理規(guī)劃，全過程質(zhì)量控制以及基于質(zhì)量控制與優(yōu)化循環(huán)的基礎上，更加注重技術(shù)方案建造可行性評估，基于復雜裝配需要以及質(zhì)量風險防控的質(zhì)量控制策略。

參考文獻：

[1]王惠儒. 二號高空艙項目管理體系研究[D].電子科技大學，2013.

[2]侯敏杰，劉志友，蔣明夫. 構(gòu)筑先進發(fā)動機試驗平臺，推進航空動力技術(shù)發(fā)展A. 航空工業(yè)測控技術(shù)發(fā)展中心、中國航空學會測試技術(shù)專業(yè)委員會、《測控技術(shù)》雜志社.面向航空試驗測試技術(shù)——2013年航空試驗測試技術(shù)峰會暨學術(shù)交流會論文集[C].航空工業(yè)測控技術(shù)發(fā)展中心、中國航空學會測試技術(shù)專業(yè)委員會《測控技術(shù)》雜志社：中國航空學會，2013：7.

作者簡介：劉家源（1986），男，遼寧省大石橋市人，本科，工程師，研究方向為工程管理。