航天器總裝過程風(fēng)險(xiǎn)分析和工藝安全性設(shè)計(jì)

王梅芝，劉玉剛，呂景輝，徐波濤，郭占平，方志開

（北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094）

0 引言

近年來在航天器總裝過程中雖然極少發(fā)生“星毀人亡”的極重大安全事故，但是人員輕微損傷、產(chǎn)品可修補(bǔ)或可接受的傷害卻頻繁發(fā)生，如航天器在總裝時(shí)發(fā)生的發(fā)動機(jī)磕碰和蓄電池安裝打火。隨著我國航天技術(shù)的不斷發(fā)展，新工藝、新材料的使用和航天器研制任務(wù)量的劇增，航天器總裝過程中安全事故發(fā)生的概率也呈上升趨勢[1]。如何在熟知事故特性的基礎(chǔ)上運(yùn)用科學(xué)的安全評價(jià)理論保證航天器總裝安全性是航天器總裝專業(yè)穩(wěn)定發(fā)展面臨的一個(gè)新課題。

航天器總裝安全性是指在航天器總裝的整個(gè)過程中不發(fā)生導(dǎo)致人員死亡、健康惡化或航天器產(chǎn)品、工藝裝備、廠房設(shè)施等財(cái)產(chǎn)損失的意外事件的能力。其中，意外事件統(tǒng)稱為事故，而導(dǎo)致事故發(fā)生的狀態(tài)稱為危險(xiǎn)，而風(fēng)險(xiǎn)是用危險(xiǎn)可能性和危險(xiǎn)嚴(yán)重性表示的發(fā)生事故的可能程度[2]。

安全工作重在預(yù)防[3]，因此，充分辨識總裝過程中的危險(xiǎn)因素，加強(qiáng)航天器總裝安全技術(shù)工藝研究和工藝安全措施，對于保證航天器總裝安全具有重要意義。

1 總裝過程風(fēng)險(xiǎn)研究

1.1 危險(xiǎn)因素分析

航天器總裝主要工作有熱控實(shí)施、管路焊裝、電纜鋪設(shè)、儀器設(shè)備安裝、接地實(shí)施、大型吊裝、航天器轉(zhuǎn)運(yùn)、高空作業(yè)、高壓作業(yè)、精度測量、檢漏試驗(yàn)、質(zhì)量特性測試等。為了控制航天器總裝風(fēng)險(xiǎn)，采取了預(yù)先危險(xiǎn)性分析法（PHA）對總裝危險(xiǎn)因素進(jìn)行預(yù)先分析，辨識生產(chǎn)系統(tǒng)中存在的潛在危險(xiǎn)并確定其危險(xiǎn)等級。總裝全過程的危險(xiǎn)因素從總體層面上分析有人、機(jī)、料、法、環(huán)等因素，每個(gè)因素向下層層分級還會找到次級的影響因素，則按照規(guī)定的顆粒度可以將整個(gè)總裝過程分解為眾多因素的總和。將這些因素按照風(fēng)險(xiǎn)、危害分類規(guī)則進(jìn)行甄別、篩選，將其中的風(fēng)險(xiǎn)要素篩選出來加入因素總圖中，就可以得到較為完整、清晰的安全要素分析梳理圖景（見圖1）。

圖1 航天器總裝安全隱患問題魚骨圖Fig.1 Spacecraft AIT safety factor analysis∶structural graph

1.2 安全性辨識

從圖1可以清晰的看出航天器總裝過程危險(xiǎn)因素主要來源于以下3 個(gè)方面：1）人的不安全因素，即操作人員由于生理因素、心理因素及能力因素等不適應(yīng)工作崗位要求而影響安全的因素；2）物的不安全因素，包括產(chǎn)品自身的能量源存在的缺陷及危險(xiǎn)，工裝設(shè)備及工具本質(zhì)缺陷及使用的危險(xiǎn)因素等；3）環(huán)境的不安全因素，包括溫度、濕度、照明、噪聲及作業(yè)空間等裝配環(huán)境對人員的影響。

對總裝過程危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，危險(xiǎn)源主要有人（操作失誤）、多余物（產(chǎn)生）、靜電（危害）、火工品和化學(xué)藥品（易燃易爆）、高空作業(yè)（墜落）、高壓作業(yè)（爆炸）、吊裝作業(yè)（脫落墜物）、放射源（安裝輻射和污染）、電磁輻射等。

經(jīng)對我國航天器總裝安全事故統(tǒng)計(jì)及分析，航天器總裝過程危險(xiǎn)因素中，造成人員輕微受傷但不影響工作或存在危險(xiǎn)隱患的占40%～50%，而爆炸（火工品操作不當(dāng)、高壓作業(yè)不當(dāng)）導(dǎo)致人身傷亡、產(chǎn)品致?lián)p的占1%。表1將總裝作業(yè)單元按照危險(xiǎn)程度劃分為災(zāi)難性、嚴(yán)重、中度、輕度和輕微5 個(gè)等級，并對危險(xiǎn)因素及其可能產(chǎn)生的人員及產(chǎn)品危害進(jìn)行了分析。

表1 以總裝單元劃分的各作業(yè)危險(xiǎn)因素Table 1 Factors of dangers listed by AIT cell

2 工藝安全性研究

2.1 工藝欠缺分析

通過對以往總裝事故的分析，發(fā)現(xiàn)目前總裝工藝的安全防護(hù)措施力度不夠，主要存在的問題有：

1）在航天器總裝幾十年的發(fā)展歷程中，人們慣有的思維是將總裝生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的任何問題都以導(dǎo)致航天器產(chǎn)品損傷程度為首要考慮因素，“安全問題”分析從屬于“質(zhì)量問題”。因此，在總裝工藝安全設(shè)計(jì)中，工藝人員的關(guān)注點(diǎn)更多地放在質(zhì)量控制點(diǎn)上，在總裝工藝規(guī)程中每一工序均有質(zhì)量控制要求，安全控制要素卻只是以注意事項(xiàng)的形式貫穿在作業(yè)工藝內(nèi)容中，導(dǎo)致總裝安全防控指導(dǎo)性不強(qiáng)，很難起到超前預(yù)防控制警示的作用。

2）總裝工藝人員安全知識和經(jīng)驗(yàn)水平參差不齊，普遍存在安全理論匱乏，預(yù)先分析危險(xiǎn)能力不夠強(qiáng)、不全面的問題，再加上各型號之間工藝人員溝通不夠，造成了目前總裝工藝安全防護(hù)的指導(dǎo)水平不一，與全面掌控風(fēng)險(xiǎn)的要求還有差距。

應(yīng)在“以人為本”的安全控制理念[5]的前提下，運(yùn)用安全性評價(jià)理論對總裝過程的安全性進(jìn)行全面、深入、系統(tǒng)的技術(shù)分析，提升危險(xiǎn)因素控制能力。將總裝工藝規(guī)程安全防護(hù)要素規(guī)范化，是增強(qiáng)總裝安全生產(chǎn)技術(shù)保障的根本目標(biāo)。

2.2 研究途徑

總裝工藝安全性研究首先應(yīng)梳理已有的安全生產(chǎn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和文件，研究和分析航天器總裝過程中的安全防護(hù)要素。其后，分析統(tǒng)計(jì)工藝規(guī)程中的相關(guān)內(nèi)容，從工藝流程、操作對象和操作人員等方面系統(tǒng)地識別其中可能出現(xiàn)的非正常工況（危害），找出相關(guān)的各級別危險(xiǎn)源，并采取必要措施消除或減少非正常工況（危害）的出現(xiàn)，從而使航天器總裝過程工藝安全受控[4]。最后，建立總裝工藝規(guī)程安全防護(hù)要素控制數(shù)據(jù)庫，將安全防護(hù)要素與工藝規(guī)程有機(jī)結(jié)合。

2.3 構(gòu)建控制要素基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

研究航天器總裝作業(yè)過程安全性要素，偏重研究安全性的典型總裝單元及每單元對應(yīng)的“作業(yè)人 員、工裝設(shè)備、作業(yè)環(huán)境、安全管理”四維度的安全因素，建立航天器總裝過程危險(xiǎn)性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)航天器型號總裝的具體實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和安全管控特征，用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫管理方法將原散布在航天器各總裝工藝規(guī)程各級工序間的總裝工藝規(guī)程安全控制要素工藝陳述進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、系統(tǒng)性的管理，制定并構(gòu)建“航天器總裝工藝規(guī)程安全因子標(biāo)準(zhǔn)陳述控制策略表和數(shù)據(jù)庫”，進(jìn)一步提升航天器總裝工藝規(guī)程中總裝過程安全控制要素的規(guī)范化程度。

2.4 防護(hù)措施在工藝規(guī)程中的體現(xiàn)

制定總裝工藝規(guī)程的“安全控制卡”模板格式，為總裝工藝人員提供較為規(guī)范的安全要素備選模板集，將安全防護(hù)措施體現(xiàn)在工藝規(guī)程中，實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)程對現(xiàn)場操作安全的指導(dǎo)作用。

3 結(jié)束語

本文依照“安全第一，預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)基本方針和“以人為本”的安全理念，對航天器總裝生產(chǎn)系統(tǒng)中存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行了辨識，提出了航天器總裝工藝安全性研究的實(shí)現(xiàn)途徑。建議統(tǒng)一規(guī)范，將其作為工藝安全性設(shè)計(jì)的一部分落實(shí)到總裝安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)體系以及總裝工藝規(guī)程中，從而為航天器總裝的安全提供保障。

（References）

[1]趙春健.航天工業(yè)安全生產(chǎn)事故分析與控制研究[D].武漢∶中國地質(zhì)大學(xué), 2008

[2]顧基發(fā), 趙麗艷.航天系統(tǒng)安全性分析的概率風(fēng)險(xiǎn)評估方法[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù), 1999, 21(8)∶7 Gu Jifa, Zhao Liyan.Introduction of probabilistic risk assessment approach to analyze the safety of space systems[J].Systems Engineering and Electonics, 1999, 21(8)∶7

[3]張娟莉.事故預(yù)防工作的分析和探討[J].電力安全技術(shù), 2004(6)∶2

[4]周傳忠, 李鋒, 俞川.從事故中淺談工藝技術(shù)安全[J].科技風(fēng), 2011(5)∶1

[5]徐克生, 李平先.2005年林業(yè)安全生產(chǎn)工作綜述[J].林業(yè)勞動安全, 2006, 19(4)∶6 Xu Kesheng, Li Pingxian.Review of forestry safe production work in 2005[J].Forestry Labour Safety, 2006, 19(4)∶6