科研與生產交叉下的雷達裝備質量控制

王　宏，王宇歆

(1. 南京電子技術研究所,　南京 210039;　2. 南京郵電大學 通信與信息工程學院,　南京 210003)

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·總體工程·

科研與生產交叉下的雷達裝備質量控制

王宏1，王宇歆2

(1. 南京電子技術研究所,南京 210039;2. 南京郵電大學 通信與信息工程學院,南京 210003)

論述了裝備科研與生產交叉并行的成因和現狀，指出了科研與生產交叉并行帶來的問題，針對性地提出了技術與質量管理中的思路和控制方法。文中重點從如何對戰(zhàn)技指標和各類考核試驗提前驗證，實施技術狀態(tài)階段性固化控制，提前策劃與實施可生產性驗證和新技術、新工藝、新器件、新材料的應用驗證等方面給出了技術和質量管理中的控制措施。

雷達裝備；科研與生產交叉；質量控制；技術狀態(tài)

0　引　言

對于一些研制周期長的項目，在樣機尚未通過設計定型或圖紙資料還未報批時，就同步進行了生產。如何在高度交叉的科研與生產中做好產品質量控制，及時、保質、保量地提供合格優(yōu)質的適裝裝備，成為我們需要思考和解決的問題，本文針對科研與生產交叉并行現狀和問題進行了一些思考和分析，并以雷達為典型裝備代表，給出了其在質量控制中的應對措施。

1　裝備科研與生產流程

1.1裝備科研與生產階段劃分

按照武器裝備研制流程，承研單位科研的最后一個階段一般為設計定型階段，也就是說，完成了設計定型的科研項目，即認為是科研告一段落，可轉入生產階段。正常情況下裝備科研與生產流程如圖1所示。

圖1　科研與生產典型流程

各類裝備的研制階段劃分如下：

1) 常規(guī)裝備。論證、方案、工程研制、設計定型、生產定型五個階段。

2) 航空裝備。論證、方案、工程研制(初樣)、工程研制(試樣)、設計定型、生產定型六個階段。

3) 戰(zhàn)略武器裝備。論證、方案、工程研制、定型四個階段。

4) 航天產品。論證、方案、初樣、正樣、使用改進五個階段。

1.2裝備科研與生產各階段主要工作

典型裝備的科研與生產一般分為論證階段、方案階段、工程研制階段(初樣、試樣)、設計定型階段和生產定型階段，各階段承制方的主要工作如以下七個階段[1]。

1) 論證階段

承制方草擬總體技術方案以及研制經費、保障條件、研制周期等預測報告；進行技術風險評估；起草系統(tǒng)規(guī)范；進行轉階段評審。

2) 方案階段

承制方建立設計師、質量師、行政指揮等系統(tǒng)；分解裝備系統(tǒng)確定技術狀態(tài)項目；形成風險分析報告；編制計劃網絡圖、標準化大綱、研制方案、工藝總方案、各類大綱(包含“六性”)，完善系統(tǒng)規(guī)范，建立技術狀態(tài)基線，編制研制規(guī)范，編制質量保證大綱并評審；開展仿真分析；進行原理樣機的測試；對樣品設計、試制文件進行審查；進行轉階段評審。

3) 初樣階段

全套資料轉入C狀態(tài)，進行設計評審；完成試制圖樣并工藝評審；樣品試驗件制造；開展試制過程質量控制；進行工裝的設計、生產、安裝和調試；完善綜合保障計劃；開展項目設計、試驗；進行軟件開發(fā)和測試；編制工藝標準化綜合要求、電磁兼容性大綱、安全性大綱并評審；開展工程專門試驗；完善風險性分析報告；開展試制生產條件檢查；地面聯(lián)試和試驗；進行質量評審和轉狀態(tài)評審。

4) 試樣階段(試樣設計和制造)

試樣機設計；零件制造、部件裝配、產品總裝和調試；首件鑒定；編寫材料、工藝、軟件和產品規(guī)范草案；進行綜合保障項目試驗和鑒定；軟件三方測試；編寫環(huán)境試驗大綱、可靠性研制試驗大綱、科研試驗大綱和評審；進行生產性分析；進行質量評審和試樣樣機科研試驗評審。

5) 試樣階段(科研試驗)

評審科研試驗大綱；開展科研試驗；更改完善全套生產圖樣、技術資料；凍結全套生產圖樣、技術資料及目錄；確定材料、工藝、軟件和產品規(guī)范；進行質量評審和轉階段評審。

6) 設計定型階段

申請設計定型試驗；開展電磁兼容性鑒定試驗、環(huán)境鑒定試驗、可靠性鑒定試驗、設計定型試驗、軟件第三方測評、部隊試驗等；準備申請設計定型報告及附件資料；設計定型審查；批復后在圖樣、文件加蓋設計定型專用章。

7) 生產定型階段

組織小批試生產；組織試用和試用問題的解決；組織工藝鑒定；制定生產定型試驗大綱；申請生產定型試驗；組織生產定型試驗；生產條件審查并鑒定；準備申請生產定型報告及附件資料；生產定型審查；批復后在圖樣、文件加蓋生產定型專用章。

2　科研與生產交叉并行現狀

2.1科研與生產交叉形成原因

按照武器裝備研制程序的規(guī)定，典型的研制程序一般分為論證階段、方案階段、工程研制階段(初樣和試樣)、設計定型階段、生產定型(小批生產)階段。然而，在技術可行、訂購方急需時，往往需要通過實施科研與生產交叉并行方式來縮短裝備研制過程向生產過程轉化的周期，加速向批量生產轉化，這既是一種權益之計，又是當前較為普遍的現象。通過實施科研與生產交叉并行，可以盡快為部隊提供急需的武器裝備，盡早形成戰(zhàn)斗力。但是科研與生產是兩個不同的階段，呈現交叉并行狀態(tài)時，必然會產生一些矛盾和問題。科研與生產交叉并行的研制模式產生主要是基于以下的現實需求：

1) 國際局勢的緊迫性

由于國際局勢緊張，我國周邊東海、南海紛爭不斷，國家急需一批先進的“殺手锏”武器裝備部隊，進一步提高國防能力和水平。

2) 部隊建設的急切性

為了打贏現代戰(zhàn)爭，軍隊必須加速實現武器裝備的現代化和信息化；要實現武器裝備的現代化和信息化，部隊就需要盡快淘汰老舊裝備，換裝新型武器裝備；由于軍隊建設急切性，注定了軍工單位必須邊科研邊生產，才能滿足部隊的急需。

3) 企業(yè)競爭的需要

現代科技快速發(fā)展，部隊急需新型裝備，必然導致產品研制周期大大縮短；企業(yè)要生存，企業(yè)要發(fā)展，必須迅速適應短、頻、快的科研生產節(jié)奏；能夠及時、保質、保量地向部隊提供適裝裝備，是企業(yè)在激烈市場競爭中的立足之本。

2.2科研與生產交叉現狀

科研與生產的交叉并行是根據國家和部隊急需在當前時期和特定情況下采取的特殊研制模式，其特點是一邊研制一邊生產，將原本分階段的工作，集中到一個階段開展，這個階段既有研制階段的工作，又有生產過程階段的工作，還要穿插綜合保障、外場試驗等方面的工作，因此，這一期間裝備研制的工作頭緒增多，工作內容增加，工作難度增大?？蒲信c生產交叉并行如圖2所示。

圖2　科研與生產交叉現狀

3　科研與生產交叉帶來的問題

科研過程與生產過程是裝備研制的兩個不同階段，各有其自身特點和要求，當兩者呈現交叉時，必然會導致科研與生產的沖突，進而影響到產品的技術管理、生產管理和質量管理工作。科研與生產交叉并行帶來的問題主要如下：

1) 戰(zhàn)技指標和各類試驗驗證不充分引入的風險

當科研與生產呈交叉狀態(tài)時，科研樣機的戰(zhàn)技指標和環(huán)境適應性、可靠性、電磁兼容性、電源特性、軟件等尚未經過正式的考核試驗驗證(如設計定型試驗)，即啟動裝備生產會帶來風險。在科研階段后期，由于樣機后續(xù)還要經歷設計定型試驗驗證，圖紙資料和技術文件還存在著較多的更改因素。如果后續(xù)通過完善設計才能滿足要求，就會需要對同期已生產交付產品實施整改，這將給產品的技術狀態(tài)管理和研制成本造成影響，帶來風險；如果后續(xù)試驗驗證出現顛覆性問題，則將嚴重影響到產品的計劃進度和已生產裝備的使用。因此，產品還未設計定型就投產、交付，戰(zhàn)技指標未經充分驗證，潛在的技術、質量問題未得到充分暴露，會致產品技術和經濟上的風險增大。

2) 技術狀態(tài)未完全固化引入的風險

當科研與生產呈交叉狀態(tài)時，由于還沒有通過設計定型，甚至還沒有進行設計定型試驗，產品技術狀態(tài)無法完全固化，其主要表現形式為圖樣和技術文件不確定性(即可能還會更改)。與此同時，產品的生產制造又要進行，而圖樣和技術文件又是生產、驗收的依據，這就造成了樣機技術狀態(tài)的不確定性與產品符合性之間的矛盾。

如果設計定型時產品的更改較多，會對已生產產品的狀態(tài)一致性、裝備使用性、質量一致性造成不利影響，使產品技術狀態(tài)管理難度升高，管理成本增加，也會給部隊對裝備的使用和管理帶來困難。

3) 可生產性驗證不足引入的風險

當科研與生產呈交叉狀態(tài)時，產品的工藝方案和工藝路線、工藝規(guī)范、工藝流程未經小批試生產驗證，產品可生產性不見底，即啟動生產會帶來風險，而且生產工藝的變化也會引起設計的更改。

批產工裝、生產、調試、試驗設備未經小批試生產驗證，有可能不到位、不適用，造成生產能力不足，生產計劃延遲。產品制造通常情況下應先建立較為完善的生產條件，并能呈現出穩(wěn)定的批量生產能力，保證產品批次的一致性。但科研與生產交叉時，這種條件和能力尚不完備。由于研制進度的加快，以及生產的提前投入，會造成相關的生產資料的準備不足，圖紙、技術資料以及相關的儀器儀表、工裝模具的配備不完善，可能無法滿足生產急需。同時生產資料未經試生產驗證導致的不完善、更改多，會造成生產的反復，也為產品質量管理帶來諸多的不便，造成問題的重復發(fā)生，加劇了質量與進度的矛盾。因此，生產準備時間短，工裝設計、試制生產、工藝驗證不充分，會導致工藝穩(wěn)定性差，生產一致性差，使產品質量難以保證。

4) “四新”不成熟引入的風險

當科研與生產呈交叉狀態(tài)時，由于新技術、新工藝、新器件、新材料的廣泛應用，其在系統(tǒng)應用級別上尚未充分驗證，會給系統(tǒng)集成帶來風險。"四新"技術雖然在材料級、器件級、模塊級經過了充分的驗證，但在系統(tǒng)級別上工作的穩(wěn)定性、適配性、批量生產的一致性等方面的風險還未得到充分釋放，一旦在系統(tǒng)應用層面上出現問題，也會對裝備的生產、質量造成嚴重影響。

4　科研與生產交叉并行下質量管理中的應對措施

裝備科研與生產的交叉并行時期一般應在試樣科研試驗后期或設計定型初期，這時試樣正樣樣機已完成設計質量評審，正在進行或即將進行設計定型試驗驗證，產品技術狀態(tài)基本固化，生產條件基本具備，這是科研與生產交叉并行實施的基礎。針對科研與生產交叉帶來的問題，應提前考慮和實施相應的質量管控和應對措施，下文以雷達為典型復雜裝備的代表進行說明[2]。

1) 針對戰(zhàn)技指標和各類試驗驗證不充分的應對措施

充分開展風險分析與評估，識別技術、質量和進度風險，對關鍵技術、環(huán)節(jié)和路徑提前布置應對措施。提前攻克關鍵技術，遵循裝備一代、研制一代、預研一代的原則，開展關鍵技術攻關，提前釋放技術風險[3]。開展技術成熟度分析，大力繼承經驗證的成熟技術，充分利用“三化”成果。有效進行仿真分析, 采用精益設計平臺，使用數字樣機技術，從論證和方案階段起迭代進行仿真計算和分析，保證戰(zhàn)技指標(含“六性”)不顛覆。不斷創(chuàng)新驗證方式, 采用虛擬數字樣機、半實物、實物相結合的驗證方式，充分驗證戰(zhàn)技指標[4]。提前開展指標驗證，迭代進行驗證評價,充分利用關鍵技術驗證樣機和初樣機開展指標驗證，根據驗證評價結果，持續(xù)改進產品設計。

開展基于風險的質量策劃，對識別出的風險項在質量控制中充分關注和切實落實。提前組織試驗策劃，各類試驗全面充分，從組件、單元到整機提前進行全面策劃，做到環(huán)境、可靠性、電磁兼容、電源特性、軟件測試等各類試驗驗證覆蓋全面。持續(xù)進行仿真試驗，利用有限元、可靠性等仿真工具，迭代進行仿真試驗，提前暴露薄弱環(huán)節(jié)，及時改進設計[5]。提前開展試驗驗證，從方案和初樣階段起，充分利用關鍵技術驗證樣機和初樣機開展各類試驗，做到關鍵環(huán)節(jié)、關鍵設備和產品整機試驗充分，不斷進行試驗評價，及時固化試驗驗證成果，雷達裝備試驗策劃和驗證示例如表1所示[6]。

表1　提前策劃和開展全面的試驗驗證

2) 針對技術狀態(tài)未完全固化的應對措施

及早確定技術狀態(tài)項和技術狀態(tài)基線，對技術狀態(tài)進行標識、控制、記實和審核。技術狀態(tài)確定之后，嚴防對技術狀態(tài)文件進行更改，設計更改要論證充分，從更改的風險、影響和范圍等方面進行充分論證并組織各方評審，應評價更改對產品組成部分和已交付產品的影響程度，并按規(guī)定履行更改審批手續(xù)。對產品性能指標和使用性能有重大影響的更改應進行充分的試驗驗證，提交驗證或確認報告并評審。

階段性及時固化產品技術狀態(tài)，在產品每轉入下一階段工作前，逐項梳理技術狀態(tài)，開展圖文物一致性檢查，及時固化技術狀態(tài)。嚴格各階段的技術狀態(tài)和設計評審，其目的在于技術狀態(tài)階段性控制，保證技術資料的完整性。建立產品單機檔案和技術狀態(tài)跟蹤矩陣，做到每套產品記實清楚，過程可追溯，利用技術狀態(tài)跟蹤矩陣，做到解決問題的逐條銷號。利用信息化平臺實現技術狀態(tài)剛性管控，利用LD、PDS、ERP、MES、Firefly、QMS、MRO等信息化平臺剛性管控技術狀態(tài)的標識、控制、記實和審核[7]。

3) 針對可生產性驗證不足的應對措施

加強設計和工藝協(xié)同設計，提前識別工藝風險，設計之初工藝人員即提前介入，及時把握產品設計的可生產性，改進產品的設計和工藝。提前識別工藝風險，開展工藝驗證，迭代進行驗證評價，根據工藝試驗評價結果，改進產品可生產性。生產準備提前啟動，針對產品的批產工裝、生產、調試、試驗設備統(tǒng)一提前規(guī)劃和改造。技術狀態(tài)分階段及時凍結，生產圖紙、圖樣提前做到齊套、準確、一致、有效。通過提前策劃組織相關的工藝評審和首件鑒定，對所用工藝以及工藝執(zhí)行過程、工裝模具、工藝參數的合理性、可行性、特別是批生產的工序能力進行確認，保證在科研和生產交叉的狀態(tài)下，工藝質量的穩(wěn)定。

提前策劃開展生產準備狀態(tài)檢查，檢查設計、工藝的可生產性，保證產品在科研與生產交叉時生產的順利進行。生產準備狀態(tài)檢查主要包含設計文件(圖樣、技術資料)、工藝準備(工藝總方案、工藝文件、關鍵過程控制、特殊過程確認、首件鑒定、工藝裝備)、生產設備、監(jiān)視和測量裝置、物資采購等方面，重點檢查人、機、料、法、環(huán)，對檢查中發(fā)現的問題限期整改，確保在科研和生產交叉的情況下，生產能順利地開展。

4) 針對“四新”不成熟的應對措施

從論證和方案階段充分識別新技術、新工藝、新器件、新材料的風險，提前策劃和實施應用驗證，釋放風險?！八男隆背晒皶r固化入庫，方便產品借用，以提高產品成熟度水平。質量管控及時向配套廠家延伸，充分利用兩廠四方保證體系，從原材料、元器件的選用，設計開發(fā)、生產、試驗和質量驗證等方面實施轉階段評審、鑒定等剛性管控機制。系統(tǒng)級應用驗證采用虛擬樣機、半實物仿真、縮比系統(tǒng)等方式提前暴露“四新”問題，釋放使用風險。

5　結束語

科研與生產交叉并行是新時期和新形勢下的產物，武器裝備的研制生產周期被大大壓縮，科研與生產交叉并行已成為常態(tài)，如何在高度交叉的科研與生產中做好質量管理工作，及時、保質、保量地向部隊提供適裝裝備，需要我們快速適應、主動思考，轉變思想，積極謀劃，提前做好戰(zhàn)技指標和各類試驗驗證，及時階段性固化產品技術狀態(tài)，策劃與開展可生產性驗證和“四新”應用驗證，提前釋放相關風險，以切實保證產品質量，向部隊提供組裝，好用的裝備。。

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王宏男，1965年生，碩士，高級工程師。研究方向為質量與可靠性工程、控制工程。

王宇歆女，1994年生，本科。研究方向為通信與信息工程。

Quality Control under the Cross State of Scientific Development and Production of Radar Equipment

WANG Hong1，WANG Yuxin2

(1. Nanjing Research Institute of Electronics Technology,Nanjing 210039, China)(2. College of Communication & Information Engineering,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210003, China)

The causes and the status of equipment development and production crossed the parallel is discussed. Then, the parallel problems of development research with production are pointed out. The idea of technology and quality management and control is put forward. Focus on how to play technical indicators, and various types of test validation in advance, carry out the technical stage curing control, early planning and implementation of production validated, and new technologies, new processes, new devices, new material, the application of technology and quality control measures are given.

radar equipment; research and production of cross; quality control; technical status

王宏Email：wh3065@163.com

2016-01-22

2016-03-23

TN957

A

1004-7859(2016)06-0013-05

DOI：10.16592/ j.cnki.1004-7859.2016.06.004