面向復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險的預(yù)警機(jī)制研究

熊園園 蔡娜 靖連天

（中國航天標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)品保證研究院，北京，100071）

文 摘：以風(fēng)險理論為基礎(chǔ)，按工程項目和元器件所屬階段對應(yīng)用風(fēng)險分類，構(gòu)建風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系，根據(jù)變化趨勢予以預(yù)警警示，從源頭降低元器件應(yīng)用風(fēng)險，建立復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)，提出 “多判斷-多響應(yīng)”預(yù)警流程，為復(fù)雜元器件的成功應(yīng)用提供有力支撐。

預(yù)警思想起源于軍事領(lǐng)域，最早應(yīng)用于金融經(jīng)濟(jì)方面。風(fēng)險預(yù)警在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域已經(jīng)形成相對成熟的體系[1-3]，逐漸推廣至各行業(yè)領(lǐng)域。其中，關(guān)于元器件風(fēng)險預(yù)警的研究主要集中在預(yù)警制度、預(yù)警方法和模型、預(yù)警管理體系等方面。2006年，孫華山[4]根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)狀態(tài)曲線，將預(yù)警管理分為三項內(nèi)容：風(fēng)險預(yù)警策劃、風(fēng)險診斷和風(fēng)險干預(yù)，用具體數(shù)值表示預(yù)警監(jiān)測指標(biāo)，確定危機(jī)預(yù)警值域及等級劃分，并根據(jù)數(shù)值的變化或變化趨勢，發(fā)出不同程度的警報。2013年，侯茜[5]提出安全風(fēng)險管理應(yīng)由 “被動應(yīng)對型”向 “主動預(yù)警型”轉(zhuǎn)變的思想，并選取新員工比例、員工工齡結(jié)構(gòu)、事故隱患以及事故等作為預(yù)警指標(biāo)，建立一種簡單易行的安全生產(chǎn)管理預(yù)警模型。

復(fù)雜元器件是航天武器裝備的重要基礎(chǔ)和戰(zhàn)略性資源，對裝備性能提升作用重大；對裝備自主保障影響重大；是技術(shù)難度和帶動作用重大的關(guān)鍵器件，對于我國國防建設(shè)和國家安全具有重要的意義。為加速復(fù)雜元器件成果推廣，全面提升航天型號元器件自主保障能力，有必要對復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險預(yù)警機(jī)制展開研究，將事后處理變成事前預(yù)防和控制，保證工程目標(biāo)的順利實現(xiàn)。

1 復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險分類

復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險可視為元器件應(yīng)用過程中導(dǎo)致目標(biāo)不能完成的因素發(fā)生的概率及其產(chǎn)生的后果。復(fù)雜元器件由于采用了大量的新設(shè)計、新工藝、新材料，具有一般風(fēng)險的客觀性、突發(fā)性、多變性和相對性等特征外，還具有其獨有的特征。為了更好的分析復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險，對應(yīng)用風(fēng)險進(jìn)行分類研究。

1.1 按工程項目劃分

我國武器裝備研制工程項目中，一般將元器件應(yīng)用風(fēng)險分為三大類：技術(shù)風(fēng)險、管理風(fēng)險和保障風(fēng)險等，如圖1所示。

a）技術(shù)風(fēng)險。技術(shù)風(fēng)險是指使用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)計帶來的技術(shù)上風(fēng)險，具體體現(xiàn)在技術(shù)途徑、工藝方法和技術(shù)方案的不成熟性引起的損失，設(shè)備、檢測手段達(dá)不到要求等產(chǎn)生的風(fēng)險。具體可細(xì)分為器件無法滿足要求、產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)不受控、器件結(jié)構(gòu)不合理等。

b）管理風(fēng)險。管理風(fēng)險是指由于計劃、組織、控制等管理工作達(dá)不到預(yù)定的要求造成的研制時間延遲、成本上升或研制失敗等風(fēng)險，由于項目研制過程復(fù)雜、協(xié)作面廣，在研制過程中受到各種不確定因素的影響，造成管理缺陷?？杉?xì)分為有效溝通協(xié)調(diào)不足，采購計劃不合理，過程控制不嚴(yán)等。

c）保障風(fēng)險。保障風(fēng)險是指在元器件研制過程中，人、物、料不足以提供保障，延誤元器件研制進(jìn)度，影響元器件生產(chǎn)。具體可細(xì)分為人員能力和素質(zhì)不足、外購材料渠道不順暢、設(shè)備不滿足試驗需求等。

圖1 復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險按工程項目分類

1.2 按元器件階段劃分

根據(jù)元器件所屬階段，可將元器件應(yīng)用風(fēng)險分為研制生產(chǎn)和裝機(jī)應(yīng)用兩個階段，包括研制、生產(chǎn)、使用設(shè)計和分析、裝聯(lián)、調(diào)試、驗證試驗等6個方面內(nèi)容。

1.2.1 研制生產(chǎn)階段

研制生產(chǎn)階段包括元器件研制和生產(chǎn)，由元器件研制單位實施，復(fù)雜元器件在研制生產(chǎn)中主要存在以下風(fēng)險。

a）技術(shù)狀態(tài)未充分固化風(fēng)險。部分復(fù)雜元器件雖完成鑒定，但由于未進(jìn)行批量生產(chǎn)，缺少供貨的經(jīng)歷，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過程未完全固化，產(chǎn)品的參數(shù)一致性和可靠性仍有待進(jìn)一步的驗證和提高，從而造成產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)的變更。

b）外協(xié)外購多、生產(chǎn)周期長風(fēng)險。復(fù)雜元器件研制難度大、原材料生產(chǎn)成本高，導(dǎo)致部分工序外協(xié) （如信號處理器件的芯片流片外協(xié)）、部分原材料外購 （如管殼材料）。延長了復(fù)雜元器件的生產(chǎn)周期，增加了研制過程的風(fēng)險因素。

c）生產(chǎn)環(huán)境控制不嚴(yán)、操作不當(dāng)風(fēng)險。元器件生產(chǎn)環(huán)境 （防靜電、潔凈度、溫濕度等）對元器件批次質(zhì)量至關(guān)重要，如果控制不嚴(yán)格、生產(chǎn)過程中可能引進(jìn)多余物、芯片靜電損傷、水汽含量超標(biāo)等問題。

1.2.2 裝機(jī)應(yīng)用階段

裝機(jī)應(yīng)用階段包括4方面工作：使用設(shè)計和分析、裝聯(lián)、調(diào)試、驗證試驗等。此階段相關(guān)工作均由用戶主導(dǎo)，但由于器件的復(fù)雜性，需要研制單位提供更多的應(yīng)用支持。復(fù)雜元器件在裝機(jī)應(yīng)用階段主要存在以下風(fēng)險。

a）系統(tǒng)設(shè)計不合理風(fēng)險。元器件在裝聯(lián)前，系統(tǒng)需要全面考慮可靠性設(shè)計要素 （如降額設(shè)計、熱設(shè)計、電磁兼容設(shè)計、靜電防護(hù)設(shè)計、耐環(huán)境設(shè)計等），并且要關(guān)注元器件封裝結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化、對接口設(shè)計是否作了相應(yīng)更改。

b）裝聯(lián)操作不當(dāng)風(fēng)險。器件裝聯(lián)需要經(jīng)歷引線成形處理、安裝/焊裝、清洗、三防等操作步驟，在操作過程中防護(hù)措施不到位，可能引入過應(yīng)力 （電、熱、機(jī)械）和多余物等，可能對器件造成損傷。

c）調(diào)試風(fēng)險。器件在調(diào)試過程中可能存在調(diào)試程序不合理、調(diào)試軟件不匹配、調(diào)試操作規(guī)程不完善，導(dǎo)致調(diào)試工作無法順利進(jìn)行。

d）驗證項目不全面、考核不當(dāng)風(fēng)險。對整機(jī)工作中經(jīng)歷的環(huán)境剖面過考核或者欠考核都會對器件使用可靠性產(chǎn)生影響。驗證試驗項目的設(shè)置沒有充分考慮器件的特性和應(yīng)用要求，沒有在地面進(jìn)行充分驗證，都可能導(dǎo)致器件缺陷沒有及時暴露出來。

2 風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)

2.1 風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)組成要素

顧海兵[6]提出預(yù)警三階段理論：明確警義、尋找警源、分析警兆并預(yù)報警度，用五種顏色分析歸納預(yù)警方法：黑色預(yù)警、黃色預(yù)警、紅色預(yù)警、綠色預(yù)警和白色預(yù)警。本文在預(yù)警三階段理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合復(fù)雜元器件風(fēng)險預(yù)警工作特點，將預(yù)警工作分為明確警義、尋找警源、分析警情、預(yù)報警度及防控警情等五部分內(nèi)容。根據(jù)研究對象的具體特征明確警義，以風(fēng)險評估理論為指導(dǎo)，運用科學(xué)的技術(shù)手段尋找警源，按風(fēng)險可接受水平設(shè)定風(fēng)險的警限，通過分析警情與警限的偏離值確定警度，采取有效措施實現(xiàn)排除隱患、防控警情的目的。根據(jù)預(yù)警工作內(nèi)容確定風(fēng)險預(yù)警組成要素包括警情、警義、警源、警限及警度，復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)組成要素的詳細(xì)說明如圖2所示。

圖2 復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)組成要素

2.2 風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)指標(biāo)體系

風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)指標(biāo)體系構(gòu)建是風(fēng)險預(yù)警的第一步，其指標(biāo)體系以復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險研究為輸入，對復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險進(jìn)行識別，形成風(fēng)險清單，從風(fēng)險的可能性、敏感性、嚴(yán)重性三方面建立三維預(yù)警指標(biāo)，如圖3所示。在風(fēng)險識別的過程中，每步都有反饋環(huán)節(jié)，且在得到風(fēng)險識別結(jié)果后，還需修正、完善風(fēng)險識別輸入，通過不斷迭代，使應(yīng)用風(fēng)險指標(biāo)體系更加準(zhǔn)確。

2.3 風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)流程

典型的預(yù)警流程以項目全過程及參與生產(chǎn)活動的各單元為主，從事故預(yù)防的角度，制定合理可行的應(yīng)急救援方案，意在變事后處理為事前預(yù)防。預(yù)警流程將風(fēng)險預(yù)警理論思路轉(zhuǎn)化為具體應(yīng)用，以風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，通過構(gòu)建預(yù)警模型實施風(fēng)險預(yù)警。本文提出的 “多判斷-多響應(yīng)”復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險預(yù)警流程如圖4所示，“多判斷”是指：①所關(guān)注的風(fēng)險實際情況與管控目標(biāo)之間是否出現(xiàn)偏差；②偏差的范圍是否超出警限。 “多響應(yīng)”是指：針對兩個判斷做出的行動決策，既包括確定警情、分析警源、構(gòu)建預(yù)警指標(biāo)體系，提出防控警情方案，又包括在實施各項風(fēng)險預(yù)警的基礎(chǔ)上，定期收集反映各項風(fēng)險實際情況的相關(guān)數(shù)據(jù)。一般包括以下幾個方面內(nèi)容。

a）確定預(yù)警輸入，即構(gòu)建風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系，基于對可能性、嚴(yán)重性和敏感性因素的分析，構(gòu)建三維風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)。

b）明確預(yù)警輸出結(jié)果，即確定預(yù)警界限與預(yù)警信號輸出。

c）由預(yù)警輸入到輸出結(jié)果的邏輯分析，即建立風(fēng)險預(yù)警模型。

d）預(yù)警模型的應(yīng)用研究，由預(yù)警結(jié)果確定預(yù)警管控對策。

圖3 復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險指標(biāo)體系

3 結(jié)論

本文從工程項目和元器件階段兩個維度研究了元器件應(yīng)用風(fēng)險，從工程項目角度，元器件應(yīng)用風(fēng)險分為技術(shù)類險、管理類險和保障類風(fēng)險等三大類；從元器件階段角度，可將元器件應(yīng)用風(fēng)險分為研制生產(chǎn)和裝機(jī)應(yīng)用兩階段，包括研制、生產(chǎn)、使用設(shè)計和分析、裝聯(lián)、調(diào)試、驗證試驗等6個方面內(nèi)容。

結(jié)合復(fù)雜元器件風(fēng)險預(yù)警工作特點，將預(yù)警工作分為明確警義、尋找警源、分析警情、預(yù)報警度及防控警情等五部分內(nèi)容，并從風(fēng)險的可能性、敏感性、嚴(yán)重性三方面建立三維預(yù)警指標(biāo)體系，提出“多判斷-多響應(yīng)”復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險預(yù)警流程，為復(fù)雜元器件的成功應(yīng)用提供有力支撐。

圖4 “多判斷-多響應(yīng)”復(fù)雜元器件應(yīng)用風(fēng)險預(yù)警流程