淺析航天型號產品總裝測試中的風險管理與實踐

李世昊、吳順通、劉國柱、吳凱 /北京航星機器制造有限公司

隨著航天事業(yè)的高速發(fā)展，新型號、新項目的快速增長，新技術的大量應用與嚴格的技術指標要求，航天型號產品在研究設計、生產制造、總裝測試與飛行試驗中面臨著嚴峻的壓力與考驗。而航天型號產品的總裝測試作為形成完整產品的最后階段與保障產品質量的最后屏障，具有質量與可靠性要求高、集成性與協(xié)調性要求高、不確定因素多、風險性高等特點。

航天型號產品總裝測試中往往面臨多種風險，如技術風險、管理風險、操作風險與產品風險等。目前，各航天企業(yè)在型號研制的各個階段均開展了風險管理理論研究工作，然而在當今高密度發(fā)射、多型號并舉與大批量生產的研制背景下，針對具體航天型號產品研制生產的風險管理實踐研究并不充分，在一定程度上限制了航天型號產品的快速發(fā)展。為此，筆者結合航天型號產品風險管理理論與研制生產實踐，闡述并分析了航天型號產品在總裝測試中的風險管理辦法，同時，以操作風險識別分析為切入點，對某航天總裝廠多種型號產品進行了風險管理實踐，并有針對性地提出控制方案，對提高航天型號產品風險管理水平、保障型號飛行試驗成功有著重要的意義。

一、風險管理策劃與風險識別

1.風險管理策劃

遵循航天型號產品研制“系統(tǒng)策劃，識別全面，分析準確，措施有效，風險受控” 的原則，選定航天型號產品總裝測試為風險管理目標，分析各分系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)及不確定性較大的地方，得出風險源并進行風險識別。

將識別出的風險分類，選定定量與定性風險分析方法檢查已識別的風險，細化風險描述，分析風險誘因，確定其影響后果。通過各種技術管理手段降低、分散或轉移航天型號產品總裝測試中的各類風險，并制定策略方案有效控制風險，總體風險管理流程如圖1 所示。

2.風險識別

根據航天型號產品總裝測試工藝過程的基本特點和規(guī)律，將可能存在的風險分為技術風險、管理風險、操作風險與產品風險四大類，主要風險分類與風險子項如圖2 所示。

技術風險包括設計風險和工藝風險。設計風險，如關鍵技術攻關不徹底或設計存在缺陷而導致技術指標無法滿足型號任務要求；工藝風險，如技術狀態(tài)更改未落實、工藝文件完整性及可操作性不強等。

管理風險包括計劃風險、進度風險、外協(xié)風險、保障風險。計劃風險，如計劃安排和銜接不合理，計劃接口界面不清晰；進度風險，如進度估計出現偏差，缺乏統(tǒng)籌與可實施性，指揮調度存在薄弱環(huán)節(jié)；外協(xié)風險，如外協(xié)單位的管理體系和型號管理要求不協(xié)調、不匹配；保障風險，如設備運行故障、人力資源緊張以及資料文件下發(fā)不及時等。

操作風險包括要求風險和安全風險。要求風險，如對“易錯裝” “難操作” “不可檢/不可測” 的操作要求不細，量化控制措施不明確，測試方法不到位等；安全風險，如操作過程中沒有做好相關安全防護措施。

產品風險包括質量風險和驗收風險。質量風險，如對產品關鍵特性、重要特性控制不到位，產品出現嚴重質量問題；驗收風險，如產品驗收過程中驗收標準不夠，產品驗收技術文件不夠細化。

在各類風險中，操作風險具有影響范圍廣、危害性大、識別難度高及不易控制等特點，在諸多風險中占有舉足輕重的地位。

圖1 風險管理流程圖

圖2 型號產品總裝測試中的風險分類

二、風險分析與評估

航天型號產品總裝測試中的風險分析主要包括細化對風險的描述、分析風險誘發(fā)原因、確定其影響后果。其評估方法主要有故障樹分析與風險矩陣2 種方法。

故障樹分析是一種演繹的系統(tǒng)安全分析方法，適用于系統(tǒng)復雜的型號研制項目的風險識別和分析，主要包括故障頂事件確定、制定故障樹、故障樹逐層分析及確定故障樹底事件。

風險矩陣是依據風險發(fā)生的可能性與風險嚴重程度，繪制風險矩陣圖，展示風險及其重要性等級的風險管理方法。風險矩陣的主要任務是評估風險影響、計算風險發(fā)生率、預先確定風險等級等，進而計算風險的權重。風險矩陣的具體操作流程如圖3 所示。

風險評估由公司組建的風險管理委員會完成，包括溝通與交流、報告與決策環(huán)節(jié)。其中，風險影響等級劃分與風險發(fā)生的可能性概率劃分見表1、表2，根據風險影響等級與風險發(fā)生概率，繪制風險矩陣如圖4 所示。

圖3 風險矩陣操作流程圖

表1 風險影響等級劃分表

表2 風險發(fā)生概率劃分表

圖4 風險矩陣圖

三、風險控制

根據航天型號產品總裝測試中的風險識別與分析情況，參考國內外航天企業(yè)在型號產品各個階段風險控制的研究及實踐成果，并結合目前航天型號研制生產現狀，針對四類風險有針對性地提出控制措施（見圖5）。

1.技術風險控制

一是設計風險控制。設計是航天型號產品研制的源頭，是提高產品可靠性、控制技術風險的關鍵環(huán)節(jié)之一。在航天型號產品研制的設計過程中，往往是總體通過任務書、各類環(huán)境條件試驗大綱等設計文件傳遞、考核設計對工藝生產提出的技術指標，進而進行各類設計分析、驗證與改進，提高設計的可靠性與成熟度，加強設計考核的充分性，達到控制設計風險的目的。

二是工藝風險控制。航天型號產品的工藝文件主要包括工藝總方案、各專業(yè)工藝規(guī)程及工藝管理性文件等，加強工藝總方案的完整性、工藝規(guī)程的可操作性、工藝流程的合理性與工藝管理性文件的規(guī)范性可有效控制工藝風險。其中，細化工藝規(guī)程，保證文件對操作者的最高指導地位，嚴格控制關鍵、重要加工工序，是實現工藝風險控制的有效手段。

圖5 型號產品總裝測試中的風險控制措施分類

工藝裝備作為航天型號產品研制生產過程中的工具總成，對保證產品特性、滿足設計技術指標具有重要的作用。在產品研制階段，充分識別產品加工、裝備、檢測或試驗的工藝裝備的需求，并對工裝設計的合理性進行論證、審查、試驗，及時滿足產品因技術狀態(tài)變更導致的工裝適用性的變化；在產品進入批生產階段，做好工裝設備的全面清理，在滿足批生產需求的同時有效控制工藝風險。

2.管理風險控制

航天型號產品的研制生產越來越呈現出數量大、周期短、任務緊迫等趨勢特點，由于研制周期的不斷壓縮，計劃進度問題成為制約生產的主要問題。

面對型號特定的生產模式，管理部門應在合同擬簽訂前即開展風險的分析、評估和控制工作，充分考慮各種風險的內在因素與聯系，做實各種風險的處置方案與應急預案；組建型號調度突擊隊，形成跨部門跨車間應急處置小組，以保證產品的順利交付。

3.操作風險控制

加強車間“6S” 管理(整理、整頓、清掃、素養(yǎng)、清潔、安全)，提高對“易錯裝” “難操作” “不可檢/不可測” 的操作要求，實行三檢制度，嚴格執(zhí)行工藝規(guī)范的作業(yè)順序與要求，指定加工與檢測中使用的設備，充分考慮操作者在裝配測試中可能面臨的問題并制定合理有效的解決措施；在安全風險控制方面，補充車間危險源辨別標識，在危險作業(yè)中履行審批手續(xù)，安全引導并加強防范。

4.產品風險控制

一是質量風險。即控制本單位與外協(xié)單位的產品質量。提高全員質量意識，強化質量觀念，將質量要求落實到工作中的每一個細節(jié)，組織質量控制小組進行質量問題攻關；針對經常發(fā)生的質量問題，建立健全質量歸零與質量考核制度標準。

二是驗收風險。在外協(xié)產品驗收方面，保證產品制造驗收技術文件的規(guī)范性與有效性，提升協(xié)議文件的評審層次；在實際驗收過程中，提高首件鑒定考核標準，強化落實技術文件的驗收要求，對于不可檢不可測的驗收項目進行及時溝通反饋。

四、管理實踐

組織技術部門的工藝人員、質量部門的檢驗人員與生產車間的操作人員，全面梳理各型號產品總裝測試中的操作風險點，在數據統(tǒng)計分析的基礎上，運用風險矩陣的方法進行風險分析與評估，對不可接受的風險制定控制措施。

1.全面風險識別

通過對某航天總裝廠多種型號產品總裝測試中的操作風險進行識別，根據風險內容識別出相同電連接器對接錯誤、相似結構零件裝錯、相似標準件裝錯、不可互換成件裝反、對稱結構成件方向裝錯以及其他易裝錯項六類218項風險。其總體分布情況與各型號分布情況如圖6、圖7 所示。

航天型號產品在總裝測試中的風險項目，除特殊的難以分類的其他易裝錯項外，易發(fā)生項主要為對稱結構成件方向裝錯（發(fā)生率為27%）與相同電連接器對接錯誤（發(fā)生率為23%），而相似標準件裝錯（發(fā)生率為3%）為不易發(fā)生項。

在各型號總裝測試風險識別項目中，對稱結構成件方向裝錯在46.2%的型號產品中發(fā)生概率超過40%，由此可見，在近一半的型號產品中對稱結構成件方向裝錯仍為較大概率發(fā)生項；相似標準件裝錯在84.6%的型號產品中發(fā)生概率低于10%，可見在大部分型號產品中相似標準件裝錯為較小概率發(fā)生項。

2.風險分析與評估

某航天總裝廠組織技術、管理、操作骨干人員組成風險管理委員會，對識別出的218 項風險進行分類討論，并從六類風險內容中每類隨機抽取10 項進行風險發(fā)生概率與風險影響等級評定，將評定結果繪制風險矩陣（見圖8）。

從風險嚴重性等級坐標軸來看，所有風險項均集中在風險嚴重性等級4～5 區(qū)間內，可見航天型號產品總裝測試中幾乎所有風險項均為關鍵等級，一旦風險發(fā)生將導致飛行試驗失敗。

從風險可能性等級坐標軸來看，絕大部分風險處在1～2 等級，可見航天型號產品總裝測試中絕大部分風險項為“非常不可能發(fā)生” 與“不可能發(fā)生”。不同類型風險發(fā)生概率不同，其中相似標準件裝錯的風險可能性等級為1級，不可互換成件裝反、相似結構零件裝錯、相同電連接器對接錯誤、對稱結構成件方向裝錯和大部分其他易裝錯項的風險可能性等級為2 級，少量其他易裝錯項的風險可能性等級為3 級。

航天型號產品總裝測試中的風險項大部分集中在中低風險區(qū)，說明該航天總裝廠在產品總裝測試過程中具備較好的風險管控能力。

圖6 型號總裝測試風險識別項目總體分布

圖7 各型號總裝測試風險識別項目分布

圖8 航天型號產品操作風險矩陣圖

3.風險控制

對多種型號產品總裝測試過程中218 項操作風險制定控制措施，并按措施內容分類、歸納與總結，具體風險控制目標、方案及可行性與效果評價見表3。

將多種型號218 項操作風險控制措施進行數據分類，并繪制圓環(huán)圖與百分比堆積柱形圖，其總體分布情況如圖9 所示，各型號分布情況如圖10 所示。

在總裝測試操作風險控制措施中，過程控制與檢測是風險控制的主要方法，分別占所有風險控制措施數量的40%和39%，代替與消除在風險控制中的使用率不高，兩者分別占比2%與8%。

在各型號總裝測試操作風險控制措施中，過程控制與檢測仍是各型號操作風險控制的常用方法，有61.5%的型號產品使用過程控制方法的概率超過30%，54%的型號產品使用檢測方法的概率超過40%；代替在風險控制中較少使用，有85%的型號產品從未使用此控制方法。

五、實踐效果及后續(xù)思考

該航天總裝廠應用風險管理理論與方法對總裝測試過程中的操作風險進行識別、分析、評估與控制，組建的專業(yè)風險識別團隊在型號研制方案設計、試驗設計、工藝設計、過程檢驗等關鍵環(huán)節(jié)發(fā)揮了保障作用，確保了型號研制正確、工藝合理、過程受控。經過風險分析與評估，更有針對性地提高了薄弱環(huán)節(jié)把控，風險管控措施有效，涉及的多種型號成功完成了多次飛行試驗。

表3 操作風險控制實踐思路與策略

圖9 型號總裝測試操作風險控制措施總體分布

圖10 各型號總裝測試操作風險控制措施分布

航天型號項目是技術難度大、系統(tǒng)復雜性高、風險系數高的項目，開展風險管理有助于提升航天企業(yè)的管理水平，降低生產成本，提高企業(yè)效益，保障型號任務的順利開展與飛行試驗的成功。航天企業(yè)在提高風險管理能力的同時，還需提高技術、工藝與管理的創(chuàng)新能力，以及打造一支優(yōu)質的航天型號項目管理團隊。