通過(guò)細(xì)化宇航通用產(chǎn)品成熟度模型的產(chǎn)品化方法研究

劉克承 李雅娟 劉福鵬 許磊 肖強(qiáng)

（蘭州空間技術(shù)物理研究所，蘭州，730000）

當(dāng)前，國(guó)家提出了建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)的新目標(biāo)，航天領(lǐng)域由科研向裝備、由單星向組網(wǎng)、由系統(tǒng)向體系、由定制向組批轉(zhuǎn)變，宇航產(chǎn)品從傳統(tǒng)單一型號(hào)的產(chǎn)品系統(tǒng)工程研制模型向標(biāo)準(zhǔn)貨架采購(gòu)模式轉(zhuǎn)變，對(duì)產(chǎn)品的可靠性提出了更高的要求，同時(shí)也會(huì)影響航天產(chǎn)品成熟度的等級(jí)、評(píng)價(jià)等方面。

通過(guò)對(duì)航天產(chǎn)品開(kāi)展特性分析工作，總結(jié)FMECA（故障模式、影響及危害性分析， Failure Mode Effects and Criticality Analysis）分析結(jié)果，并將其歸納分類，將基于同一物理原理或行為的故障模式統(tǒng)籌研究。參考元器件基本失效率和工作失效率的概念和定義，給出影響產(chǎn)品可靠性的設(shè)計(jì)、制造（工藝）、過(guò)程控制故障要素及其發(fā)生的概率等級(jí)，通過(guò)該要素識(shí)別的全面性、準(zhǔn)確性完善產(chǎn)品成熟度模型；以該要素的危害度等級(jí)、量化受控程度及可追溯性為產(chǎn)品成熟度等級(jí)定級(jí)的判定依據(jù)；以該要素通過(guò)再分析、再設(shè)計(jì)和再驗(yàn)證（簡(jiǎn)稱“三再”）的技術(shù)活動(dòng)降低發(fā)生故障概率等級(jí)。筆者結(jié)合示例給出完善產(chǎn)品成熟度評(píng)價(jià)的方法，旨在為深化開(kāi)展產(chǎn)品化實(shí)踐提供思路。

1 產(chǎn)品可靠性保證與評(píng)價(jià)基礎(chǔ)理論

1.1 國(guó)內(nèi)外元器件可靠性保證與評(píng)價(jià)方法

元器件作為基礎(chǔ)產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)外對(duì)其可靠性保證與評(píng)價(jià)已形成了較為科學(xué)的系統(tǒng)方法。

NASA制定了以NHB5300.4（1F） 《NASA空間飛行項(xiàng)目的電氣、電子和機(jī)電（EEE）元器件管理與控制要求》為頂層標(biāo)準(zhǔn)的近千份標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成了航天元器件標(biāo)準(zhǔn)體系，涵蓋了元器件設(shè)計(jì)、制造、選擇、采購(gòu)、使用等。

ESA制定了以ECSS-Q-60B《空間產(chǎn)品保證電氣、電子和機(jī)電（EEE）元器件》為頂層標(biāo)準(zhǔn)的近千份ECSS標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范元器件設(shè)計(jì)、制造、選擇、采購(gòu)、使用等。

我國(guó)在上世紀(jì)80年代參照美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)（MIL）制定了一系列國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)（GJB），并逐步建立了包括管理標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品規(guī)范和保證標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的宇航元器件標(biāo)準(zhǔn)體系。2006年前后，航天科技集團(tuán)一院、五院和八院陸續(xù)制定和完善了自己的元器件采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)空間技術(shù)研究院（五院）從2013年開(kāi)始逐步形成了以《航天器產(chǎn)品電氣電子和機(jī)電（EEE）元器件保證要求》為頂層標(biāo)準(zhǔn)的Q/W-Q-60系列元器件保證規(guī)范體系，尤其是通過(guò)過(guò)程確認(rèn)文件 （Process Identification Document，PID），對(duì)元器件生產(chǎn)過(guò)程控制提出具體要求，使元器件狀態(tài)得到全面控制。

1.2 元器件可靠性評(píng)價(jià)與宇航產(chǎn)品可靠性

在元器件可靠性評(píng)價(jià)方面，以元器件的失效率來(lái)表征其固有可靠性和使用可靠性。其中，元器件基本失效率包括電應(yīng)力和溫度作用下的失效率，元器件工作失效率由基本失效率乘元器件質(zhì)量控制等級(jí)、環(huán)境應(yīng)力、應(yīng)用狀態(tài)、性能額定值和種類、結(jié)構(gòu)等失效率影響因子得到。基本失效率的數(shù)值大小可以表征元器件的復(fù)雜程度；由于不同元器件工作環(huán)境中的影響因子不同，影響因子的作用權(quán)重也不同，各影響因子綜合作用而形成可靠性模型也不同。

目前，進(jìn)口航天高等級(jí)元器件依據(jù)MILHDBK-217F《美國(guó)軍用手冊(cè) 電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)》，國(guó)產(chǎn)航天高等級(jí)元器件依據(jù)GJB/Z299C—2006《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)》來(lái)確定工作失效率預(yù)計(jì)模型并提供影響因子的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

在單機(jī)產(chǎn)品層面，宇航產(chǎn)品可靠性是由預(yù)計(jì)、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、評(píng)價(jià)、增長(zhǎng)等技術(shù)活動(dòng)循環(huán)迭代過(guò)程來(lái)保證的。GJB813—90《可靠性模型的建立與可靠性預(yù)計(jì)》為軍用電子產(chǎn)品可靠性模型的建立與可靠性預(yù)計(jì)規(guī)定了統(tǒng)一的方法和程序；GJB899A—2009《可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)》規(guī)定了軍用電子產(chǎn)品可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)要求，并提供了可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案（指數(shù)分布）、參數(shù)估計(jì)和確定綜合環(huán)境條件的方法以及實(shí)施程序；Q/QJA307—2014《宇航單機(jī)產(chǎn)品可靠性評(píng)估要求》給出了主要故障模式不同產(chǎn)品的可靠性評(píng)估模型及基于模型的可靠性評(píng)估方法；GJB/Z 77—95《可靠性增長(zhǎng)管理手冊(cè)》規(guī)定了以“再分析、再設(shè)計(jì)、再驗(yàn)證”為基本方法的產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)管理，通過(guò)建立可靠性增長(zhǎng)模型及可靠性增長(zhǎng)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的持續(xù)增長(zhǎng)。航天科技五院自2014年迄今逐步形成了以《航天器產(chǎn)品可靠性保證要求》為頂層規(guī)范的Q/W-Q-30系列航天器產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)與保證體系。

相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)元器件，航天產(chǎn)品由于其復(fù)雜性的特點(diǎn)，其可靠性模型受故障模式識(shí)別的全面性、原發(fā)定位精準(zhǔn)性、故障影響因子對(duì)產(chǎn)品整體質(zhì)量影響的權(quán)重、系統(tǒng)冗余和故障隔離的有效性及可靠性模型等效轉(zhuǎn)換形式的影響，可能導(dǎo)致可靠性預(yù)計(jì)結(jié)果不足以真正表征產(chǎn)品的可靠性；可靠性設(shè)計(jì)受對(duì)失效物理機(jī)理理解的深入性、系統(tǒng)條件下耦合匹配性、過(guò)程偶發(fā)未完全識(shí)別隱患及使用環(huán)境認(rèn)識(shí)全面性的影響，可靠性設(shè)計(jì)結(jié)果也不足以真正反映產(chǎn)品的可靠性；可靠性驗(yàn)證受環(huán)境應(yīng)力選擇的合理性、各種應(yīng)力綜合效應(yīng)的評(píng)判、系統(tǒng)耦合的真正應(yīng)力效應(yīng)及可靠性專項(xiàng)試驗(yàn)受時(shí)間限制的影響，可靠性驗(yàn)證也不足以完全表征產(chǎn)品篩選后的可靠性。同時(shí)航天產(chǎn)品仍然沒(méi)有脫離小子樣、多規(guī)格的特點(diǎn)，宇航單機(jī)產(chǎn)品無(wú)法像元器件一樣獲得大量的失效統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以建立并修正其可靠性數(shù)學(xué)模型，因此完全靠量化的指標(biāo)表征其可靠性及不同產(chǎn)品之間可靠性相對(duì)高低。

2 宇航產(chǎn)品成熟度與可靠性、產(chǎn)品化

2.1 產(chǎn)品化

宇航產(chǎn)品的產(chǎn)品化是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)技術(shù)，包括以下4個(gè)過(guò)程：①應(yīng)用這一系統(tǒng)技術(shù)得到高質(zhì)量、低成本產(chǎn)品的過(guò)程，包括基于精確量化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、塑造可重復(fù)穩(wěn)定的工程化制造、科學(xué)有效的產(chǎn)品質(zhì)量確認(rèn)；②應(yīng)用這一系統(tǒng)技術(shù)形成系統(tǒng)性、規(guī)范性的產(chǎn)品系列的過(guò)程，包括多種訴求的歸一化歸納提煉、基礎(chǔ)公用模塊（CBB）的構(gòu)建、更新?lián)Q代的實(shí)施策略；③應(yīng)用這一系統(tǒng)技術(shù)形成面向產(chǎn)品的高效管理機(jī)制的過(guò)程，包括產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)管理、質(zhì)量與風(fēng)險(xiǎn)管理、批生產(chǎn)與生產(chǎn)線管理、市場(chǎng)推廣與應(yīng)用管理；④應(yīng)用這一系統(tǒng)技術(shù)形成能有效指導(dǎo)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范體系的過(guò)程，包括技術(shù)規(guī)范體系、工作規(guī)范體系、管理制度體系、產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程的流程，是前3個(gè)過(guò)程形成智力成果的系統(tǒng)性總結(jié)。

2.2 產(chǎn)品成熟度培育與評(píng)價(jià)

航天產(chǎn)品工程以航天產(chǎn)品成熟度理論為核心，關(guān)注航天產(chǎn)品快速成熟的技術(shù)與管理過(guò)程，實(shí)現(xiàn)小子樣條件下航天產(chǎn)品快速成熟，并通過(guò)成熟產(chǎn)品的選用構(gòu)建產(chǎn)品化率較高的任務(wù)系統(tǒng)，以達(dá)到縮短研制周期，提高質(zhì)量與可靠性以及改善研制效益。

產(chǎn)品成熟度評(píng)價(jià)與提升是在小子樣條件下，從產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程成熟性角度科學(xué)評(píng)價(jià)宇航產(chǎn)品可靠性的方法，也是開(kāi)展面向產(chǎn)品管理的科研生產(chǎn)常態(tài)化的工作之一。

在Q/QJA53—2010《宇航單機(jī)產(chǎn)品成熟度定級(jí)規(guī)定》中，定義“產(chǎn)品成熟度”為：依據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)和應(yīng)用情況，對(duì)其質(zhì)量與可靠性以及可應(yīng)用程度的度量；定義“技術(shù)成熟度”為：技術(shù)經(jīng)過(guò)研究、開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證和應(yīng)用所達(dá)到的成熟程度；定義“硬件技術(shù)成熟度”為：以硬件產(chǎn)品為載體的技術(shù)經(jīng)過(guò)理論研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、樣機(jī)制造、試驗(yàn)驗(yàn)證、系統(tǒng)集成和實(shí)際使用等所達(dá)到的成熟狀態(tài)的程度；定義“軟件技術(shù)成熟度”為：以軟件產(chǎn)品為載體的技術(shù)經(jīng)過(guò)理論研究、構(gòu)建模型、技術(shù)開(kāi)發(fā)、演示驗(yàn)證和測(cè)試、系統(tǒng)集成和實(shí)際使用等所達(dá)到的成熟狀態(tài)的程度。

2.3 產(chǎn)品定型中的可靠性、成熟度、產(chǎn)品化及其關(guān)系

宇航單機(jī)產(chǎn)品可靠性、成熟度、產(chǎn)品定型與基于系統(tǒng)工程論的產(chǎn)品化之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系簡(jiǎn)述如下。在Q/W1192—2009《航天器產(chǎn)品體系術(shù)語(yǔ)》中，定義“產(chǎn)品化”為：按可重復(fù)生產(chǎn)的要求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)、研制和定型等過(guò)程的總稱，對(duì)于在研產(chǎn)品是指定型過(guò)程。定義“定型產(chǎn)品”為：在飛行產(chǎn)品（含以飛行產(chǎn)品為基線并經(jīng)過(guò)鑒定試驗(yàn)的產(chǎn)品）或成熟產(chǎn)品基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)定型、工藝定型及測(cè)試、調(diào)試、試驗(yàn)規(guī)范化，質(zhì)量穩(wěn)定、性能一致性好的可進(jìn)行重復(fù)生產(chǎn)的產(chǎn)品。定義 “設(shè)計(jì)定型”為：對(duì)成熟產(chǎn)品的設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)的依據(jù)、原則、方法、程序和評(píng)估，產(chǎn)品的功能和性能參數(shù)及其驗(yàn)證等），加以完善、固化并形成文件的過(guò)程。定義“工藝定型”為：對(duì)成熟產(chǎn)品加工工藝的要求、原則、所采用的技術(shù)、裝備、方法、工序和規(guī)程等加以完善并固化的過(guò)程。定義“產(chǎn)品定型”為：①對(duì)成熟產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)定型、工藝定型及測(cè)試、試驗(yàn)規(guī)范化，產(chǎn)品保證文件完善，保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定、性能一致性好，達(dá)到可以重復(fù)生產(chǎn)的過(guò)程；②形成定型產(chǎn)品的全過(guò)程。

“三再” （再分析、再設(shè)計(jì)、再驗(yàn)證）是開(kāi)展產(chǎn)品化工作、提升產(chǎn)品成熟度的一種技術(shù)工具和方法。從某種意義上來(lái)說(shuō)“產(chǎn)品總是遺憾的產(chǎn)物”，因?yàn)楫a(chǎn)品總是某個(gè)特定歷史條件下、某個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用當(dāng)下的技術(shù)積累、工程經(jīng)驗(yàn)和所能獲得資源實(shí)現(xiàn)的“時(shí)代產(chǎn)物”。而宇航產(chǎn)品“零缺陷”的要求需通過(guò)不斷設(shè)計(jì)（制造）改進(jìn)與驗(yàn)證的迭代來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此“三再”工作是一項(xiàng)自主開(kāi)展提升產(chǎn)品成熟度的常態(tài)化的科研生產(chǎn)活動(dòng)，而不是一項(xiàng)專項(xiàng)工作。

因此產(chǎn)品成熟度培育和評(píng)定活動(dòng)的意義在于：①用科學(xué)的方法解決某種產(chǎn)品固有可靠性確認(rèn)與置信度評(píng)估的問(wèn)題；②用系統(tǒng)的方法解決一類產(chǎn)品專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、集約化開(kāi)發(fā)模式的問(wèn)題；③用辯證的方法解決航天產(chǎn)品工程與產(chǎn)業(yè)模式相結(jié)合的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)管理機(jī)制的問(wèn)題。

3 基于細(xì)化宇航產(chǎn)品成熟度模型的產(chǎn)品可靠性培育與增長(zhǎng)

《航天產(chǎn)品工程》中對(duì)產(chǎn)品成熟度的描述為：“產(chǎn)品成熟度提升的本質(zhì)是對(duì)設(shè)計(jì)關(guān)鍵特性、制造關(guān)鍵特性和過(guò)程控制關(guān)鍵特性細(xì)化、量化和受控水平的提升。產(chǎn)品成熟度本身并不是針對(duì)具體產(chǎn)品的功能、性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，而是針對(duì)產(chǎn)品的可實(shí)現(xiàn)和可應(yīng)用程度的評(píng)價(jià)”。

產(chǎn)品成熟度的研究，必須運(yùn)用系統(tǒng)工程的原理和方法，綜合考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程、生產(chǎn)制造過(guò)程及使用過(guò)程，將影響產(chǎn)品成熟的核心要素識(shí)別出來(lái)，并在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)和使用的全過(guò)程加以控制。

3.1 可靠性設(shè)計(jì)步驟

首先，通過(guò)科學(xué)和系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)方法，保證產(chǎn)品固有可靠性的水平。要正視宇航產(chǎn)品小子樣的行業(yè)特點(diǎn)，持續(xù)深入有效開(kāi)展可靠性（Reliability）、維修性 （Maintainability）和保障性（Supportability）設(shè)計(jì)，但本文所指RMS應(yīng)包括可靠性、維修性、保障性、安全性、測(cè)試性以及環(huán)境適用性在內(nèi)的六性。充分識(shí)別產(chǎn)品特性，開(kāi)展產(chǎn)品可靠性驗(yàn)證等正向設(shè)計(jì)活動(dòng)。可依據(jù)Q/W-Q-30-2012《航天器產(chǎn)品可靠性保證要求》等相關(guān)航天器產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

其次，要梳理產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程中制造工藝的可行性、對(duì)設(shè)計(jì)的符合性。依據(jù)Q/QJA66—2010《航天產(chǎn)品工藝風(fēng)險(xiǎn)分析》開(kāi)展工藝過(guò)程失效模式及影響分析（PFMECA），對(duì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程的5M1E，即人 （Manpower）、機(jī) （Machine）、料（Material）、法 （Method）、環(huán) （Environment）、測(cè)（Measurement），開(kāi)展薄弱環(huán)節(jié)分析，針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)實(shí)施反向設(shè)計(jì)活動(dòng)?？梢罁?jù)Q/W-Q-100-2019《航天器生產(chǎn)階段產(chǎn)品保證要求》等相關(guān)航天器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程產(chǎn)品保證標(biāo)準(zhǔn)。

最后，要梳理產(chǎn)品研制全壽命周期數(shù)據(jù)，歸納比對(duì)基于同一物理原理相近產(chǎn)品研制的數(shù)據(jù)。依據(jù)Q/QJA302—2014《航天型號(hào)飛行成功數(shù)據(jù)包絡(luò)分析要求》開(kāi)展產(chǎn)品飛行成功包絡(luò)線分析，將分析結(jié)果反饋到RMS設(shè)計(jì)中，修訂計(jì)算與仿真模型、優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，并傳遞到制造過(guò)程工藝參數(shù)及5M1E的相關(guān)控制措施中；另一方面將分析結(jié)果應(yīng)用在表征產(chǎn)品健壯性的性能指標(biāo)參數(shù)中。有條件的產(chǎn)品可依據(jù)Q/QJA307—2014《宇航單機(jī)產(chǎn)品可靠性評(píng)估要求》開(kāi)展產(chǎn)品可靠性評(píng)估工作。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)活動(dòng)要素與失效分析

Q/QJA146—2013《宇航單機(jī)產(chǎn)品成熟度定級(jí)實(shí)施細(xì)則》從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用等3個(gè)方面，總結(jié)出涵蓋產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)流程中從設(shè)計(jì)輸入到交付后產(chǎn)品支持的關(guān)鍵技術(shù)活動(dòng)“要素”，并細(xì)分為23項(xiàng)“子要素”。 “子要素”表述了各個(gè)工作項(xiàng)目需要細(xì)化的要點(diǎn)。 “子要素”是要素的展開(kāi)和細(xì)化，是為落實(shí)各要素而確定的基本工作要點(diǎn)，也是實(shí)施產(chǎn)品成熟度等級(jí)評(píng)定的核心對(duì)象，所有的產(chǎn)品研制和成熟度等級(jí)評(píng)定工作均應(yīng)依據(jù)子要素展開(kāi)實(shí)施。

參考元器件失效率的浴盆曲線，在產(chǎn)品研制階段通過(guò)可靠性設(shè)計(jì)、在產(chǎn)品使用階段（包括地面及在軌）通過(guò)產(chǎn)品保證要素在過(guò)程中的識(shí)別與控制，保證極低的偶然失效或不出現(xiàn)重大災(zāi)難性的失效；通過(guò)系統(tǒng)冗余等措施保證在產(chǎn)品壽命末期（損耗失效期），產(chǎn)品整體壽命大于設(shè)定的在軌任務(wù)要求的壽命。

3.3 產(chǎn)品成熟度定級(jí)、培育與提升

產(chǎn)品成熟度定級(jí)就是通過(guò)審視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)中23項(xiàng)子要素的完備性、充分性、精細(xì)化控制程度來(lái)客觀評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)與驗(yàn)證的置信度。航天某研究所依據(jù)Q/QJA146—2013，制定了《宇航單機(jī)產(chǎn)品成熟度定級(jí)實(shí)施細(xì)則》，從著重服務(wù)型號(hào)需求的宇航產(chǎn)品研制（傳統(tǒng)型號(hào)管理）和強(qiáng)調(diào)從產(chǎn)品本征屬性實(shí)施通用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)（面向產(chǎn)品管理）兩個(gè)維度開(kāi)展產(chǎn)品成熟度培育和定級(jí)工作。融入了以強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品本征屬性孵化、成長(zhǎng)、完備所需關(guān)注的要素，例如產(chǎn)品指標(biāo)體系、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)程序（Standard Design Procedure，SDP）、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序（Standard Operation Procedure，SOP）、標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證程序 （Standard Verification Procedure，SVP）、 過(guò) 程 識(shí) 別 文 件 （Process Identification document，PID）、生產(chǎn)線等。

建立固化的SDP、SOP和SVP是表征開(kāi)發(fā)宇航通用產(chǎn)品的組織成熟度完備性及具有的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái)基礎(chǔ)。強(qiáng)化生產(chǎn)線建設(shè)與管理是產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程保證要素落地的前提，也是產(chǎn)品成熟度培育和提升的基礎(chǔ)。以SDP、SOP、SVP+生產(chǎn)線（3+1）為抓手實(shí)現(xiàn)面向產(chǎn)品管理的科研生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變。

產(chǎn)品成熟度培育與提升的過(guò)程也是產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)的過(guò)程。產(chǎn)品成熟度等級(jí)由低到高，應(yīng)該是未知的越來(lái)越少，可知的越來(lái)越多，從不確定→確定→篤定。以子要素“產(chǎn)品設(shè)計(jì)輸入的識(shí)別與確定”為例， 《宇航單機(jī)產(chǎn)品成熟度定級(jí)實(shí)施細(xì)則》細(xì)化了子要素，不同成熟度等級(jí)工作要點(diǎn)側(cè)重不同，3級(jí)以前重點(diǎn)圍繞型號(hào)要求為主，4級(jí)以上逐步以產(chǎn)品本征屬性要求為主，見(jiàn)表1。

表1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)輸入的識(shí)別與確定

4 基于宇航通用單機(jī)產(chǎn)品研制程序的成熟度模型及可靠性評(píng)價(jià)

Q/QJA147—2013《宇航通用單機(jī)產(chǎn)品研制程序》將產(chǎn)品研制階段開(kāi)展的工作與成熟度培育、提升和定級(jí)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，引入從關(guān)注產(chǎn)品本征屬性角度開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的一般程序，兩者結(jié)合，實(shí)現(xiàn)從型號(hào)初次研制產(chǎn)品到脫離型號(hào)成為通用貨架選用產(chǎn)品。從型號(hào)研制和通用產(chǎn)品研發(fā)兩個(gè)維度來(lái)看，基于宇航通用單機(jī)產(chǎn)品研制程序的成熟度模型包括以下幾方面。

a）1級(jí)～3級(jí)產(chǎn)品成熟度為產(chǎn)品初次研制階段，也是產(chǎn)品成熟度初步形成階段。但是假定和基于型號(hào)研制的積累，產(chǎn)品雖然為首次研制，但是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式卻非首次驗(yàn)證。因此有條件的通用產(chǎn)品在成熟度1級(jí)時(shí)就要考慮型譜的策劃，以及依據(jù)型譜建立產(chǎn)品化產(chǎn)品的代號(hào)，提前考慮產(chǎn)品規(guī)格化、系列化、通用化問(wèn)題；在成熟度2級(jí)時(shí)就要初步建立表征產(chǎn)品本征屬性的產(chǎn)品規(guī)范，并開(kāi)展產(chǎn)品鑒定工作，考核產(chǎn)品適應(yīng)環(huán)境的邊界；在成熟度3級(jí)時(shí)產(chǎn)品基線初步建立，基于產(chǎn)品本征屬性的指標(biāo)體系初步形成。

b）產(chǎn)品成熟度4級(jí)為首飛驗(yàn)證階段。在軌驗(yàn)證期間，同步開(kāi)展“三再”工作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)和成熟度培育。從產(chǎn)品成熟度4級(jí)以上開(kāi)始，通過(guò)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品類或產(chǎn)品族群的概念，即產(chǎn)品成熟度不僅僅是指某個(gè)孤立產(chǎn)品的成熟度，而是指在多個(gè)相類似產(chǎn)品3級(jí)成熟度實(shí)踐活動(dòng)基礎(chǔ)上歸納、總結(jié)、借鑒、互相印證，通過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享，形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，從而建立全面評(píng)價(jià)其成熟度的準(zhǔn)則，以提高其成熟度等級(jí)評(píng)價(jià)的置信度。SDP、SOP和SVP初步形成是體現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)組織成熟性的標(biāo)志。成熟度4級(jí)的產(chǎn)品開(kāi)始定型工作，稱為 “廠所預(yù)定型產(chǎn)品”。

c）產(chǎn)品成熟度5級(jí)為重復(fù)使用與驗(yàn)證階段。產(chǎn)品成熟度5級(jí)以上開(kāi)始關(guān)注的是：產(chǎn)品批量生產(chǎn)的穩(wěn)定性、一致性、成品率和成本控制。成熟度等級(jí)越高，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品狀態(tài)越可知、可控。同時(shí)開(kāi)始強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的裝備性，表現(xiàn)在產(chǎn)品制造過(guò)程所有環(huán)節(jié)的規(guī)范性 （處處有依據(jù)、事事有依據(jù)），其依據(jù)均至少為廠所及以上標(biāo)準(zhǔn)（表征廠所出產(chǎn)品）。產(chǎn)品成熟度本身是一個(gè)逐步培育的過(guò)程，也是一個(gè)“物壯則老”的過(guò)程。成熟度5級(jí)以在產(chǎn)品成熟度不斷培育成長(zhǎng)的同時(shí)，應(yīng)適時(shí)開(kāi)展采用新技術(shù)、新器件（材料）、新工藝的新產(chǎn)品更新?lián)Q代的同步工作，及早開(kāi)展新產(chǎn)品的成熟度培育。因此產(chǎn)品成熟度是一個(gè)不斷成長(zhǎng)和不斷更替的有機(jī)過(guò)程。成熟度5級(jí)的產(chǎn)品完成定型工作，稱為“廠所定型產(chǎn)品”，發(fā)布定型產(chǎn)品規(guī)范。

d）6級(jí)～8級(jí)產(chǎn)品成熟度為可重復(fù)獲得穩(wěn)定性質(zhì)量的批產(chǎn)階段。圍繞生產(chǎn)線管理，實(shí)施PID認(rèn)證與管理，針對(duì)產(chǎn)品、產(chǎn)品族群和CBB（公用模塊，Common BuildirgBlock）收集可靠性數(shù)據(jù)，持續(xù)開(kāi)展可靠性評(píng)估。從成熟度6級(jí)開(kāi)始，要逐步形成以標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、流程、模型、工具（裝）等系列智力成果，形成產(chǎn)品集成開(kāi)發(fā)的平臺(tái)，組織成熟度得到提升。

從產(chǎn)品成熟度1級(jí)開(kāi)始就按照子要素“產(chǎn)品使用數(shù)據(jù)的策劃和采集”和“產(chǎn)品使用數(shù)據(jù)的分析和利用”梳理和統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品研制開(kāi)發(fā)全歷程中（包括工程化階段、型號(hào)初次研制階段和多次應(yīng)用階段，族群產(chǎn)品等）的故障及異常、超差、臨界等數(shù)據(jù)，統(tǒng)一定義為“影響產(chǎn)品質(zhì)量的潛在失效”，應(yīng)用于全過(guò)程FMECA循環(huán)迭代工作中，達(dá)到盡識(shí)失效模式、減少失效模式、降低失效模式發(fā)生的幾率、減輕失效發(fā)生后的危害度的結(jié)果。

全過(guò)程FMECA從故障模式認(rèn)知程度、故障原因認(rèn)知程度、故障影響認(rèn)知程度和改進(jìn)措施有效程度這4個(gè)方面來(lái)權(quán)衡其工作的有效性。不僅限于產(chǎn)品故障，還應(yīng)包括產(chǎn)品及其族群產(chǎn)品研制過(guò)程異常、超差、臨界數(shù)據(jù)的分析，與所涉及的成熟度子要素的符合度，進(jìn)行進(jìn)一步定性衡量的方法見(jiàn)表2。

表2 全過(guò)程FMECA分析與應(yīng)用和成熟度之間的關(guān)聯(lián)影響示例

參考元器件失效率的定義，宇航通用產(chǎn)品以FMECA（包含過(guò)程FMECA）分析結(jié)果及全生命周期故障收集為依據(jù)建立產(chǎn)品成熟度模型，并最終以產(chǎn)品成熟度定級(jí)來(lái)表征產(chǎn)品固有可靠性評(píng)價(jià)的結(jié)果。

產(chǎn)品成熟度等級(jí)標(biāo)志其可靠性客觀評(píng)價(jià)的結(jié)果，產(chǎn)品成熟度培育就是其可靠性增長(zhǎng)的技術(shù)活動(dòng)。通過(guò)23個(gè)子要素的完備性、精細(xì)化程度、量化控制結(jié)果表征產(chǎn)品可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果的置信度。產(chǎn)品成熟度定級(jí)的過(guò)程也是審視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)規(guī)范性，尋找薄弱環(huán)節(jié)，量化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)行為，以提升組織成熟度。