故障樹(shù)分析方法在航天裝備合同履行風(fēng)險(xiǎn)管控中的應(yīng)用

蒲希 /航天系統(tǒng)部裝備部軍事代表局駐北京地區(qū)第三軍事代表室

張文迪 /航天系統(tǒng)部裝備部軍事代表局

李琦 /航天系統(tǒng)部裝備部軍事代表局駐北京地區(qū)第三軍事代表室

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代裝備指標(biāo)性能需求不斷提高，系統(tǒng)復(fù)雜性大大增加，由此帶來(lái)研制難度、風(fēng)險(xiǎn)的增加。航天產(chǎn)品研制作為一個(gè)系統(tǒng)工程，具有規(guī)模龐大、涵蓋專(zhuān)業(yè)種類(lèi)多、技術(shù)復(fù)雜、耗資大、研制周期長(zhǎng)、質(zhì)量與可靠性要求高等一系列特點(diǎn)，“事后救火”式的管理模式無(wú)法滿足當(dāng)前航天領(lǐng)域的發(fā)展形勢(shì)和需求，應(yīng)將風(fēng)險(xiǎn)控制工作前移，及早識(shí)別問(wèn)題隱患，從而制定應(yīng)對(duì)策略和實(shí)施糾正措施。故障樹(shù)分析（FTA）是風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的一種方法，采用樹(shù)狀圖將可能造成任務(wù)失敗的各種基本風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，分析過(guò)程邏輯清晰，分析結(jié)果系統(tǒng)直觀。

在早期擬制監(jiān)管工作策劃時(shí)，雖然會(huì)從環(huán)境、管理、技術(shù)等維度分析產(chǎn)品過(guò)程質(zhì)量管理和企業(yè)質(zhì)量管理體系存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，但是與裝備系統(tǒng)結(jié)合不夠緊密，更多的是通用風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，沒(méi)有充分考慮裝備本身的特性。識(shí)別過(guò)程中，雖然會(huì)依據(jù)各級(jí)系統(tǒng)故障模式、影響及危害性分析（FMECA）結(jié)果及所確定的關(guān)鍵、重要件（特性）確定管控項(xiàng)目，但該方法主要是以零部件等硬件為輸入的由局部到總體的單一故障模式，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)以及受環(huán)境影響大的系統(tǒng)，在軟件錯(cuò)誤、人員差錯(cuò)等影響因子的分析上存在一定的局限性。

一、航天裝備合同風(fēng)險(xiǎn)管控現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題

航天裝備合同履行監(jiān)管主要通過(guò)參加合同節(jié)點(diǎn)工作，對(duì)研制生產(chǎn)一線質(zhì)量管理體系開(kāi)展日常監(jiān)督等方式實(shí)施，是由管理到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的正向模式，在基于風(fēng)險(xiǎn)思維，以隱患問(wèn)題為導(dǎo)向逆向地進(jìn)行預(yù)防式管控方面還存在著不足。航天重大工程涵蓋的項(xiàng)目眾多，為確保工程項(xiàng)目全壽命質(zhì)量監(jiān)理工作的效率和效益，要突出重點(diǎn)、關(guān)鍵，以控制工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)為主線，有效識(shí)別工程任務(wù)開(kāi)展過(guò)程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵過(guò)程。

在早期擬制監(jiān)管工作策劃時(shí)，雖然會(huì)從環(huán)境、管理、技術(shù)等維度分析產(chǎn)品過(guò)程質(zhì)量管理和企業(yè)質(zhì)量管理體系存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，但是與裝備系統(tǒng)結(jié)合不夠緊密，更多的是通用風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，沒(méi)有充分考慮裝備本身的特性。識(shí)別過(guò)程中，雖然會(huì)依據(jù)各級(jí)系統(tǒng)故障模式、影響及危害性分析（FMECA）結(jié)果及所確定的關(guān)鍵、重要件（特性）確定管控項(xiàng)目，但該方法主要是以零部件等硬件為輸入的由局部到總體的單一故障模式，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)以及受環(huán)境影響大的系統(tǒng)，在軟件錯(cuò)誤、人員差錯(cuò)等影響因子的分析上存在一定的局限性。

二、故障樹(shù)分析在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方面的優(yōu)勢(shì)

FTA 是一種邏輯演繹法，廣泛用于分析系統(tǒng)的可靠性和安全性，使用圖形方式，表明系統(tǒng)故障和意外風(fēng)險(xiǎn)的源頭，并根據(jù)行業(yè)設(shè)備單元故障幾率對(duì)可能發(fā)生的故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性和定量分析。1974 年美國(guó)原子能委員會(huì)發(fā)表了關(guān)于核電站危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)報(bào)告，大量有效地應(yīng)用了FTA。采用FTA 分析行業(yè)主要風(fēng)險(xiǎn)因素及其產(chǎn)生的原因，進(jìn)而針對(duì)性給予風(fēng)險(xiǎn)控制方案，對(duì)于行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)防范起到積極作用，此方法在環(huán)境安全、海上船舶、建筑工程等領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)分析和研究均有應(yīng)用。

采用FTA 分析進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別時(shí)，將風(fēng)險(xiǎn)事故作為頂事件，反向推溯可能導(dǎo)致頂事件發(fā)生的其他事件，將其作為中間事件和底事件，并用邏輯門(mén)表示事件之間的聯(lián)系。具有以下特點(diǎn)：

一是提供了一種系統(tǒng)、規(guī)范的方法，用于分析系統(tǒng)中可能存在的各種因素。不僅包括設(shè)計(jì)缺陷、元件失效、軟件硬件因素，還包括環(huán)境因素、人為失誤等；不僅可分析由單一構(gòu)件所引起的系統(tǒng)故障，也可以分析多個(gè)構(gòu)件不同模式故障而產(chǎn)生的系統(tǒng)故障情況。因此，此方法能更好地適用于含有大量部件、具有多重功能與工作模式的復(fù)雜系統(tǒng)。

二是采用圖表呈現(xiàn)，層次清楚、因果關(guān)系明了。分析過(guò)程能夠?qū)Ξa(chǎn)品機(jī)理完成進(jìn)一步梳理和認(rèn)識(shí)，幫助判斷可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)模式和原因，這種“自上而下”構(gòu)建事件樹(shù)的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法，能夠直觀地表達(dá)出各層級(jí)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及其互相關(guān)系，不論是設(shè)計(jì)人員或是使用及其他第三方人員都容易理解和運(yùn)用。通過(guò)對(duì)FTA 的分析審理和補(bǔ)充完善，使風(fēng)險(xiǎn)源的識(shí)別從點(diǎn)到線、由線到面，最后由面到整體。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中，因?yàn)槭崂淼娜舾娠L(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)在整體層面有清晰的邏輯關(guān)系，所以可相對(duì)容易地檢查確認(rèn)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的全面性。

三是參照美國(guó)宇航局對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)管理所提出的“識(shí)別、分析、計(jì)劃、跟蹤、控制、改進(jìn)”持續(xù)循環(huán)控制。在產(chǎn)品研制生產(chǎn)早期預(yù)先開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)工作，采取預(yù)防和糾正措施，并隨著技術(shù)狀態(tài)的變化，適時(shí)重復(fù)該過(guò)程，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處置風(fēng)險(xiǎn)隱患，對(duì)于合同風(fēng)險(xiǎn)管控和產(chǎn)品的質(zhì)量改進(jìn)起到積極作用。FTA 因其具有較好的靈活性和維護(hù)性，可隨著產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)的變更及時(shí)做出相應(yīng)的調(diào)整，適用于項(xiàng)目研制生產(chǎn)全過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)分析。

四是對(duì)系統(tǒng)故障可做定性、定量分析。根據(jù)各基本事件的失效率分析頂事件發(fā)生的可能性大小，結(jié)合故障發(fā)生以后可能造成的危害，按風(fēng)險(xiǎn)輕重緩急確定工作對(duì)策。

三、應(yīng)用FTA實(shí)施合同履行風(fēng)險(xiǎn)管控

FTA 應(yīng)用于合同履行風(fēng)險(xiǎn)管控實(shí)踐的具體步驟如圖1 所示。

圖1 FTA應(yīng)用于合同履行風(fēng)險(xiǎn)管控實(shí)踐的具體步驟

1.分析準(zhǔn)備

通過(guò)充分熟悉資料、系統(tǒng)，做好故障樹(shù)分析準(zhǔn)備工作。一方面確定需要進(jìn)一步分析的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題頂事件集，風(fēng)險(xiǎn)頂事件可以是合同履行過(guò)程中可能發(fā)生的失效事件等異常情況；另一方面為導(dǎo)致頂事件發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)模式收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。該步驟信息獲取方式包括：依據(jù)以往批次或類(lèi)似型號(hào)產(chǎn)品研制、生產(chǎn)、使用等過(guò)程中匯總的歷史問(wèn)題信息數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)計(jì)分析出頻發(fā)、易發(fā)、危害大等的風(fēng)險(xiǎn)事件及導(dǎo)致該事件最終發(fā)生的因素；依托研制階段特性分析，結(jié)合應(yīng)用故障模式、影響及FMECA 其他系統(tǒng)安全性、可靠性分析工具，確定關(guān)重件、關(guān)鍵工序，將分析得到的風(fēng)險(xiǎn)事件分清主次一一列舉，尤其是沒(méi)有冗余或替代操作作為補(bǔ)救的單點(diǎn)故障；調(diào)研總設(shè)計(jì)師、總指揮系統(tǒng)的專(zhuān)家意見(jiàn)；收集顧客反饋信息，獲取顧客重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

2.分析過(guò)程

確定頂事件后，采用“自上而下”的圖形演繹法構(gòu)建故障樹(shù)，按照系統(tǒng)牽引分系統(tǒng)，分系統(tǒng)牽引單機(jī)的原則，逐層級(jí)開(kāi)展。分析的全面性和準(zhǔn)確性十分關(guān)鍵，直接影響后續(xù)措施的有效性，合同監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)適時(shí)參與到該過(guò)程中，一是監(jiān)督承制單位建立風(fēng)險(xiǎn)管理體系，將風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任分配到各個(gè)環(huán)節(jié)，調(diào)動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)力量認(rèn)真開(kāi)展分析工作，正確識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)源；二是監(jiān)督承制單位找出每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)模式產(chǎn)生的原因，做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案，有針對(duì)性地制定改進(jìn)措施，并論證相關(guān)措施有助于降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率，且不會(huì)產(chǎn)生其他危害影響；三是聯(lián)合技術(shù)總體單位和裝備使用單位對(duì)分析結(jié)果的合理性、有效性進(jìn)行審查或評(píng)審，提出意見(jiàn)與建議。

合同監(jiān)管機(jī)構(gòu)依據(jù)分析結(jié)果，在產(chǎn)品研制生產(chǎn)過(guò)程中督促相關(guān)部門(mén)制定風(fēng)險(xiǎn)管理工作計(jì)劃，適時(shí)核查預(yù)防改進(jìn)措施落實(shí)情況，對(duì)排查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的整改閉環(huán)進(jìn)行追蹤；識(shí)別出影響合同履行的設(shè)計(jì)、工藝、過(guò)程控制等薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)采取結(jié)合質(zhì)量管理體系監(jiān)督加強(qiáng)巡檢抽查、嚴(yán)格供方準(zhǔn)入審查、擴(kuò)展測(cè)試覆蓋性以及其他強(qiáng)化控制措施，針對(duì)性地精細(xì)化監(jiān)管工作。

3.分析結(jié)果在合同監(jiān)管中的應(yīng)用舉例

合同監(jiān)管機(jī)構(gòu)依據(jù)分析結(jié)果，在產(chǎn)品研制生產(chǎn)過(guò)程中督促相關(guān)部門(mén)制定風(fēng)險(xiǎn)管理工作計(jì)劃，適時(shí)核查預(yù)防改進(jìn)措施落實(shí)情況，對(duì)排查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的整改閉環(huán)進(jìn)行追蹤；識(shí)別出影響合同履行的設(shè)計(jì)、工藝、過(guò)程控制等薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)采取結(jié)合質(zhì)量管理體系監(jiān)督加強(qiáng)巡檢抽查、嚴(yán)格供方準(zhǔn)入審查、擴(kuò)展測(cè)試覆蓋性以及其他強(qiáng)化控制措施，針對(duì)性地精細(xì)化監(jiān)管工作。

以某型號(hào)合同履行質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管控為例，經(jīng)查詢歷史質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫(kù)，某產(chǎn)品密封性對(duì)型號(hào)任務(wù)至關(guān)重要，其密封失效為重要風(fēng)險(xiǎn)事件，構(gòu)建以該失效為頂事件的故障樹(shù)，如圖2 所示。

圖2 某產(chǎn)品密封失效故障樹(shù)分析

為避免底事件的發(fā)生，可采取的監(jiān)督方法有：督促承制單位做好質(zhì)量信息收集與分析，規(guī)范質(zhì)量相關(guān)記錄，使其能夠清晰地說(shuō)明產(chǎn)品是否滿足要求，具有可追溯性，必要時(shí)對(duì)平面墊圈進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)；審查承制單位工藝文件，現(xiàn)場(chǎng)查看產(chǎn)品密封處多余物清理工序、參數(shù)設(shè)置等是否嚴(yán)格按照工藝規(guī)程進(jìn)行控制；結(jié)合質(zhì)量管理體系監(jiān)督，審查裝配工人上崗資質(zhì)、人員培訓(xùn)記錄；參加產(chǎn)品驗(yàn)收大綱評(píng)審，重點(diǎn)關(guān)注氣密性測(cè)試參數(shù)、方法的合理性；審簽不合格品審理組織，檢查其是否按要求履行職責(zé)，不合格管理措施是否有效性落實(shí)。

將分析結(jié)果用于監(jiān)管工作實(shí)施細(xì)則的補(bǔ)充完善，形成重點(diǎn)監(jiān)督項(xiàng)目清單，作為具體工作開(kāi)展的指導(dǎo)，達(dá)到理清工作思路的目的，以便在合適的時(shí)機(jī)采取適宜的監(jiān)督方法，并逐項(xiàng)跟蹤、確認(rèn)，有利于推動(dòng)相關(guān)單位對(duì)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的整改，提高不符合項(xiàng)和缺陷的檢出率。

本文介紹了應(yīng)用故障樹(shù)分析識(shí)別合同履行過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)隱患和基于分析結(jié)果制定重點(diǎn)監(jiān)管項(xiàng)目清單的具體步驟，合同監(jiān)管機(jī)構(gòu)需要重視對(duì)新技術(shù)、新工藝、關(guān)鍵和重要系統(tǒng)（件）等的風(fēng)險(xiǎn)模式分析，嚴(yán)格審查和評(píng)審進(jìn)而在全面控制質(zhì)量的基礎(chǔ)上，實(shí)行重點(diǎn)管控，做到事前釋放風(fēng)險(xiǎn)，該過(guò)程有助于提升合同監(jiān)管質(zhì)效，促進(jìn)合同按期、保質(zhì)履約。