翟磊 劉益嘉

【摘要】本文分析了航天型號存在的主要設(shè)計質(zhì)量問題及產(chǎn)生原因，提出提高設(shè)計質(zhì)量可采取的措施，并介紹某型號為提高設(shè)計質(zhì)量進(jìn)行的探索與實踐。

【關(guān)鍵詞】航天型號；提高；設(shè)計質(zhì)量；實踐

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.02.032

Exploration and Practice of Improving Design Quality of Aerospace Models

ZHAI Lei， LIU Yijia

（ChinaAcademy of Launch Vehicle Technology， Beijing 100076， China）

Abstract： This paper analyzes the main design quality problems of aerospace models and their causes， puts forward the measures to improve the design quality， and introduces the exploration and practice of a certain model to improve the design quality.

Keywords： aerospace model； improve； design quality； practice

0引言

航天型號研制具有意義重大、技術(shù)復(fù)雜、風(fēng)險高、協(xié)作面廣、投入大、質(zhì)量與可靠性要求高等特點。采用大海撈針的方式去排查可能存在的隱患，實際效果往往事倍功半，要治根治本地解決此問題，應(yīng)該從設(shè)計和生產(chǎn)質(zhì)量控制入手，從源頭和核心來說首先要從提高設(shè)計質(zhì)量開始。

下面通過分析航天型號存在的主要設(shè)計質(zhì)量問題及產(chǎn)生原因，結(jié)合航天某型號控制設(shè)計質(zhì)量的探索與實踐，淺談航天型號如何實施精細(xì)化質(zhì)量管理，進(jìn)一步提高設(shè)計質(zhì)量。

1航天型號質(zhì)量問題統(tǒng)計規(guī)律

通過對航天某研究院2015—2023年統(tǒng)計的質(zhì)量問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中設(shè)計質(zhì)量問題占比始終居于首位，在工藝、操作、器材等質(zhì)量問題中有超過30%的問題與設(shè)計有關(guān)。通過分析認(rèn)為，一方面，由于航天型號具有技術(shù)復(fù)雜、技術(shù)難度大的特點，暴露出我們在吃透技術(shù)、吃透狀態(tài)、吃透規(guī)律上存在差距；另一方面，也存在設(shè)計差錯、技術(shù)狀態(tài)更改不到位、判讀漏判、驗收把關(guān)不嚴(yán)等管理薄弱環(huán)節(jié)。由此可見，提高設(shè)計質(zhì)量還有相當(dāng)大的空間，而提高設(shè)計質(zhì)量是提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑。

2存在的主要問題及產(chǎn)生原因

2.1技術(shù)未吃透

新型號的研制，特別是存在大量新技術(shù)的型號，無以往型號研制經(jīng)驗借鑒，理論知識的積累和技術(shù)儲備不夠，對于某些關(guān)鍵技術(shù)可能無法進(jìn)行充分的試驗驗證，僅靠工程分析，有可能在技術(shù)上存在個別深層次的隱患；另外，對于繼承的成熟技術(shù)和產(chǎn)品，如果對新型號在新環(huán)境、新條件下的適用性分析和驗證不充分，也往往會出現(xiàn)問題。

2.2技術(shù)狀態(tài)更改考慮不充分

該類問題主要暴露出技術(shù)狀態(tài)更改未深入落實“論證充分、各方認(rèn)可、試驗驗證、審批完備、落實到位”五項原則，技術(shù)狀態(tài)變化的影響分析上做得不夠全面、徹底，技術(shù)狀態(tài)更改部分的可靠性分析和測試覆蓋性分析等不到位。

2.3上下游、相關(guān)方溝通協(xié)調(diào)不夠

目前，型號研制流程是縱向以總體到分系統(tǒng)再到單機為主線，自上而下進(jìn)行任務(wù)書分解。這種流程忽視了橫向間的聯(lián)系，缺乏設(shè)計流程各環(huán)節(jié)的回歸確認(rèn)。因此，很多問題往往是各方協(xié)調(diào)不積極、不主動、不深入、不細(xì)致，往往出了問題才發(fā)現(xiàn)，并且上下游之間對設(shè)計文件的內(nèi)容存在理解不一致等問題。

2.4設(shè)計工藝性差，造成工藝保證困難或工藝穩(wěn)定性不夠

按照航天產(chǎn)品正常工作流程，往往設(shè)計部門完成設(shè)計圖樣后，工廠方才開始考慮工藝方案。當(dāng)出現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計與工廠工藝能力不相匹配的情況時，要么設(shè)計人員應(yīng)工廠工藝審查時的要求進(jìn)行局部修改，要么工廠只能根據(jù)設(shè)計要求投入努力，以達(dá)到生產(chǎn)合格產(chǎn)品所需要的制造條件?；诙嗄辍霸O(shè)計優(yōu)先，工藝跟隨”的工作習(xí)慣，往往造成設(shè)計工藝性差，最終給產(chǎn)品質(zhì)量帶來很大隱患。

2.5設(shè)計人員的技術(shù)水平和責(zé)任心有待提高

目前，各型號研制的設(shè)計師隊伍都趨于年輕化，很多設(shè)計人員往往工作一兩年就擔(dān)任了重要核心崗位，設(shè)計經(jīng)驗不足；另外，個別人員質(zhì)量意識不強，思想麻痹松懈，責(zé)任心也有待提高。

2.6型號管理效率不高，存在管理不閉合

目前，型號研制往往采用技術(shù)評審、復(fù)核復(fù)算、技術(shù)狀態(tài)更改控制、問題歸零、質(zhì)量復(fù)查等方式來把關(guān)設(shè)計質(zhì)量。采用的方法沒有問題，但實施起來往往流于形式，沒有達(dá)到預(yù)期效果。例如：質(zhì)量復(fù)查往往當(dāng)成“運動”來抓，時間緊、內(nèi)容多、重點不突出，沒有起到提早發(fā)現(xiàn)問題的作用，反而成為設(shè)計員的一種負(fù)擔(dān)。

3提升設(shè)計質(zhì)量措施的探索與實踐

3.1頂層策劃，確定設(shè)計原則

周密細(xì)致的策劃是做好一切工作的前提。在某型號立項后，該型號總指揮和總設(shè)計師組織進(jìn)行了對該型號全壽命全要素的系統(tǒng)策劃，形成了型號研制準(zhǔn)則和研制流程，并全面梳理了關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)風(fēng)險、大型地面試驗項目；同時，明確指出提高設(shè)計質(zhì)量的最重要措施是在方案設(shè)計中要嚴(yán)格遵循簡潔設(shè)計的原則?；驹瓌t為：1）設(shè)計方案是否簡單，沒有多余的細(xì)節(jié)、零部件，沒有型號本身功能不需要，純粹是為了單項技術(shù)的先進(jìn)性而所謂的“創(chuàng)新”或“預(yù)埋”；2）將可靠性放到第一位，而不是片面地追求性能的先進(jìn)性，總體方案合理科學(xué)，分系統(tǒng)和單機做到了簡潔可靠，杜絕設(shè)計指標(biāo)的無謂提高；3）可制造性強，易于生產(chǎn)，在采用新材料和新工藝前，對成熟的材料和工藝可繼承進(jìn)行了充分的論證；4）可測試性強，可以證明自己的產(chǎn)品健康性，沒有僅通過人員保證而無法通過測試和檢查來證明產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)計。

3.2抓源頭，嚴(yán)格對技術(shù)方案把關(guān)

型號研制必須抓好技術(shù)方案的把關(guān)工作，方案設(shè)計要進(jìn)行多方案充分論證對比，規(guī)范方案論證審查流程，只有技術(shù)方案正確，后續(xù)各項工作才有成功的基礎(chǔ)，這也是型號研制方案階段工作的重中之重。某型號為確保設(shè)計方案合理可行，在方案階段組織完成了百余項分系統(tǒng)和重要單機的設(shè)計方案審查，通過多方案進(jìn)行綜合評價，比較擇優(yōu)確定最終的設(shè)計方案。

3.3嚴(yán)格控制設(shè)計文件質(zhì)量，加強系統(tǒng)間協(xié)調(diào)

設(shè)計文件是開展型號研制的基礎(chǔ)，除加強對設(shè)計文件的三級審簽、專家審查外，對于設(shè)計文件提出方和接收方對文件的理解一致性問題應(yīng)該特別引起關(guān)注，往往很多問題是設(shè)計文件內(nèi)容有歧義，雙方溝通協(xié)調(diào)不夠造成的。某型號在初樣階段通過任務(wù)書解讀會形式開展設(shè)計要求清理，各相關(guān)方面對面，逐條討論任務(wù)書要求，確保任務(wù)書提出方和接收方對各項內(nèi)容理解一致，避免產(chǎn)生歧義。該項工作發(fā)現(xiàn)了大量不協(xié)調(diào)問題，成效顯著。另外，組織各單位在設(shè)計結(jié)束后，對設(shè)計輸出滿足設(shè)計輸入進(jìn)行檢查確認(rèn)，形成了完整的設(shè)計檢查確認(rèn)表，確保工作閉合。

3.4抓薄弱環(huán)節(jié)，加強可靠性設(shè)計

加強可靠性設(shè)計是提高設(shè)計質(zhì)量的基礎(chǔ)。型號研制從方案設(shè)計早期就要按照“充分借鑒以往型號可靠性工作成功做法，根據(jù)自身特點選擇相關(guān)中華人民共和國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)和航空航天標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的可靠性工作項目，適當(dāng)創(chuàng)新可靠性工作，通過全型號、全過程、全員的高質(zhì)量工作保證型號的可靠性”的總體思路，大力推進(jìn)可靠性工作。某型號除開展常規(guī)可靠性工作，還專門制定了全壽命周期可靠性工作實施方案，系統(tǒng)策劃了各研制階段的可靠性工作項目，建立了可靠性工作系統(tǒng)，確定了可靠性種子隊員，成立了專家顧問組。另外，某型號是首個在方案階段就全面開展了功能FMEA、可靠性預(yù)計等工作的型號，奠定了型號可靠性工作基礎(chǔ)。

3.5嚴(yán)格技術(shù)狀態(tài)控制

某型號研制立項后即建立了技術(shù)狀態(tài)控制委員會，按節(jié)點定期進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)和技術(shù)接口的清理，尤其是嚴(yán)格按照“論證充分、各方認(rèn)可、試驗驗證、審批完備、落實到位”五條原則進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)更改控制，注重分析狀態(tài)變化的影響以及對產(chǎn)品質(zhì)量的負(fù)面影響，驗證更改措施有效性，杜絕技術(shù)狀態(tài)失控，防止“小改出大錯”。此外，要正確處理技術(shù)繼承和發(fā)展的關(guān)系，對借用的成熟技術(shù)（產(chǎn)品）必須進(jìn)行再認(rèn)識，不能盲目照搬，要重點分析借用技術(shù)（產(chǎn)品）對新環(huán)境、新條件的適應(yīng)性，嚴(yán)格狀態(tài)控制，杜絕因?qū)栌卯a(chǎn)品分析不到位而帶來新的問題。

3.6強化技術(shù)風(fēng)險分析

型號各研制階段應(yīng)全面開展技術(shù)風(fēng)險分析工作，提高辨識風(fēng)險、控制風(fēng)險、駕馭風(fēng)險的能力。通過全時域分析、全空域分析、差異分析、影響域分析、環(huán)境適應(yīng)性分析和裕度分析來辨識風(fēng)險；通過設(shè)計輸入輸出確認(rèn)、設(shè)計過程確認(rèn)、產(chǎn)品地面試驗驗證、分析與仿真等途徑，綜合評價該項風(fēng)險的消減程度；有計劃地、規(guī)范地組織同行專家開展設(shè)計復(fù)核復(fù)算，充分發(fā)揮專家對型號研制的技術(shù)把關(guān)作用。某型號再從方案階段開始進(jìn)行全面技術(shù)風(fēng)險分析，開展專項復(fù)核復(fù)算、“九新”系統(tǒng)分析等，并結(jié)合FMEA分析結(jié)果，進(jìn)一步識別風(fēng)險，其中對于較高技術(shù)風(fēng)險，還專門制定了風(fēng)險放行準(zhǔn)則，通過采取有效措施，消除、控制或降低技術(shù)風(fēng)險。

3.7試驗項目設(shè)置合理，確保試驗充分有效

試驗項目的設(shè)置應(yīng)根據(jù)型號力學(xué)環(huán)境、熱環(huán)境及電磁兼容環(huán)境等要求來確定，應(yīng)充分考慮地面試驗內(nèi)容的充分性和試驗結(jié)果的有效性，充分考慮極限工況、試驗子樣數(shù)量、可靠性指標(biāo)的實現(xiàn)以及全壽命周期的可靠性要求等。某型號創(chuàng)新建立了試驗設(shè)計矩陣表，通過開展單機/組件級驗證試驗項目、系統(tǒng)/整機級驗證試驗項目、系統(tǒng)間聯(lián)合/匹配驗證試驗項目、全箭驗證試驗項目的分析，確保了試驗項目設(shè)置的系統(tǒng)性、充分性和合理性，同時，遵循PDCA原則設(shè)立了13項活動組成的試驗質(zhì)量控制環(huán)，設(shè)置了試驗任務(wù)書、試驗大綱、試驗實施方案、試驗有效性分析、試驗準(zhǔn)備檢查、試驗結(jié)果評審、遺留問題閉環(huán)落實等主要質(zhì)量控制點，并明確了各控制點的評審把關(guān)要素，提高了試驗評審工作的有效性。

3.8加強設(shè)計可測試性分析及測試覆蓋性分析

在產(chǎn)品設(shè)計中，應(yīng)充分考慮產(chǎn)品可測試性和測試覆蓋性問題，并應(yīng)采取有效措施逐步減少不可測試項目。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時，應(yīng)同步開展產(chǎn)品的可測試性設(shè)計，制定測試性工作計劃，確定測試方案和測試性要求，并進(jìn)行測試性驗證。同時，應(yīng)進(jìn)一步開展測試覆蓋性分析，原則上單元測試中不能覆蓋的設(shè)計邊界和接口等項目，應(yīng)在分系統(tǒng)測試中得到覆蓋，分系統(tǒng)測試中不能覆蓋的項目，應(yīng)在全箭測試中得到覆蓋，全箭的地面試驗及測試應(yīng)覆蓋飛行狀態(tài)，對不能覆蓋的項目應(yīng)列出不能覆蓋的測試項目清單，制定并落實控制措施。

3.9利用數(shù)字化手段，確保全系統(tǒng)接口的精細(xì)化協(xié)調(diào)

型號應(yīng)充分利用三維數(shù)字樣機進(jìn)行全系統(tǒng)接口的精細(xì)化協(xié)調(diào)，消除系統(tǒng)間機械接口協(xié)調(diào)風(fēng)險；充分利用三維數(shù)字樣機進(jìn)行設(shè)計工藝并行工作，進(jìn)行關(guān)鍵產(chǎn)品的制造仿真，以期減少生產(chǎn)反復(fù)，降低生產(chǎn)風(fēng)險。同時，開展全型號及系統(tǒng)、單機的數(shù)字化試驗和仿真，并加大驗證規(guī)模和驗證覆蓋面，通過數(shù)字化試驗更深入地深化系統(tǒng)產(chǎn)品及其工作過程的規(guī)律認(rèn)識，在此基礎(chǔ)上指導(dǎo)試驗，降低試驗風(fēng)險，提高試驗驗證的效率和有效性。

3.10建立“設(shè)計—工藝聯(lián)合開發(fā)小組”，確保設(shè)計與工藝無縫結(jié)合

加強設(shè)計與工藝的密切聯(lián)系，開展設(shè)計與工藝相互技術(shù)交底工作，使參與產(chǎn)品設(shè)計、工藝人員全面翔實地了解產(chǎn)品的設(shè)計方案、技術(shù)要求、工藝方法、產(chǎn)品檢測和質(zhì)量控制的基本內(nèi)容。某型號在方案階段初期建立了“設(shè)計—工藝聯(lián)合開發(fā)小組”，全面開展型號產(chǎn)品設(shè)計方案工藝可行性分析工作，對所有設(shè)計方案均進(jìn)行工藝可行性評審，提高產(chǎn)品的可制造性。

3.11嚴(yán)格三級審簽，提高技術(shù)評審有效性

為保證設(shè)計文件的“合格”，要建立“三檢”制度，即質(zhì)量復(fù)查為“自檢”；三級審簽為“互檢”；復(fù)核復(fù)算或評審為“專檢”。同時，三級審簽采取“串并聯(lián)”結(jié)合的方式，即對于設(shè)計師系統(tǒng)確定的關(guān)鍵項目采取討論審查的審簽方式。另外，型號各級技術(shù)評審應(yīng)制定嚴(yán)格的評審前置條件，不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)不予評審，從內(nèi)容到形式嚴(yán)格控制評審報告的質(zhì)量，確保評審的有效性。

4結(jié)束語

設(shè)計質(zhì)量決定產(chǎn)品質(zhì)量。抓好設(shè)計質(zhì)量，是保證航天型號能否順利研制成功的關(guān)鍵。推動精細(xì)化管理、程序化管理、標(biāo)準(zhǔn)化管理是型號提高設(shè)計質(zhì)量的努力方向，需要不斷創(chuàng)新，持續(xù)探索和實踐提高設(shè)計質(zhì)量的有效方法。

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【作者簡介】

翟磊，男，1979年出生，高級工程師，碩士，研究方向為質(zhì)量管理。

（編輯：劉一童）