航天火工品质量管控方法研究与实践
建设强大的国防力量，离不开航天事业的发展。航天火工品是航天器的重要组成部分，其特点是使用前不可检测，给航天器的发射带来很大风险。然而，使用中若出现任何故障，都可能导致航天发射任务失败，甚至带来灾难性的后果。近几年，在国际航天发射失败案例中，因火工品失效引起的事故数量呈上升趋势。在国内航天领域，不仅新研型号火工品问题多发，成熟型号也连续爆发过多起火工品故障事件[1-5]。
因此，火工品質量问题需重点关注、深入研究，确保其质量可靠。
本文针对火工品生命全周期，从设计、生产、验证、验收和使用五个环节提出质量控制要素，形成火工品“生命树”质量管控工作方法，有效提升火工品质量控制工作的深度与广度。
1 火工品生命周期与“生命树”
1.1 生命周期与“生命树”
近年来，各型号的航天产品针对产品质量与风险管控，相继出台了针对设计、工艺、试验和过程管理等一系列针对性的量化控制要求。然而这些管理方法相对独立，且更多是针对产品最终性能开展的。针对航天具体型号产品，如何能够针对产品的特点和关键环节，分解、落实与细化有关要求，并将各项要求进行有机关联，加强过程控制，发挥合力，提高工作有效性和工作效率，是应该研究和解决的重点问题。
针对航天关键产品火工品，建立健全一套从产品设计、生产制造、试验验证、验收、交付使用，直到完成飞行任务的全生命周期管理模式，其火工品生命全过程包括五个生命阶段：设计环节（依据输入条件完成设计工作）、生产环节（确定生产工艺、完成产品加工）、验证环节（策划实施相关试验）、验收环节（完成产品检验和交付）、使用环节（贮存运输，交付用户使用）。五个不同的生命阶段犹如一颗树
的一生，从一颗种子到参天大树，直至完成生命赋予它的使命。整个生命过程需要由设计单位、生产单位、试验单位、使用单位共同悉心维护，从而保证火工品生命的延续性。建立一颗火工品生命树，保证以火工品质量可靠性为主干，设计、生产、验证、验收和使用五个环节为树木的五个主要枝干，每个环节的具体控制要素为枝叶，建立火工品生命树管理方法，从而提高火工品质量可靠性。图1所示为火工品生命树结构图。
1.2 “生命树”基础架构
充分吸收、借鉴以往航天型号火工品质量管控的最佳方法，是分析火工品全寿命周期特点、梳理火工品生命树5个生命阶段（设计、生产、验证、验收和使用）的关键控制要素、形成具体量化控制表。由不同的责任主体负责制定不同阶段的相关控制要素，并要求相互交叉检查确认，从而确保航天型号火工品全寿命全要素质量受控，以达到提前发现问题，释放研制风险的目的。以设计环节为例，绘制火工品生命树工作思路示意图，如图2所示。
（1）设计环节是火工品生命树的根，设计环节的正确合理性直接影响火工品生命树后期成长方向。应以设计源头为切入点，对火工品设计输入、原材料、尺寸链、设计关键特性、历史质量问题等进行梳理，责任主体为设计部门，需生产、物资部门交叉检查确认。
（2）生产环节是火工品生命树的关键成长初期。应重点考虑影响其后续生长情况的关键控制点，从火工品的生产工艺、过程控制关键特性分析、强制检验点等方面进行梳理，责任主体为生产部门，需设计部门交叉检查确认。
（3）验证环节是火工品生命树的成长中期。应重点关注其生长发育情况，功能是否齐全、性能是否正常，从火工品试验设计情况、试验验证统计等方面对进行梳理，责任主体为设计部门，需试验、生产部门交叉检查确认。
（4）验收环节是火工品生命树的成长末期。应对前期生长情况进行检验，从火工品原材料复查情况、过程要素验收情况进行梳理，
责任主体为设计部门，需生产、物资部门交叉检查确认。
（5）使用环节是火工品生命树的成熟阶段。应对其贮存、使用情况进行梳理，责任主体为设计部门，需生产、使用部门交叉检查确认。
2 火工品“生命树”具体实践
针对火工品“生命树”的设计、生产、验证、验收和使用五个环节，以某运载型号为试点，开展火工品“生命树”各环节关键要素质量控制实践工作，形成关键要素量化控制表格，从而对设计、生产、验证、验收和使用环节开展“重新审查分析设计、生产重新审查确定、验证重新审查策划、验收重新审查确认、使用重新审查梳理”工作，确保火工品质量的可靠性。
2.1 设计环节要素疏理
设计过程中，需满足如表1所示的设计质量属性要素。
表1中的11项设计要素，均梳理形成量化控制表格。以原材料过程控制为例，制定的要素梳理表格如表2所示。从原材料状态、入厂复验、加工中热处理情况及产品强制检验点情况等进行系统梳理，对每一个产品的最终状态是否满足设计意图的情况进行系统梳理。
2.2 生产环节要素梳理
生产过程中，需要满足如表3所示的生产环节质量属性要素。
表3中的7项设计要素，均梳理形成量化控制表格，以强制检验点为例，制定的要素梳理表格如表4所示。从设置目的、要求指标、实施方式进行系统梳理，对每一个产品的强制检验点设置情况进行系统梳理。
2.3 验证环节要素梳理
火工品地面试验过程中，需要满足如表5所示的验证环节质量属性要素。
以上5项设计要素，均梳理形成量化控制表格，以研制质量问题情况梳理为例，制定的要素梳理表格如表6所示。从原因分析、采取措施、进行系统梳理，对每一个产品的研制质量问题情况进行系统梳
理。
2.4 验收环节要素梳理
验收环节包括产品的批抽检试验及产品交付验收的过程，如表7所示。
表7中的4项设计要素，均梳理形成量化控制表格，以抽检试验情况梳理为例，制定的要素梳理表格如表8所示。从产品状态、试验项目、落实文件梳理，对每一个产品的验收环节要素设置情况进行系统梳理。
2.5 使用环节要素梳理
产品的使用环节从生产厂签署合格证，直到产品交付总装参加飞行试验的过程。使用环节要素如表9所示。
表9中4项设计要素，均梳理形成量化控制表格，以产品履历情况梳理为例，制定的要素梳理表格如表10所示。从生产环节、验收环节梳理，对每一个产品的产品履历情况进行系统梳理。
2.6 实践总结及下阶段工作展望
通过以某运载型号为试点开展火工品“生命树”各环节关键要素质量控制实践工作，对设计、生产、验证、验收和使用五个环节的关键控制要素进行了系统梳理，并制定相应的量化控制模板。设计环节梳理11项关键要素、生产环节梳理7项关键要素、验证环节梳理5项关键要素、验收环节梳理4项关键要素、使用环节梳理4项关键要素，各具特点又互相关联、高度统一、层层递进，构成一套完整的以保证火工品可靠性为目标的“生命树”系统。利用该“生命树”模板，可以实现火工品质量的定量分析，同时通过不同部门之间的交叉检查确认，可以达到问题早发现、风险早释放的目的，从而提高火工品全生命周期的可靠性。
后续火工品“生命树”质量控制工作要从全型号统一规划、统一落实。若根据自身理解的不同，提出不同的措施，最后落实效果也将参差不齐。首先，按照火工品全寿命周期关键要素，从火工品术语、研制程序、设计要求、试验要求、可靠性评估、安全性评价、寿命检验
等方面制定火工品系统研制系列标准，从而使各单位在开展火工品“生命树”质量控制工作时做到有据可依。其次，组织开展全型号火工品质量控制工作，对各型号发生的火工品问题进行再梳理、再认识，总结火工品“生命树”关键要素，形成覆盖全面的火工品“生命树”质量控制要素模板，从而在各型号中推广应用，整体上提高航天火工品质量的可靠性。
3 取得的成果和创新
（1）全要素检查闭合化
设计环节中，通过对设计文件、原材料、接口设计、尺寸链、载荷强度等方面的再分析，实现了设计环节的闭合化；生产环节中，主要针对工艺实现开展关键尺寸、关键装配环节等方面的检查确认，实现生产环节的闭合化；验证环节中，通过对试验设计、验证情况、试验流程等方面的回归检查，实现了验证环节的闭合化；验收环节中，通过对验收要求、多媒体记录、质量问题举一反三等方面的再确认，实现了验收环节的闭合化；使用环节中，通过分析薄弱环节、落实产品履历、靶场总测总装、测试项目等措施，实现使用环节的闭合化。上述五个环节的闭合化管理，有效实现了火工品质量全过程管理，避免出现遗漏错误工作项目。
（2）关键控制要素量化
通过某型号试点推行的火工品“生命树”关键要素质量控制实践工作，形成了火工品全生命周期关键控制要素共31项并形成表格，各单位按照表格要求进行梳理确认工作，形成了一套系统的质量量化控制方法。该方法对产品的設计、生产、验证、验收和使用环节的各个要素进行了严格的控制，具有提前发现问题、及早释放研制风险、规范产品研发流程和关注系统接口等优点，且充分体现了火工品全寿命全要素质量量化控制的思路，实施效果高效、可靠，可以不断提高火工品质量可靠性。
（3）工作实施积极化
以往质量管理经验中，通常是以设计为主体开展产品质量检查工
作，生产部门被动配合完成相关工作。但由于近年来航天任务的快速发展，任务多、人员新成为航天发展的一个新特点，这必然导致设计师队伍没有足够的精力深入生产一线了解生产环节，从而不可避免地在制定生产环节关键控制要素时出现考虑不全、设置不周的问题。火工品“生命树”管理模式的生产环节为生产部门争取了更多的自主权。首先由生产单位提出自身生产工艺性稳定、超差难易度、关键过程控制情况等关键要素，再由设计人员对其进行交叉检查，既可起到相互督促检查的作用，又可以使设计融入生产环节，增强对生产过程的了解。上述质量管理方式充分体现了面向产品、全员参与的质量管控思路，增强了工作实施的有效性、积极性。
4 结束语
火工品“生命树”质量管控工作是提升航天火工品质量的关键手段，是今后火工品质量管控工作中必须长期坚持的工作方法，是实现火工品质量提升工程的重要基础。本文针对有效提高火工品质量可靠性的方法，围绕“重新审查分析设计、生产重新审查确定、验证重新审查策划、验收重新审查确认、使用重新审查梳理”开展火工品“生命树”质量管控方法的研究与实践工作。以某型号为试点，梳理确认了全寿命周期质量控制要素，制定了质量控制要素模板，充分调动了设计、生产、试验和物资部门的积极性，并取得了一定成效。后续将在前期工作的基础上，解放思想、持续改进，从各型号火工品研制情况入手，梳理制定覆盖更全面的火工品“生命树”质量控制要素模板，从期取得更加显著的效果。