航天AIT質量能力提升工程助力質量強國建設

劉 倩 宋文成 董學金

2023年2月，黨中央、國務院印發了《質量強國建設綱要》，近日，上海也發布了《質量強國建設綱要上海實施方案》。上海衛星裝備研究所以質量強企行動為主線，統籌推進三年質量能力提升工程、精益質量管理體系、精益產品保證體系和卓越標準體系建設等工作，切實推動質量管理從精細到精益再到卓越的轉型，不斷提升保證成功能力，助力質量強國建設。

一、企業概況

上海衛星裝備研究所隸屬于中國航天科技集團有限公司上海航天技術研究院，是我國大型航天器AIT（裝配、集成測試、試驗）中心，也是唯一的一家具備整星AIT及機、電、熱衛星平臺配套能力的單位，建有5.3萬多平方米國內一流的衛星總裝總測廠房，擁有以KM5B真空罐、F4H紅外定標設備和500KN振動臺為代表的大型試驗和測試設備。

上海衛星裝備研究所秉承“精細、創新、自強、共享”的企業理念，肩負“創人類航天文明、鑄民族科技豐碑”神圣使命，堅持“質量第一、顧客滿意”質量宗旨，致力于精進國際先進的制造技術和一流的試驗技術，以建設具有專業優勢的研究所和世界一流的航天飛行器AIT中心為發展目標。

上海衛星裝備研究所承擔了來自航天系統部、裝備發展部、國防科工局、氣象局等的研制任務，研制的衛星覆蓋了低軌到地球同步等各種軌道，聯合開展了我國首個火星探測器的研制，為國防安全現代化建設、國民經濟建設、防災減災等作出重大貢獻。2018年風云衛星榮獲中國工業大獎，高分五號榮獲第二十屆中國工博會特別榮譽獎。上海衛星裝備研究所榮獲上海市高新技術企業、市長質量獎等榮譽，先后獲得國家技術發明獎、國防技術進步獎等。

圖1 研究所園區一角

二、質量強國建設的重大意義

《質量強國建設綱要》以建設質量強國為主線，規劃了現在到2025年，再到2035年質量發展的宏偉藍圖，提出了質量發展的指導思想、工作方針和主要目標，制定了強化企業質量主體作用、加強質量監督管理、增強質量發展創新動能、優化質量發展環境、夯實質量發展基礎、提升全面質量管理水平等政策措施。堅持以質取勝、建設質量強國，是推動高質量發展、促進我國經濟由大向強轉變的重大舉措，是增強綜合國力和實現中華民族偉大復興的必由之路。這既是對質量工作在促進科學發展、轉型發展中地位和作用的肯定，也體現了黨中央、國務院對質量事業的高度重視，對質量工作寄予的厚望。為質量而戰、為建設質量強國而奮斗，已成為舉國上下的共同目標，得到了全社會的熱烈響應，質量事業發展進入了一個新時期。質量發展既包涵著質量促進經濟社會科學發展、轉型發展，又意味著質量事業的可持續發展。

《質量強國建設綱要》和《質量強國建設綱要上海實施方案》為提升航天AIT質量能力指明了方向，結合黨的十九大提出的“建設航天強國、質量強國”的要求，以及航天科技集團質量強企的要求，上海衛星裝備研究所探索了以技術風險管控為核心的航天AIT產品保證模式，同時構建了面向精益生產的航天器AIT數字化質量管控系統，增強質量發展創新動能，提升全面質量管理水平，推動質量強國建設。

三、航天AlT概況

航天任務都是高精準、高可靠、高風險，單顆衛星價值高，戰略意義重大，配套產品及單位多，管理難度大，AIT又是研制鏈最末端，特點是裝配精度高、可靠性要求高、操作風險高。

裝配精度高：衛星飛行軌道從幾百公里至幾萬公里，近幾十年衛星分辨率也從公里級提升至亞米級。所謂“失之毫厘，謬以千里”，地面上微小的裝配誤差都會對衛星觀測精度造成極大的影響。

可靠性要求高：衛星具有不可維修性，必須高可靠，這就要求在總裝、試驗、測試過程中要一次成功，不帶任何隱患上天。研制中產生的問題往往具有不可逆性，甚至具有災難性，可能直接影響衛星發射任務的成敗。

操作風險高：因航天任務形勢緊迫，通常需要加班加點，且AIT過程涉及整星展開和熱試驗等復雜流程，高危操作頻繁，整星操作中產生的問題往往具有不可逆性，甚至具有災難性，可能直接影響到衛星發射任務的成敗。

因此開展AIT質量能力提升工程，切實解決衛星AIT研制過程存在的短板和薄弱環節對保證航天任務成功非常重要，將極大支撐航天事業發展, 增強國家綜合實力。

四、質量能力提升主要工作

（一）以技術風險管控為核心的航天產品保證模式

上海衛星裝備研究所2011年提出風險管控的理念，經過10余年的探索和實踐，歷經從經驗法、頭腦風暴法到PFMEA工具，科學量化確定風險等級，建立了日益成熟的、以技術風險管控為核心的產品保證模式，有效控制了AIT過程風險，保證了產品質量。

上海衛星裝備研究所構建了“三個面向”（面向組織、面向流程、面向產品）的立體化風險管控體系，過程實行“六步法”管控，確保衛星AIT過程滿足防多余物、防靜電、防污染等要求，實現高精準、高可靠和一次裝配成功。同時，通過“1+3+1”質量監督和“兩個維度”持續改進，將衛星AIT過程質量管控由“事后處理”轉變為“事先策劃+事前預防+事中控制”。

1. “三個面向”立體化風險管控體系

“三個面向”的立體化風險管控體系包括面向組織的《衛星AIT風險控制手冊》、面向流程的《XX型號AIT風險識別與控制要求》和《XX型號發射場產品保證手冊》、面向產品的《典型產品風險點控制手冊》。

（1） 面向組織

針對衛星研制過程操作風險大，為避免低層次質量問題、提高質量履職能力與風險操作意識、轉變型號研制過程中質量保證模式，上海衛星裝備研究所組織對AIT過程風險項目進行分析，全面識別風險控制點、強制檢驗點、不可檢不可測點、多余物控制點等，量化評估風險等級，細化風險事件和風險點，制定風險防范措施，固化形成《衛星AIT風險控制手冊》，組織工藝、質量、操作培訓并考核?！缎l星AIT風險控制手冊》成為指導型號研制人員進行AIT過程風險分析與控制的法規性文件。

（2）面向流程

在考慮共性風險基礎上，各航天器型號識別特有風險點，細化量化風險控制措施，制定《XX型號AIT風險識別與控制要求》作為型號研制過程中風險控制的依據性文件。

同時，為適應航天器高密度發射的新形勢，轉變型號研制過程中質量保證模式，將質量控制要求直接落實到發射場工作流程，落實到實施表格，精細化過程確認，做到“五化”（班前布置表格化、過程記錄數據化、質量確認責任化、強制檢驗影像化、數據判讀及時化）。

針對關鍵過程發射場過程，制定了《衛星型號發射試驗AIT產品保證手冊》，明確83項產保工作項目，包含7個關鍵點、3個重要點、4個放行點，固化62個文件模板、102份實施樣表。

（3）面向產品

面向航天器載荷、推進、姿軌控等關鍵重要產品，梳理了從產品交付驗收、裝配測試、試驗、運輸等過程的風險和措施，明確各崗位職責，編制《典型產品關鍵點控制手冊》。比如推進系統產品分冊，明確15類重點關注產品、20個重要風險點、251條控制措施。

2. “六步法”AIT過程風險管控

（1）專業化產品/工裝設備交接驗收管控

設置產品交接驗收單元，配置專檢人員和專用檢測設備，圖示化交驗要求，建立交驗信息平臺，實現外單位產品交驗專業化和信息化，嚴把產品入所第一關，規避問題產品流入AIT階段。

制定“外來工裝設備管理辦法”，明確型號啟動階段需策劃梳理AIT過程外來工裝設備清單和風險控制措施、進入廠房安全檢查、工位現場使用及廠房流轉存放等管理要求，規范外來工裝設備管理。制定外來工裝設備管理實施細則，按充氣、充液、抽真空、展開等總裝工位使用、熱試驗、力學試驗、定標試驗等13類外來工裝設備，編制每類工裝設備管理實施細則，明確外來工位現場使用與管理的具體要求。

（2）開工前技術風險交底

編制《開工前準備狀態檢查表》，明確產品狀態、風險點、質量控制點等要求。實行每日班前會制，工藝組織操作人員、質量檢驗人員從產品特點、工藝要求，工作流程、風險注意事項等方面深入學習，并定崗定人。對重大風險，提前熟悉操作過程，并實行“試操作”，做到心中有底、事先預防。

圖2 以技術風險管控為核心的產品保證模式

（3）標準化作業流程

梳理整星AIT流程，制定300余份SOP作業指導書，細化操作流程和方法，量化工藝參數，明確風險和質量控制點，提高操作的規范性和一致性。比如《Araldite420結構膠膠接操作規范》實行關鍵動作圖示化，標準化作業流程。

（4）表格化風險控制措施

編制現場操作工藝規程，細化風險點，明確每臺單機安裝、每個帶電接插件連接等工步級的風險點，醒目標識“極高風險”與“高風險”，起到警示作用，并編制《風險項目及控制措施表》，嚴格操作過程風險控制。

（5）外單位涉星操作“兩確認一監督”

編制外單位涉星操作項目矩陣，明確交接項及風險點，從人員、產品安全防護和產品狀態比對等方面制定風險控制措施，對118項外單位操作實行“兩確認一監督”，強化實施前、后的產品狀態確認，實施全過程監督。

（6）點長放行制

操作過程三檢、四化：三檢操作是現場實行一崗操作，二崗輔助，檢驗監督檢查。四化管理是過程記錄數據化、質量確認責任化、強制檢驗影像化、數據判讀及時化。

圖3 衛星發射場主要工作流程

明確屬地化管理：制定衛星AIT現場屬地化管理辦法，明確各部門的業務范圍，細化業務承擔部門為協作部門和外來單位現場作業提供保障條件，對人員資質、作業文件、裝星產品、工裝設備和作業規范性等進行嚴格監管，對所外作業過程管控要求，控制和確認產品交接狀態等管理的具體要求。

強化主崗責任制：制定衛星AIT現場管理主崗負責制實施細則。按結構裝配、衛星總裝、展開試驗、熱試驗、力學試驗等工位，制定每類工位現場管理主崗負責制實施細則，細化現場作業的生產準備、文件學習、操作、過程記錄、檢查確認和現場管理的具體要求。明確主崗是工位現場管理的第一責任人，對實施全過程和最終結果負全責。共梳理出74個工位/項目，明確主崗70名。

實行點長放行制：針對關鍵工序、特殊過程、極高風險等，系統梳理形成34類產品/過程關鍵控制點。編制點長確認檢查表，納入工藝規程。聘任26名點長，對關鍵過程、不可逆環節進行把控。

3.“1+3+1” 質量監督

（1）組建專業團隊，監督與跟蹤風險措施落實

為確?！案哔|量”發展，強化研制全過程風險管控，上海衛星裝備研究所質量監督工作經歷了“三個階段”的轉型，有效推動風險管控工作落地落實。建立基于“過程方法”，聚焦“風險管控”的質量監督機制，定期從設計輸入、工藝文件、現場操作、過程記錄等方面開展全方位“體檢”。

（2）建立質量監督管理信息化系統

該系統具備問題上報、審核、實時匯總、查閱、統計、分析、提醒、流轉、提示、搜索查詢等功能，有效保證問題的閉環與驗證，以及共性問題的梳理與分析。

2022年采用“4名質量監督人員+X名技術專家”的模式，對4個業務部門、16個在研型號、15個專業產品進行了30余次專項審查，覆蓋所有部門、所有型號、所有產品和所有過程，共查出126個問題，其中發現新的風險點11個，完善風險控制措施25條。通過上傳“質量監督管理信息化系統”進行通報、閉環提醒及舉一反三等功能，所有問題均完成閉環并驗證，新增風險點及控制措施已納入正式文件，有效提升了質量監督的深度和廣度。

圖4 交驗檢測設備

圖5 開工技術交底

4. “兩個維度”持續改進

（1）風險項目交叉評價

各型號重點評價風險識別的充分性、措施有效性，共性及常見問題防范到位情況，數據包記錄的完整性、可追溯性。

2022年共完善工藝文件37份，維修和新研工裝10余套。

（2）動態管理風險手冊

動態管理風險清單，不斷識別新增風險源，制定措施，對采取措施后降級或消除的風險及時更新。

（二） 面向精益生產的數字化質量管控

圍繞衛星總裝業務主流程，采用“總體規劃、分步實施、快速迭代”的建設思路，持續推進總裝數字化質量管控建設與深化應用。

1.聚焦知識與流程，開展總裝數字化精益工藝設計

以模型和知識為驅動，實現設計工藝性分析與虛擬仿真驗證；采用智能化工藝設計方法，進行工藝數據的深度挖掘、智能推送，實現裝配工藝“一鍵生成”與規范性自動審查，大幅減少人工重復性工作量。

2.推進業務與系統集成，開展計劃、物流、質量精益管理

建立了型號-車間-工位多級計劃管理機制，并實現動態調度；形成了涵蓋企業內外供應鏈、貫穿廠所-車間-現場、軟硬件系統集成的精益物流管控體系；實現了質量數據集成化采集、關鍵過程精細質控與數據包在線歸集。

（1）質量數據在線采集與管理

全面應用結構化作業指導書與檢驗記錄表格，取代紙質跟蹤卡、記錄附表，實現裝配現場電子化作業指導、在線數據記錄與電子簽署確認；集成應用安全相機、速拍儀等圖像數據采集終端，實現裝配作業、檢驗檢測、產品交接等環節在線拍照、自動編號、在線回傳與關聯存儲，多媒體數據采集效率提升2倍，影像數據查詢和管理效率提升50%以上。

（2）關鍵過程質量管控

基于MES的現場作業看板，對關鍵工序、強制檢驗點、風險點等關鍵過程可視化標識，同時將通用規范、過程記錄表格與關鍵過程關聯，并自動判斷過程采集數據的完整性、規范性，比對分析是否符合技術要求。全面推行現場技術問題跨單位、跨部門的在線協同辦理，實現電子審簽、信息快速查詢追溯與一鍵匯總歸集，確保過程規范可控、信息完整準確可追溯。

圖6 某產品線上交接記錄

（3）產品質量數據及數據包管理

構建產品數據包管理模塊，基于產品BOM和工藝流程，實現工藝、計劃、檢驗數據、影像記錄、問題處理、產品交接等多源異構產品數據的統一匯總和統計分析，形成完整的產品質量數據包。

（4）搭建產品質量數據包系統

實現單機級結構化質量數據的自動采集，集成質量數據匯總表和確認表，進一步開展線上配套產品的驗收、AIT過程重要節點的確認，同時一鍵生成質量報告，提高編寫效率與質量；通過數據之間關聯關系，開發數據在線自動判讀、同一產品質量數據在不同AIT階段的縱向比對分析、不同產品同一質量數據在同一AIT階段的橫向對比分析、包絡線分析等功能，呈現產品在設計、生產、試驗、交付等環節的客觀信息和記錄，形成系統化、結構化的證據鏈，為產品交付驗收、質量追溯等活動提供系統支持。

（5）融合先進制造模式

實現裝-測-調、人-機-物、生產與運營集成管控。通過軟件系統集成、自動化裝備研制與物聯集成應用，實現制造單元裝-測-調一體化管控、生產線人-機-物數字化管控、科研生產與車間運營集成管控，提高生產效率和透明度，逐步構建形成總裝智慧車間。

針對衛星結構平臺裝配、機電熱總裝等核心業務環節，構建了結構平臺集成制造單元和數字化總裝單元，實現了機器人系統、精度測量設備、多余物檢測設備等的集成和一體化閉環控制；通過MES系統對裝配過程中設備參數、工藝參數、檢測數據等進行在線采集與分析，并根據分析結果對設備或工藝進行動態調整，達到“裝-測-調”一體化管控，從而有效提高了裝配效率和質量一致性。

圖7 操作過程

五、質量能力提升成效

2011年以來，在研衛星由10顆增長到70顆，高風險操作項目如整星起吊由不足100次增長至450余次，起吊過程的質量問題由3起下降到0起。承擔的機、電、熱專業產品任務量快速增長，產品合格率不斷提高，一次交驗合格率已達99.90%以上。型號研制任務量翻番，產品質量問題數逐年減少，發射星AIT、發射場過程無重大人為質量問題，重大人為責任事故為0。

型號研制全流程效率顯著提升，模型傳遞效率提升90%、工藝設計效率提升30%；總裝過程數據采集效率提升80%、設備物聯率82%，總裝車間無紙化率達到90%，產品數據包收集歸檔效率提升80%，綜合效能提升30%以上。同時采用大數據、人工智能、數字孿生等先進技術，開展了精度預測分析、產品總裝狀態孿生監控、圖像智能識別、動態調度等典型應用，大幅提升數據綜合應用能力，逐步實現從“事后追溯”向“事中控制”和“事前預測”轉變。

自主開發了一系列具有自主知識產權的軟硬件系統，構建的衛星總裝數字化管控平臺實現全型號應用，并在某商業衛星總裝生產線上推廣應用；形成了專利8項、軟著11項、集團級標準2項、院所級標準8項，并榮獲上海市優秀發明選拔賽金獎、國防科技工業管理創新成果二等獎等榮譽。

衛星總裝數字化管控模式為復雜產品小批量生產提供了有益的思路，可直接應用于我國新型衛星研制以及后續衛星批量化總裝生產線建設中，并對新型火箭、導彈、載人航天等國家重大工程具有示范效應。同時，研究的精益工藝設計、動態調度、精益物流、精細質控等技術和系統能為離散式制造企業實現生產過程控制提供示范和借鑒，特別是在數據自動采集和集成管理、制造過程智能監控等方面提供可借鑒的解決方案。本項目的研究具有顯著的社會、軍事效益。

六、質量能力提升難點與建議

由于數據的結構化方式不同和數據的采集標準不同，導致產品研制各環節的數據信息鏈無法進行有效的關聯與整合，導致產品數據的統計分析很難深入進行，數據資源浪費嚴重。同時，產品數據包管理缺乏相應的數據分析、比對和處理手段，對于一些容易發生問題的產品和研制過程很難進行提前預警，導致產品和研制過程中潛在隱患難以發現，直接影響型號產品質量控制和薄弱環節的提前發現及改進。

后續將深度開發數據統計與分析功能，實現從元器件原材料維度快速查詢選用型號和產品、從產品維度快速查詢每個產品各階段質量數據或影像記錄，對產品質量數據的準確性自動判讀；立足數據思維，大力推進質量數據分析挖掘：基于結構化質量數據及產品數據包、大數據平臺等系統軟件，聚焦質量數據應用典型場景，開展多維統計展示、質量數據智能比對、質量風險管控、質量評價、質量成本分析等關鍵技術攻關，提出分析算法及模型，開發軟件工具或功能模塊并開展試點應用，以數據驅動為研制過程質量管控工作，提升質量數據分析處理能力。

同時，借助長三角地區質量工作的統籌協調優勢，加強與優秀標桿企業的交流與合作，加快質量管理轉型。建設適用單星、小批量裝備、商業航天等型號研制生產的差異化精準精細的質量管理體系，解決突出問題，夯實質量基礎，提升體系效能，加速推進數字質量建設，有效支撐新時期常態化高強密度型號研制任務順利完成。