12月17日上午12时,中国航天科技集团第一研究院(以下简称航天一院)会议室,中国质量协会质量技术奖一等奖评审会现场,几位专家正在兴高采烈地草拟着他们的评审结论,他们对今年入围的这个项目十分满意,一致同意推荐该项目作为今年的质量技术一等奖,并在评审专家栏郑重地签下了自己的名字。
入围一等奖的这个项目叫《载人火箭电子元器件标准体系的建立与应用研究》,申报单位是航天一院。本次质量技术奖项目评审组组长、北京航空航天大学博士生导师唐晓青说:“一条标准线,穿起万根针。这个由48个类别的65个标准和762个规范为内容组成的内控标准,不仅确保了‘神箭’质量,而且也为其他航天型号用元器件质量控制提供了可参照的技术基础,具有广泛的推广应用价值。”
标准“加严”
元器件被称为火箭的“细胞”,一枚火箭上要使用近5万只电子元器件,且90%是国产元器件。载人运载火箭原总指挥黄春平说:“要保证载人火箭万无一失,就必须从载人火箭高可靠性要求出发,在全面分析国产电子元器件质量状况和主要分析模式的基础上,制定和实施一套科学、有效、可行的电子元器件质量和可靠性保证措施。这就是航天一院历时10多年建立这套企业内部控制标准的目的。”
标准“加严”,是这个项目的最大价值之一。中国质量协会战略部部长、评审专家李文成这样评价道。
“加严”的内涵就是根据用户要求,对原有的一些技术规范、标准加以选择,附加上更为苛刻的技术条件,保证产品符合航天高性能、高可靠性要求。加严的版本也经历了1995年版、1999年版和2005年版三个阶段。
“1995年版的加严,就是在原航天工程独特的“七专”(专人、专机、专科、专批、专检、专筛、专卡)技术条件基础上的加严。在这个阶段,加严的技术条件达到44份。”该项目课题负责人林德健说。如加严元器件研制单位生产过程的质量控制、加严失效率指标的控制与考核、加严批次质量控制、加严筛选和试验条件、规定有关产品应进行内部水汽含量和热特性摸底试验等。
1999年版则是在选择了国家军用标准的38个技术条件上进行的加严。按照用户方提供的产品目录,通过有组织的收集和分析有关标准执行情况和元器件失效信息,最终形成了292份详细规范,初步构建了载人火箭元器件详细的规范体系。
不仅如此,加严的技术水平也随着该标准体系的逐步完善得到显著提高。被称为是载人火箭宇航标准体系的2005年版标准,就是在以上2个版本标准实施基础上,根据用户方需求,通过对国家军用标准进行选择和完善而最终建成的。
与用户同增长
在标准加严的基础上,携手用户,实施可靠性增长工程,是保证该标准在实践中得到不断充实和完善的重要环节。所谓“增长工程”,简单地说,就是由用户拿一部分钱出来,通过国家组织的技术改造和科研攻关,支持这个内控标准的建设。
2001年,随着载人航天工程的深入开展以及我国军用电子元器件生产条件的改善,由总装备部、原国防科工委和信息产业部、航天科技集团公司联合发起,以战略武器型号为应用背景,实施航天电子元器件可靠性增长工程。如按照用户要求,针对元器件生产单位出现的故障和可能存在的问题,狠抓失效分析和质量问题归零管理。
一次,该院技术人员从神舟三号火箭出厂前的质量通报中得知,某厂生产的运算放大器存在批次性问题。他们就把这个问题纳入可靠性增长工程进行解决,通过检查全部的78只放大器发现,其中3只有7根引线出现腐蚀问题。经过细致深入的失效分析,最终找出了水汽含量过大的原因,并反馈生产厂改进后重新生产。
由于效果显著,现在,可靠性增长工程已经得到了使用单位的大力支持,成为该院完善内控标准的常规工作。许多通过“增长工程”积累的技术经验已经纳入了内控标准。
如对神舟五号火箭用关键部位约1/3的继电器,按加严标准和改进PIND (颗粒碰撞噪声检测)实验后,进行了更换。为中国第一次实现载人航天工程提供了技术保证。
与生产厂并排走
火箭的飞行全过程不过600秒左右,作为火箭的研制单位,航天一院提出的实际要求则是必须达到600小时。显然,要实现这个目标,除了聆听用户需求外,还必须与元器件生产厂“并排走”,把他们纳入到制定这个内控标准的体系中来,才能最终实现元器件质量的同步增长。
原信息产业部电子第4研究所的研究人员对此体会最深。该所是电子行业各个专业标准技术业务的总归口单位,作为“并排走”的一员,2001年,该所和中国运载火箭技术研究院物流中心成立联合机构,开展对电子元器件的鉴定和验收工作。
如在神五火箭的一次性采购中,针对某单位生产的一种型号半导体集成电路放大器内部水含量严重超标,导致内引线键合区腐蚀的批次性质量问题,该所和一院人员一起下厂开展调查工作。在神五发射之后,他们又有针对性地对元器件开展了产品内部水汽含量检测、芯片剪切强度等重点试验。截至目前,该所已进行鉴定检验、失效分析和各种委托试验150余批,涉及样品上千只。
目前,像这样加入到制定标准行列的生产企业有100多家。一些生产厂还根据加严条件,明确了攻关方向和内容,主动进行工艺、材料的技术攻关和摸底试验。
为配合供货单位加严攻关,航天一院一方面“自掏腰包”,对供货单位进行力所能及的补贴;另一方面向上反映,争取专项经费,从而大大加速了载人火箭用元器件攻关进程,缩短了生产周期,提高了产品质量和可靠性“并排走”水平。
一加一大于二
一个内控标准,涉及主要生产厂家100多个,管控上万只元器件质量,没有大协作精神是不可能完成这项工作的。
还是在载人航天工程立项后的方案论证阶段,航天一院就组织一批专家,对载人火箭可能涉及的生产单位进行了两轮全面的调研考察,摸清了国内元器件的家底。当时,参与的元器件研发生产企业就有60多家。
组织工作的大协调也为该标准的诞生提供了保障。2005年,航天一院成立物流中心,变过去分散的、个体的采购为院内总体抓,专家组、元器件可靠性中心作为技术支撑的集体、集中行为,对元器件实行“五统一”管理,即统一组织订货、统一筛选、统一监制、统一验收、统一失效分析,把住了元器件的源头质量。
元器件专题订货会,更是开创了全国一盘棋的大协作思路。2005年以来,根据内控标准提出的加严技术条件,航天工业召开了3次专题订货会,落实元器件的配套任务,其中试样的元器件订货4000多项共50万只,体现了新时期的全国大协作。
中国是世界上继俄罗斯、美国之后第三个独立掌握载人航天技术的国家,运载火箭技术也经过了从无人试验到载人发射的发展历程。黄春平说:“作为一项系统工程,在单项技术有差距的情况下,中国航天人正是通过各系统各环节的大协作和科学的资源整合,达到了一加一大于二的效果。而内控标准,正是这种协作精神的体现。”