/中國運載火箭技術(shù)研究院

質(zhì)量問題歸零管理是我國航天企業(yè)進行產(chǎn)品質(zhì)量改進的一項復(fù)雜流程，涉及產(chǎn)品設(shè)計、制造、運輸?shù)确椒矫婷?，加之航天企業(yè)產(chǎn)品的復(fù)雜性，在歸零過程中會產(chǎn)生海量信息，因此將航天企業(yè)質(zhì)量問題歸零管理過程中產(chǎn)生的大量信息進行行之有效的管理，對航天企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)制造以及歸零業(yè)務(wù)都有重要意義。該過程的本質(zhì)就是圍繞質(zhì)量問題實例來規(guī)范整理信息，凝練知識，進而構(gòu)建“經(jīng)驗—案例”知識庫，通過知識共享與復(fù)用，達到對質(zhì)量問題信息和工程經(jīng)驗知識綜合利用的目的，真正做到“質(zhì)量問題變財富”，其核心在于知識管理。

目前，知識管理已在質(zhì)量與可靠性領(lǐng)域得到了初步應(yīng)用。中國運載火箭技術(shù)研究院的質(zhì)量與可靠性信息管理系統(tǒng)是一個依托AVIDM框架建立的面向全員、全過程、全系統(tǒng)的質(zhì)量信息管理系統(tǒng)，涉及到研究院型號研制“設(shè)計—生產(chǎn)—試驗—產(chǎn)品交付”的各個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，為航天可靠性知識管理的開展提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

當前，航天型號研制過程仍然存在不少質(zhì)量問題，有些問題還是重復(fù)性問題，究其原因是現(xiàn)有的質(zhì)量與可靠性工作模式尚未從“救火型”向“預(yù)防型”轉(zhuǎn)變。截至目前，研究院尚未形成一種有效的可靠性知識管理方法，未能從知識管理的角度系統(tǒng)地對經(jīng)驗教訓(xùn)中隱藏的知識進行再提煉，經(jīng)驗教訓(xùn)中的知識沒有回到可靠性設(shè)計分析等質(zhì)量控制的源頭中。因此，筆者針對航天型號質(zhì)量問題歸零信息，梳理了通用的可靠性知識管理方法，旨在規(guī)范航天型號可靠性知識管理流程，實現(xiàn)由質(zhì)量問題數(shù)據(jù)到知識體系的構(gòu)建與應(yīng)用，進而為運載火箭和導(dǎo)彈武器可靠性設(shè)計、分析提供數(shù)據(jù)支持與知識支撐，實現(xiàn)質(zhì)量問題數(shù)據(jù)的閉環(huán)應(yīng)用，規(guī)范航天產(chǎn)品研制過程質(zhì)量風(fēng)險控制。

一、基于質(zhì)量問題的航天可靠性知識管理框架

可靠性知識是從產(chǎn)品質(zhì)量問題數(shù)據(jù)中逐層演化、提煉出來并得到驗證的規(guī)律，產(chǎn)品質(zhì)量問題數(shù)據(jù)、質(zhì)量問題信息與可靠性知識之間具有如圖1所示的關(guān)系。

圖1 質(zhì)量問題數(shù)據(jù)、信息與可靠性知識的概念及演化關(guān)系

當前，質(zhì)量管理活動在產(chǎn)品過程維度向著制造、工藝乃至設(shè)計端延伸，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)維度從單一零部件向零件族中的類似零件延伸，在組織維度向供應(yīng)鏈兩端延伸。隨著舉一反三工作的開展，產(chǎn)品可靠性知識內(nèi)涵得到了極大豐富，形成了以質(zhì)量問題案例為核心，案例知識與材料知識、工藝知識、產(chǎn)品設(shè)計知識等廣泛關(guān)聯(lián)的多學(xué)科融合知識體系。為此，提出基于質(zhì)量問題歸零信息的航天可靠性知識管理框架，如圖2所示。

根據(jù)圖2所示，可靠性知識管理起源于質(zhì)量問題歸零，其是一個隱性知識顯性化的過程：技術(shù)人員根據(jù)經(jīng)驗對質(zhì)量問題進行分析，通過反復(fù)試驗實現(xiàn)質(zhì)量問題復(fù)現(xiàn)，并提出最優(yōu)解決方案，該過程將技術(shù)人員對質(zhì)量問題處理的隱性經(jīng)驗轉(zhuǎn)化成了顯性的數(shù)據(jù)信息。質(zhì)量問題歸零主要包括故障相關(guān)信息、原因相關(guān)信息、措施相關(guān)信息3類信息。綜合這3類信息，可形成2類質(zhì)量問題歸零知識：一個是由故障信息與原因信息組合得到的故障分析經(jīng)驗知識；另一個是由故障信息、原因信息以及措施信息組合得到的故障處理經(jīng)驗知識。

圖2 基于質(zhì)量問題的航天可靠性知識管理框架

基于故障分析經(jīng)驗和故障處理經(jīng)驗開展可靠性知識提煉，建立故障模式庫與可靠性技術(shù)準則庫，并使知識進入共享狀態(tài)。知識檢索引擎通過語義擴展、語義關(guān)聯(lián)等技術(shù)實現(xiàn)質(zhì)量問題描述信息的相似度匹配，設(shè)計人員通過知識檢索獲取想要的知識。知識檢索引擎通過語義關(guān)聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)質(zhì)量問題描述信息的相似度匹配檢索，技術(shù)人員通過知識檢索引擎可以獲得其想要的知識。

質(zhì)量問題歸零業(yè)務(wù)既是可靠性知識庫的支撐對象，也是可靠性知識庫的依托對象。在這個閉環(huán)過程中，知識庫自身也處于不斷更新的過程，從而保證質(zhì)量問題知識庫的價值。

航天可靠性知識管理主要表現(xiàn)在對航天產(chǎn)品故障模式與可靠性技術(shù)準則的提煉，而其提煉過程是將隱匿在質(zhì)量問題歸零報告中的知識顯性化的過程中，根據(jù)可靠性知識管理框架，并結(jié)合研究院提出的新“五條”歸零原則，確定開展的可靠性知識管理活動包括知識分類與采集、知識挖掘與提煉、知識共享與應(yīng)用。

二、航天可靠性知識管理過程

1.知識的分類與采集

質(zhì)量問題知識既包括現(xiàn)有的以文檔形式存在的顯性知識，也包含操作者、維修人員、領(lǐng)域?qū)＜业戎R擁有者頭腦中的隱性知識，其包括排查故障方面的非正式的技能、技巧、經(jīng)驗以及主觀洞察力等，往往與特定的情境相關(guān)。

產(chǎn)品質(zhì)量問題歸零信息龐大而復(fù)雜，筆者從質(zhì)量問題歸零過程出發(fā)，將產(chǎn)品質(zhì)量問題顯性知識主要集中于故障案例的描述，案例內(nèi)容主要包括：產(chǎn)品基本信息，問題的描述（故障描述、模式識別、原因分析），解決方案（措施制定），反饋結(jié)果（措施評價、舉一反三），如圖3所示。

問題的處理與解決通常是一個反復(fù)迭代的過程，始于對問題情境和已知初始狀態(tài)的描述，其中情境包括質(zhì)量問題發(fā)生的時間、地點、對象等要素；初始狀態(tài)包括可直接觀測或檢測到的現(xiàn)象。產(chǎn)品質(zhì)量問題分析的本質(zhì)是揭示各要素間的內(nèi)在聯(lián)系性和彼此制約關(guān)系，使不同階段的知識相互作用，在這個過程中蘊含著經(jīng)驗和人為判斷，以內(nèi)在認知機理和實踐情境為主要輸出的隱性知識就蘊含在這個復(fù)雜關(guān)系之中。

通過進一步分析，質(zhì)量問題的分析處理過程中至少包含2個層面的隱性知識：一是表層的隱性知識，這些知識是與具體質(zhì)量問題相關(guān)的，包括問題細節(jié)、故障特征等；二是深層的隱性知識，這些知識具有通用意義，如問題解決過程中所包含的基本原理、規(guī)則與約束等。

2.知識的挖掘與提煉

由于航天型號產(chǎn)品的復(fù)雜性，如何從海量質(zhì)量問題歸零數(shù)據(jù)中挖掘出潛在有用信息和知識，是知識發(fā)現(xiàn)過程中的關(guān)鍵和核心步驟，知識挖掘是以人工智能、機器學(xué)習(xí)以及統(tǒng)計學(xué)為技術(shù)基礎(chǔ)，發(fā)掘提取隱藏的預(yù)測性信息的有效途徑，知識挖掘提煉的知識類型可以是總結(jié)性知識、關(guān)聯(lián)規(guī)則知識、分類模型等。

圖3 質(zhì)量問題歸零信息分類與采集示意圖

知識挖掘主要是針對質(zhì)量問題數(shù)據(jù)，分為數(shù)據(jù)準備、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘以及準則解釋與表達3個步驟，如圖4所示。

數(shù)據(jù)準備。針對采集到的質(zhì)量問題歸零信息存在大量噪聲及不完整等情況，對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，使之符合算法規(guī)范要求。該過程主要包括3個方面的工作：一是數(shù)據(jù)清理，針對原始質(zhì)量問題記錄中存在的一些數(shù)據(jù)缺失情況，通過一定方法進行數(shù)據(jù)填充；二是數(shù)據(jù)集成，針對多個屬性描述同一情境的數(shù)據(jù)冗余問題，如對機械斷裂的描述“斷裂”“開裂”“破裂”等，通過相關(guān)性分析進行數(shù)據(jù)集成，降低冗余對挖掘結(jié)果帶來的嚴重誤導(dǎo)；三是數(shù)據(jù)變換，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合挖掘的形式，如采用分詞方法，在長中文信息中提取有用信息。

關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘階段。關(guān)聯(lián)關(guān)系是用于描述不同質(zhì)量問題記錄之間存在的相互依存、相互聯(lián)系，這種關(guān)系在很大程度上具有某些內(nèi)在含義，而這些含義有些具有直接聯(lián)系，有些是間接聯(lián)系，對這些內(nèi)在聯(lián)系進行分析，形成一種判斷標準，這個標準便是關(guān)聯(lián)規(guī)則。通過充分識別質(zhì)量問題與狀態(tài)信息之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，才能逐步建立正確完備的知識庫。

圖4 知識的挖掘與提煉

準則提煉和表達階段。基于識別的關(guān)聯(lián)規(guī)則，完善質(zhì)量問題描述特征參數(shù)，建立質(zhì)量問題、故障模式、故障原因、糾正與改進措施的鏈接關(guān)系，進而對故障知識庫進行再分析，提煉出可靠性技術(shù)準則與禁忌，并從設(shè)計、試驗和現(xiàn)場操作等方面對每一項技術(shù)禁忌與準則按技術(shù)進行分類歸納。對與產(chǎn)品層次和類型關(guān)聯(lián)緊密的準則，還需要實現(xiàn)產(chǎn)品類型與技術(shù)類準則的組合，以確定適用于某類產(chǎn)品的可靠性準則。

3.知識的共享與應(yīng)用

知識管理最重要的目的是實現(xiàn)知識共享與應(yīng)用，其核心是圍繞知識建模，以信息化手段實現(xiàn)知識的快速共享，輔助需要知識的人員及時利用知識解決問題。

具體來說，基于質(zhì)量問題歸零信息的可靠性知識管理，對航天裝備全生命周期涉及故障的相關(guān)工作，尤其是設(shè)計、制造、保障工作起到輔助決策作用?？煽啃灾R的共享與應(yīng)用如圖5所示。

首先，根據(jù)物理存儲層需要存儲的屬性集合及屬性間的基本關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用知識建模技術(shù)實現(xiàn)知識表達，進而根據(jù)知識應(yīng)用需求提取知識應(yīng)用技術(shù)要求；然后，進行初步的技術(shù)選定，開發(fā)相應(yīng)的知識管理接口；最后，實現(xiàn)知識的共享和應(yīng)用。

圖5 知識的共享與應(yīng)用示意圖

產(chǎn)品設(shè)計改進、為可靠性設(shè)計提供依據(jù)與支撐。知識的共享與應(yīng)用中最為根本的應(yīng)用就是為產(chǎn)品的設(shè)計、加工、操作等改進提供依據(jù)。通過將質(zhì)量問題知識庫中積累的故障知識向設(shè)計、制造、試驗等部門進行反饋，可以提供產(chǎn)品持續(xù)改進的依據(jù)；對經(jīng)過驗證的可靠性（故障）知識進行提煉，可以形成可靠性設(shè)計準則，基于設(shè)計準則進行產(chǎn)品的防差錯設(shè)計，實現(xiàn)產(chǎn)品可靠性不斷提升，可有效避免和預(yù)防故障的發(fā)生，進而提高使用方的滿意度。

維修保障業(yè)務(wù)管理。在航天型號產(chǎn)品的維修保障工作中，故障知識的共享應(yīng)用可以輔助維修保障決策，對維修保障的計劃制定和業(yè)務(wù)操作提供支持作用。同時，質(zhì)量問題知識的表達組織模型可提供標準的故障及相關(guān)信息的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)規(guī)范，每一次的維修保障業(yè)務(wù)處理過程都是質(zhì)量問題知識積累的來源。

故障診斷與排故引導(dǎo)。知識的共享與應(yīng)用中最為核心和直接的應(yīng)用就是對故障的檢測、診斷、分析和處理，基于建立的故障知識庫，通過應(yīng)用故障案例知識提供對相似歷史案例、故障模式的檢索和展示，應(yīng)用故障診斷知識提供故障發(fā)生機理和傳播規(guī)律的分析與解釋，提供故障的參考解決方案，對現(xiàn)場和返廠排故進行輔助和引導(dǎo)。

保障資源優(yōu)化配置。通過對知識庫中的故障知識依據(jù)各種標桿進行統(tǒng)計分析和邏輯推理等技術(shù)方法，可以挖掘出不同環(huán)境中裝備及其配套產(chǎn)品的故障規(guī)律等隱性知識，針對這些分析結(jié)果合理配置維修保障資源，可以有效提高質(zhì)量問題處理效率，同時降低保障資源成本。

筆者針對航天產(chǎn)品“常見病、多發(fā)病”共性質(zhì)量問題頻發(fā)的現(xiàn)象，并結(jié)合目前質(zhì)量問題數(shù)據(jù)再分析、再利用不足的問題，從質(zhì)量問題歸零信息的再利用角度提出了航天可靠性知識管理新模式。相關(guān)研究成果可面向航天型號研制過程，提升質(zhì)量問題數(shù)據(jù)的再分析、再利用，促進全院可靠性知識識別、提煉與表達，進一步提高研究院知識管理水平，構(gòu)建知識共享機制，為科學(xué)開展型號可靠性設(shè)計、分析提供支撐，促進質(zhì)量與可靠性工作模式從“救火型”向“預(yù)防型”轉(zhuǎn)變。