环境实验室过程质量量化控制方法

◆龚晶晶 李 波 徐庆波/ 文

一、引言

航天产品需要在实验室环境下开展环境模拟试验以考核产品设计是否满足使用要求，是提高产品可靠性的重要手段。环境试验过程实施的质量直接影响产品环境试验验证的有效性，对产品质量保证具有重大的影响[1]。中、大型实验室存在试验类型多、项目多、涉及的试验设备和试验人员多、环境试验管理工作复杂等情况，给环境试验过程质量控制带来了很大的压力。

环境实验室按照CNAS-CL01建立了质量管理体系，实现对试验质量的有效控制，其中对试验实施过程质量控制广泛采用质量监督的方式[2,3]，但是质量监督方法不够明确，尤其是不易量化。为此，本文基于航天产品量化控制方法[4]，提出了对试验实施过程的各个环节进行质量控制的方法。

二、过程质量量化控制方法提出

过程质量量化控制是指采用量化控制的方法使过程满足规定的质量要求，这里的过程主要指工作环节。量化控制基于具体量化要求，实施过程量化记录，开展量化分析评价，形成量化反馈的持续改进的工作机制[4]。应用量化控制这一机制对试验过程实施质量控制，将试验控制过程尽可能的“程序化、规范化、表格化”[5]，如图1所示，主要有以下步骤：

1．识别量化控制的对象，这里是指过程；

2．建立量化控制的模型，包括确定量化控制要素和明确各要素的量化控制要求；

3．基于量化控制模型实施量化控制，填写量化过程记录；

4．对量化过程记录进行分析评价，形成分析结果；

5．反馈分析结果，持续改进量化控制模型。

建立量化控制模型是过程质量量化控制的关键环节。一旦建立了正确的量化控制模型，就能依据该模型实现过程质量的良好控制。同时，模型建立过程是一个持续改进的过程，需要根据模型的实施情况不断修正。

图1 过程质量量化控制方法

三、过程质量量化控制模型定义

（一）过程质量控制要素

过程质量是指过程符合要求的程度。过程质量控制的方法是在恰当的节点进行过程结果与要求的比对验证，以保证实际过程不偏离给定的要求。过程质量控制要素包括：流程、过程、要求、检查以及记录，为便于描述，采用字符表示为

式中，QCP表示过程质量控制；Ui表示控制单元；Pi表示过程；Di表示要求；Ci表示检查；Ri表示记录。

公式（1）中，过程质量控制由n个控制单元组成；公式（2）中，控制单元由过程、要求、检查以及记录组成，过程是控制的对象，要求是控制的目标，检查是控制的方法，记录是检查执行的证明。

（二）控制要素的量化形式

要实现过程质量的量化控制，需要对各个控制要素进行量化，且量化后应容易实施。量化是质量管理的具体化，是过程控制分解到一定程度或能够数字化表述的过程，常使用的量化形式有流程图、表格化记录、数字化指标等[4]。这里针对各个控制要素，分析其特点，给出建议的量化要求，结果见表1。

表1 过程质量控制要素量化要求建议

（三）过程质量量化控制模型

过程质量量化控制模型采用含执行次序的量化的过程质量控制要素组合来表达，包括量化控制单元及其执行流程，其中，量化控制单元用控制要素及其执行方式共同表达，如图2所示。

图2 过程质量量化控制模型

图2的a中，各个量化控制单元按照给定的流程串联执行。图2的b中，在过程工作完成后，对比过程的要求进行检查。如果过程符合要求，则该过程结束进入下一过程；如果过程不符合要求，则重新启动过程，或停止过程并报告故障。检查结束后，不论过程是否通过，均应留下记录。

四、环境试验过程质量量化控制模型建立

（一）环境试验过程质量控制单元确定

指根据环境试验实施过程中承担的任务，识别影响过程质量控制的环节。环境试验实施过程中的主要任务为：根据试验条件，操作试验设备，记录设备过程数据，编制试验报告，但并不参与产品测试，工作内容及流程见图3。试验条件由委托人提出；试品放置和测试装置安装也由委托人完成；其余由试验人员完成。

在环境试验过程中，质量控制重点是保证给定的环境试验条件正确地施加在产品上。从图3可以看出，影响环境试验过程质量的主要环节包括：试验设备选择、试品放置、测试装置安装、试验条件设置以及试验设备运行。采用公式（1）表示：

式中，U1为试验设备选择；U2为试品放置；U3为测试装置安装；U4为试验条件设置；U5为试验设备运行。

（二）环境试验过程质量控制要素及量化

在识别公式（3）各控制单元的基础上，按照公式（2）确定控制单元的控制要素，同时参考表1对各控制要素进行量化，结果如表2所示。

（三）环境试验过程质量量化控制模型

图3 环境试验工作内容及流程图

表2 环境试验过程质量控制要素及量化形式

在图2的基础上，确定模型中各组成要素，即可建立环境试验过程质量量化控制模型。根据图3确定各控制单元的执行次序，表2中已经列举控制单元的控制要素及量化形式。此外，考虑量化控制执行的有效性，将控制要素及量化形式固定在试验文件中。由此建立的环境试验过程质量量化控制模型，见表3。

表3 环境试验过程质量量化控制模型

表3的流程运行结束后，对各项过程记录进行分析评价，查找模型中存在的不足，形成反馈意见并不断修正模型，直到模型完全满足运行要求为止。

五、环境试验过程质量量化控制模型应用

利用表3给出的模型，对温湿度试验进行量化控制，以“试品安装环节”为例说明具体应用方法。

根据表3，在试品安装环节采用的控制流程为：按照试验大纲要求放置产品；目视检查试品放置是否满足要求；如果不满足，重新放置；如果满足，进入下一流程；流程完成后，在设备检查表中填写试品放置检查情况。形成的文件为：《温湿度试验规程》，包含试品放置要求、设备检查表等内容。具体实施步骤如下：

1）在产品技术条件中给出测试装置安装的方法，包括产品测试设备的安装，如测试设备名称及精度、测试设备连接图；

2）在《温湿度试验规程》中提出量化的要求，如测试设备连接符合测试设备连接图、测试设备精度不应低于试验条件允许误差的1/3、温度传感器的放置位置等；

3）采用目视方法进行检查，比对测试设备和传感器的安装是否与《温湿度试验规程》中的要求一致；

4）检查完成后，填写设备数据记录表，如产品控温方式、传感器安装位置、是否拍摄设备连接和传感器安装的照片等。

在模型执行结束后，对各环节的过程记录进行分析。在试验设备运行环节发现在1个月内发生了5起测温不准确的问题，分析主要原因是传感器选用不合理。因此，对原有模型的测试装置安装环节进行了修正，在控制要素“要求”中增加了“传感器适用性检查及传感器选用标准”相关内容。模型修正后，测温不准确问题的发生频数下降至2个月1起，实现了试验过程控制质量的显著提升。

六、结束语

应用过程质量量化控制的方法，对影响试验过程质量的要素进行了量化，包括控制流程、过程依据、目标要求及过程记录等，有效规范了环境试验流程和各流程的工作内容。而流程中每个过程结束后进行检查的方式能有效暴露质量问题，通过质量问题闭环，能保证环境试验过程质量。提出的过程质量量化控制模型，也适用于与环境试验过程相似的生产过程和调试过程。形成的温湿度试验过程质量量化控制的文件，在对各控制要素的量化内容进行适应性修改后，也可应用在真空试验和振动试验中。此外，文中建议的过程质量控制要素的量化形式，还需要结合模型执行的实际情况不断丰富。

参考文献

[1] 金恂叔.论航天器的环境试验和可靠性[J].中国空间科学技术，1997（05）:35-42+55.

[2] 李娜.浅谈实验室内部质量控制方法[J].山西冶金，2017,40（05）:121-123.

[3] 陆旭先，王德智，张丹，孙泽辉.实验室内部质量控制的方法及范围[J].品牌与标准化，2010(06):121-123.

[4] 中国运载火箭技术研究院.航天型号量化控制手册[M].2012.8.

[5] “程序化、规范化、表格化”质量控制方法的研究与应用[A].中国电子学会可靠性分会.2008:5.