CN104517233B - 航天单机产品成熟度控制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种航天单机产品成熟度控制的方法，有以下步骤：步骤一：选产品，规定应满足的各项指标；步骤二：确定产品实际满足的各项指标；步骤三：通过汇总各子要素的成熟度等级，得到子要素成熟度等级向量；步骤四：进而得到各子要素相对于产品的权重；步骤五：通过加权的方法得到产品的成熟度等级。本发明是一种小子样研制宇航产品实现快速成熟的产品成熟度量化方法，为产品研制、生产及使用等全生命周期所有技术要素的合理性、完备性，以及在一定功能、性能水平下质量稳定性的度量提供了有效途径。
Description
技术领域
本发明涉及一种航天单机产品成熟度控制的方法，本发明通过对航天产品的成熟度控制进行量化评价，对产品的研制进展情况、质量与可靠性工作情况和产品应用技术风险进行了综合度量，为构建航天产品研制工作的量化推进和考核体系，质量与可靠性工作的闭环管理和自我完善提供了一条途径。
背景技术
航天产品具有应用技术新、研制周期长、发射风险高、协作配套广的特点，为保证任务一次成功提出了较高的要求，并且当前航天装备规模数量不断扩大、发射频率逐年增加、技术水平整体跃升，航天科研生产逐渐由长周期、单件研制模式向批量化研产、高密度发射转型，对航天研制、生产和应用提出了新矛盾、新问题和新挑战。
如何解决批产研产和航天产品高质量、高可靠要求之间的矛盾，促进航天产品快速成熟，构建航天产品质量与可靠性工作的闭环管理体系，强化质量与可靠性保证工作整体能力，成为我国航天领域迫切需要解决的问题。
航天产品成熟度概念是基于航天领域工程研制和质量管理数十年的经验，在深化应用航天***工程方法理论基础上，按照航天产品研制、应用、完善、固化的客观规律和强化航天产品质量与可靠性管理的基本思路，经过深入研究和反复实践而提出的。
在传统的***工程过程基础上，产品成熟度概念、方法不仅充分融合了现有航天工程管理的成功经验和技术成果，而且通过实现“全要素、全过程、全***”的扩展，强化了航天工程管理能力，从而为进一步掌控工程风险、实现导航***的高质量、高可靠要求奠定基础。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是针对航天***工程管理的复杂性和特殊性，为解决航天产品高风险、小子样条件下的质量与可靠性保证提供一种航天单机产品成熟度控制的方法，以确保航天产品在研制、生产和使用等环节的高质量、高可靠，促进航天产品快速成熟；本发明综合考虑产品的设计、生产和使用过程的关键特性和关键项目，参照产品成熟度定级准则，将影响产品成熟的子要素识别出来，针对薄弱环节提出改进措施，并在产品实现和使用的全过程加以控制。
为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：
本发明的一种航天单机产品成熟度控制的方法，有以下步骤：
步骤一：选产品，根据子要素i的技术内涵和检查要点确定该子要素规定应满足的各项指标AAi；其中，i＝1，2，...，23；
步骤二：根据AAi确定产品实际满足的各项指标YAAi；
步骤三：采用统计理论量化方法和归一化处理方法，对AAi和YAAi的各项指标进行一一比较，参照产品成熟度定级准则，将各项指标符合研制技术要求的程度量化显示，得到子要素i的各项指标初始成熟度等级矩阵Zi。然后用各指标关联度矩阵Qi与子要素i的各项指标初始成熟度等级矩阵Zi进行正交耦合，得到子要素i的成熟度等级Pi，即Pi＝Qi T×Zi，通过汇总各子要素的成熟度等级，得到子要素成熟度等级向量P＝[P1，P2，…，P23]T；
步骤四：采用模糊层次分析法对各子要素在产品成熟度模型中所占的权重大小进行处理，首先对“产品-要素”层进行处理得到各要素相对于产品的权重向量W1，然后对“要素-子要素”层进行处理得到各子要素相对于要素的权重向量W2，进而得到各子要素相对于产品的权重W，W＝W2×W1；
步骤五：通过加权的方法得到产品的成熟度等级，即其中：
(一)子要素成熟度因素：
子要素i的成熟度等级Pi依据了各指标关联度矩阵Qi与子要素i的各项指标初始成熟度等级矩阵Zi，子要素i的成熟度等级Pi的函数关系表达式为Pi＝Qi T×Zi：
其中，fun()表示对各项指标符合程度量化处理的产品成熟度定级准则；AAin表示该产品第i个子要素规定的第n个指标，YAAin表示该产品第i个子要素实际满足的指标；Zin表示量化处理结果，根据产品成熟度模型和定级准则，Zin∈[1，2，…，8]；
子要素i的成熟度等级Pi的计算通过计算机完成；
(二)子要素的权重值因素：
首先对“产品-要素”层进行处理，将各要素之间两两比较，按照0.1-0.9标度尺依次标度，可以得到“产品-要素”层的模糊判断矩阵R1如下：
其中，(1)rii＝0.5，i＝1，2，…，8；
(2)rij＝1-rji，i，j＝1，2，…，8；
(3)rij＝rik-rjk，i，j，k＝1，2，…，8；
采用最小二乘法和拉格朗日乘子法，通过求解得到权重向量：
W1＝[w1，w2，…，w8]T；
然后对“要素-子要素”层进行处理，本层包含8个判断矩阵，将每个判断矩阵内的各子要素之间两两比较，按照0.1-0.9标度尺依次标度，分别得到8个模糊判断矩阵，按照最小二乘法和拉格朗日乘子法，分别求得各判断矩阵的权重向量，通过整理汇总，得到子要素相对于要素的权重矩阵W2；
通过W＝W2×W1得各子要素相对于产品的权重，各子要素相对于产品的权重的计算通过计算机完成；
通过以上计算得到产品的成熟度等级PRL。
其中，所述计算机配置为CPU：内存：4GB，硬盘500GB，显示器19寸。
由于采取了以上技术方案，本发明有如下优点：
(1)加强产品研制的全过程控制和精细化管理，产品成熟度模型的23个子要素涵盖了产品设计、制造、应用的全生命周期内需关注的重点项目，通过对23个子要素进行控制和评价，可以全面反映产品的研制进展情况，实现技术风险有效防控和全过程精细化质量管理；(2)提供统一度量、选用产品的标准和方法，产品成熟度模型适用于航天各级、各类产品，产品成熟度模型的8个等级符合航天产品研制的一般流程，因此产品成熟度可以作为度量不同单位的同类产品研制进展情况的一种工具，为管理部门提供参考依据；(3)量化控制产品研制情况，快速识别薄弱环节，产品成熟度模型提供了一种量化控制产品研制进展情况的方法，通过比较产品当前进展程度与任务目标的预期符合程度，给出各子要素的量化评价结果，并识别产品薄弱环节和不足，为尽早规避产品研制技术风险提供帮助。
附图说明
图1为本发明产品成熟度、要素、子要素的方框示意图。
具体实施方式
本发明是一种小子样研制宇航产品实现快速成熟的产品成熟度量化方法，为产品研制、生产及使用等全生命周期所有技术要素的合理性、完备性，以及在一定功能、性能水平下质量稳定性的度量提供了有效途径。
本发明按航天产品的研制进程，将产品成熟度划分为8个等级，按照原理样机、工程样机、飞行产品、一次飞行考核、多次飞行考核、三级定型、二级定型、一级定型的顺序逐步递进。
本发明按产品的设计、生产和使用的全生命周期，将产品成熟度分为8个要素23个子要素，如图1所示
本发明的一种航天单机产品成熟度控制的方法，有以下步骤：
步骤一：选产品，根据子要素i的技术内涵和检查要点确定该子要素规定应满足的各项指标AAi；其中，i＝1，2，...，23；
步骤二：根据AAi确定产品实际满足的各项指标YAAi；
步骤三：采用统计理论量化方法和归一化处理方法，对AAi和YAAi的各项指标进行一一比较，参照产品成熟度定级准则，将各项指标符合研制技术要求的程度量化显示，得到子要素i的各项指标初始成熟度等级矩阵Zi。然后用各指标关联度矩阵Qi与子要素i的各项指标初始成熟度等级矩阵Zi进行正交耦合，得到子要素i的成熟度等级Pi，即Pi＝Qi T×Zi，通过汇总各子要素的成熟度等级，得到子要素成熟度等级向量P＝[P1，P2，…，P23]T；
步骤四：采用模糊层次分析法对各子要素在产品成熟度模型中所占的权重大小进行处理，首先对“产品-要素”层进行处理得到各要素相对于产品的权重向量W1，然后对“要素-子要素”层进行处理得到各子要素相对于要素的权重向量W2，进而得到各子要素相对于产品的权重W，W＝W2×W1；
步骤五：通过加权的方法得到产品的成熟度等级，即其中：
(一)子要素成熟度因素：
子要素i的成熟度等级Pi依据了各指标关联度矩阵Qi与子要素i的各项指标初始成熟度等级矩阵Zi，子要素i的成熟度等级Pi的函数关系表达式为Pi＝Qi T×Zi：
其中，fun()表示对各项指标符合程度量化处理的产品成熟度定级准则；AAin表示该产品第i个子要素规定的第n个指标，YAAin表示该产品第i个子要素实际满足的指标；Zin表示量化处理结果，根据产品成熟度模型和定级准则，Zin∈[1，2，…，8]；
子要素i的成熟度等级Pi的计算通过计算机完成；
(二)子要素的权重值因素：
首先对“产品-要素”层进行处理，将各要素之间两两比较，按照0.1-0.9标度尺依次标度，可以得到“产品一要素”层的模糊判断矩阵R1如下：
其中，(1)rii＝0.5，i＝1，2，…，8；
(2)rij＝1-rji，i，j＝1，2，…，8；
(3)rij＝rik-rjk，i，j，k＝1，2，…，8；
采用最小二乘法和拉格朗日乘子法，通过求解得到权重向量：
W1＝[w1，w2，…，w8]T；
然后对“要素-子要素”层进行处理，本层包含8个判断矩阵，将每个判断矩阵内的各子要素之间两两比较，按照0.1-0.9标度尺依次标度，分别得到8个模糊判断矩阵，按照最小二乘法和拉格朗日乘子法，分别求得各判断矩阵的权重向量，通过整理汇总，得到子要素相对于要素的权重矩阵W2；
通过W＝W2×W1得各子要素相对于产品的权重，各子要素相对于产品的权重的计算通过计算机完成；
通过以上计算得到产品的成熟度等级PRL。
所述计算机配置为CPU：Intel酷睿i3 3220盒，主板：华硕P8B75，内存：4GB，硬盘500GB，显示器19寸；所述计算机采用的距阵计算软件为美国MathWorks公司出品的MATLAB商业数学软件。
实施例1
通过试验和现场评估，确定某型太阳帆板驱动机构产品研制技术要求规定的各项指标和实际达到的各项指标如下表所示。
在本发明中，采用统计理论量化方法和归一化处理方法，对AAi和YAAi的各项指标进行一一比较，参照产品成熟度定级准则，将各项指标符合研制技术要求的程度量化显示，得到子要素i的各项指标初始成熟度等级矩阵Zi。然后用各指标关联度矩阵Qi与子要素i的各项指标初始成熟度等级矩阵Zi进行正交耦合，得到子要素i的成熟度等级Pi，即Pi＝Qi T×Zi，；
由于 Pi＝Qi T×Zi，
通过汇总，得到各子要素的成熟度等级如下表所示。
| 子要素1-1-1 | 子要素1-1-2 | 子要素1-2-1 | 子要素1-2-2 | 子要素1-2-3 | 子要素1-2-4 |
| 3 | 4 | 2 | 4 | 5 | 5 |
| 子要素1-3-1 | 子要素1-3-2 | 子要素1-3-3 | 子要素1-3-4 | 子要素1-3-5 | 子要素1-3-6 |
| 2 | 2 | 4 | 4 | 3 | 4 |
| 子要素1-3-7 | 子要素2-1-1 | 子要素2-1-2 | 子要素2-2-1 | 子要素2-2-2 | 子要素2-3-1 |
| 3 | 3 | 3 | 4 | 2 | 2 |
| 子要素2-3-2 | 子要素3-1-1 | 子要素3-1-2 | 子要素3-2-1 | 子要素3-2-2 | |
| 4 | 3 | 2 | 2 | 3 |
在本发明中，采用模糊层次分析法对各子要素在产品成熟度模型中所占的权重大小进行处理，首先对“产品-要素”层进行处理得到各要素相对于产品的权重向量W1，然后对“要素-子要素”层进行处理得到各子要素相对于要素的权重向量W2，采用最小二乘法和拉格朗日乘子法，通过求解得到权重向量得到：
各子要素相对于产品的权重W＝W2×W1，经过计算，得到各子要素相对于产品的权重如下表所示。
| 子要素1-1-1 | 子要素1-1-2 | 子要素1-2-1 | 子要素1-2-2 | 子要素1-2-3 | 子要素1-2-4 |
| 0.062 | 0.062 | 0.040 | 0.043 | 0.040 | 0.040 |
| 子要素1-3-1 | 子要素1-3-2 | 子要素1-3-3 | 子要素1-3-4 | 子要素1-3-5 | 子要素1-3-6 |
| 0.050 | 0.050 | 0.056 | 0.053 | 0.059 | 0.062 |
| 子要素1-3-7 | 子要素2-1-1 | 子要素2-1-2 | 子要素2-2-1 | 子要素2-2-2 | 子要素2-3-1 |
| 0.062 | 0.046 | 0.046 | 0.034 | 0.034 | 0.031 |
| 子要素2-3-2 | 子要素3-1-1 | 子要素3-1-2 | 子要素3-2-1 | 子要素3-2-2 | |
| 0.037 | 0.034 | 0.019 | 0.012 | 0.028 |
在本发明中，通过加权的方法得到产品的成熟度等级，即依据航天企业标准《宇航单机产品成熟度定级规定》，Q/QJA 53-2010和Q/QJA146-2013，判断该型太阳帆板驱动机构产品为“飞行产品”(产品成熟度等级名称)，通过比较发现，本发明真实反映了产品的研制进展情况，并客观反映出产品研制过程的薄弱环节，有利于宇航产品快速提升产品成熟度。
Claims (2)
1.一种航天单机产品成熟度控制的方法，其特征在于：有以下步骤：
步骤一：选产品，根据子要素i的技术内涵和检查要点确定该子要素规定应满足的各项指标AAi；其中，i＝1，2，...，23；
步骤二：根据AAi确定产品实际满足的各项指标YAAi；
步骤三：采用统计理论量化方法和归一化处理方法，对AAi和YAAi的各项指标进行一一比较，参照产品成熟度定级准则，将各项指标符合研制技术要求的程度量化显示，得到子要素i的各项指标初始成熟度等级矩阵Zi，然后用各指标关联度矩阵Qi与子要素i的各项指标初始成熟度等级矩阵Zi进行正交耦合，得到子要素i的成熟度等级Pi，即Pi＝Qi T×Zi，通过汇总各子要素的成熟度等级，得到子要素成熟度等级向量P＝[P1，P2，…，P23]T；
步骤四：采用模糊层次分析法对各子要素在产品成熟度模型中所占的权重大小进行处理，首先对“产品-要素”层进行处理得到各要素相对于产品的权重向量W1，然后对“要素-子要素”层进行处理得到各子要素相对于要素的权重向量W2，进而得到各子要素相对于产品的权重W，W＝W2×W1；
步骤五：通过加权的方法得到产品的成熟度等级，即
其中：
(一)子要素成熟度因素：
子要素i的成熟度等级Pi依据了各指标关联度矩阵Qi与子要素i的各项指标初始成熟度等级矩阵Zi，子要素i的成熟度等级Pi的函数关系表达式为Pi＝Qi T×Zi：
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其中，fun()表示对各项指标符合程度量化处理的产品成熟度定级准则；AAin表示该产品第i个子要素规定的第n个指标，YAAin表示该产品第i个子要素实际满足的指标；Zin表示量化处理结果，根据产品成熟度模型和定级准则，Zin∈[1，2，…，8]；
子要素i的成熟度等级Pi的计算通过计算机完成；
(二)子要素的权重值因素：
首先对“产品-要素”层进行处理，将各要素之间两两比较，按照0.1-0.9标度尺依次标度，可以得到“产品-要素”层的模糊判断矩阵R1如下：
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其中，rii＝rik-rjk+0.5，
采用最小二乘法和拉格朗日乘子法，通过求解得到权重向量：
W1＝[w1，w2，…，w8]T；
然后对“要素-子要素”层进行处理，本层包含8个判断矩阵，将每个判断矩阵内的各子要素之间两两比较，按照0.1-0.9标度尺依次标度，分别得到8个模糊判断矩阵，按照最小二乘法和拉格朗日乘子法，分别求得各判断矩阵的权重向量，通过整理汇总，得到子要素相对于要素的权重矩阵W2；
其中，wij是指第i项子要素相对于第j项要素的权重值；
通过W＝W2×W1得各子要素相对于产品的权重，各子要素相对于产品的权重的计算通过计算机完成；通过以上计算得到产品的成熟度等级PRL。
2.如权利要求1所述的一种航天单机产品成熟度控制的方法，其特征在于：所述计算机配置为CPU，内存：4GB，硬盘500GB，显示器19寸。
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