航空发动机试验风险管理研究

航空发动机试验风险管理研究

王瑞祥

中国航发沈阳发动机研究所辽宁沈阳110000

一、研究背景

风险一词源于法文，学术界尚无统一定义，一般认为风险是事件未来发生损失的不确定性，是风险构成要素相互作用的结果，损失的大小及发生的可能是某一风险发生的衡量指标。风险管理在我国起步于80年代金融、保险等行业对风险的管理研究，在国防武器装备项目研制尤其是航空发动机研制领域的研究尚未引发足够关注。航空发动机作为一项复杂的系统工程其研制具有技术特性高，技术状态需要动态控制，研制复杂艰巨性大、周期紧、人员投入大、制约因素多等特点，研制过程中设计、试制、装配、试验、试飞各个环节均存在极大风险，对应风险管理也具有显著的复杂性，其实施风险管理的难度增加。国内外学者对风险管理的研究已经不少，但是还没有形成完善的风险管理研究体系，尤其是针对航空发动机这一类大型科研项目的风险管理方法还很少，研究还局限于费用一类的单一因素上，对航空发动机研制这一类项目复杂性引起的风险管理问题还没有深入的研究，缺少针对设计、试验、进度等多风险因素的有效的风险管理方法。

航空发动机试验验证作为航空发动机研制重要一环起着承前启后的作用，在承接前向风险的同时纾解后向风险，一方面要验证设计的结果，为后续改进提供支撑，这就导致试验验证需要承接设计相关风险；一方面要包容试制的偏差，装配的不确定性，这就导致试验验证需要承接试制、装配带来的风险；同时需要尽可能提前暴露整机存在的风险以降低试飞风险。

正由于试验验证环节承担了整机研制过程中大量的风险，直接导致试验验证过程涉及的风险面广、风险发生概率高，风险损失大，一旦发生问题，将对参试人员、发动机本体及试验台架造成巨大损失，需要针对试验验证环节从主观、客观两方面采取有效风险防控、提前风险预警，降低试验的安全风险，避免巨额经济财产损失，保障参试人员安全。针对风险发生概率高的试验科目引入全面风险管理理念从风险识别、风险评估、风险评价与决策、风险处理四个维度，通过管理的各个环节、过程执行风险管理的基本流程，培育良好的风险管理文化，建立健全的风险管理体系，实施全面细致的风险管理具有极其重要的意义，具有不可或缺的作用。

国内开展航空发动机研制数十年来，对试验开展形成了相对较为完善的管理体系，但是也可以看到在试验风险管理方面，缺乏足够认识，进而导致航空发动机试验问题频发。结合航空发动机试验管理实际情况，主要有以下几个方面尚存不足：

1．试验风险等级缺乏划分

参试人员面对大量风险无差别的试验，主观上易于忽视试验风险的存在，划分试验风险等级显得至关重要，能够提升高风险试验参试人员的风险意识；针对不同试验风险等级制定不同的风险应对策略。

2．未针对试验风险展开全面风险管理

全面风险管理分为风险识别、风险评估、风险评价与决策、风险处理四个环节，由于所内缺乏对于针对试验详细的风险管理办法，在试验开始前缺乏详细的风险识别、针对风险项缺乏周密的分析及对于风险项表现特征的全面梳理，进而无法对试验的风险给予评价并决策，无法针对具体试验过程中不同风险表征形成有针对性的处理办法。

3．试验参试团队缺乏有效管理、统一领导

现阶段，跟试人员受垂直管理，根据所在部门的指令参与跟试工作，试验进行过程中参试人员受所在部门调配，针对具体试验无专人，导致跟试人员对于前期试车情况，参数变化并不掌握，难以做出准确的风险评估；同时，试验现场缺乏权威的管理者和指挥者对试验相关的人员、资源进行调配、安排。

二、试验风险管理研究

通过梳理试验管理不足可以清晰地发现现阶段国内航空发动机试验管理从管理意识到人员配置均缺乏针对试验风险的管控，有待对航空发动机的试验进行风险管理并针对性的展开研究工作。

结合项目管理手段，针对航空发动机试验管理存在的不足，制定优化改进措施，主要方法如下：

1.划分试验风险等级，提升参试人员主观风险意识

基于“全面风险管理”的方法，经过对型号研制过程中试验类别进行梳理，结合试验内容、试验条件等因素开展风险识别，划分试验风险等级，将型号研制过程中可预见的试验分为高、中、低三个等级并结合研制进程动态调整。根据风险划分，明确高风险试验的范围，规定了边界试验、大载荷试验和重要考核试验类首次开展或者试验程序苛刻的试验属于高风险试验，要按照高风险试验管理办法进行试验相关管理。同时规定试验管理部门每年初根据研制任务安排，组织设计部门识别高风险试验，编制高风险试验清单，报请型号总设计师批准后发布。对于高风险试验，设置试验总指挥、试验现场总指挥，明确了所需履行职责；设置试验指挥系统、试验跟试团队，明确了团队人员及对应人员所需履行职责，确保责任落实到人。

风险具有无形性、客观性、突发性、多变性等特征，由于风险的无形性，导致风险不能够被确切的描绘和刻画，这就导致人们在意识层面缺乏对风险的认识，进而难以把控风险。

在明确高风险试验的同时，在高风险试验的试验任务书、试验大纲中明确标识“高风险试验”，这也保证了高风险试验的设计方、试验方从试验初期的文件准备阶段便充分意识试验的风险，做好试验前期准备工作。

2.制定高风险试验管理办法，落实试验全面风险管理

针对试验风险管理，编制高风险试验管理办法，详细规定了高风险试验在风险识别、风险评估、风险评价与决策、风险处理等环节需开展的具体工作。化抽象为具象，对于风险不再采用简单的一句话“经过多方面分析，认为风险可控”，而是具体化风险评估流程。

首先根据具体技术状态评估、梳理零件层有哪些调整项，采用了哪些新材料、新技术、新工艺，从零件自身分析其成熟度、是否存在发生故障的风险；并代入到部件层，分析该零件替换可能引发部件的哪些方面变化，分析部件/系统层面风险；再代入整机层面，分析是否会引发整机层面某方面的变化；分析整机层面风险。这里的零件、部件不单纯的定义为发动机件，还包含插入整机的测试传感器以及台架设备，即试验可涉及到的全部范畴。梳理试验风险项并形成风险项清单。

根据风险项清单，采用敏感性分析法找出风险项中影响发动机整机试验安全的敏感性因素，分析敏感性因素变化涉及的原因，根据风险概率及程度制定针对风险的显性监控方案，并评估监控方案是否足够可行（显性程度）以及能否有效预警风险。

列入高风险试验清单的试验，在试验前需召开总师系统级及以上的大纲或试验前评审，聘请外单位资深专家对试验相关风险进行评价，基于专家调查法，就风险项及措施进行专家意见征集，调整反馈直至获得专家认可。同时各整机、试验相关单位均需要参加评审，在利用根据仿真结果制定参数监控范围及参数监控限制值的同时，一方面针对专家意见及时予以处理解决，给出方案，另一方面综合各单位意见利用头脑风暴法展开工作，确保风险清单全面无遗漏，解决措施合理，统筹制定针对各个风险项的决策。

严格落实评审意见，确保评审意见体现在风险项清单及对风险的决策中；审慎分解决策，确保风险项的执行决策能够有效防控风险、规避风险；仔细梳理，确保对风险项表征实行监控，不遗漏；切实执行，确保执行内容具体，具备可实行性，且明确责任人。

基于上述“严、慎、细、实”，将评审过程中就风险项及风险项不同表征下的具体决策形成风险应急预案，明确不同情况下预案的具体执行流程及执行人，确保预案具体可执行，责任到人。

3.专项团队全面保障

为了确保责任落实到人，针对具体试验形成IPT专项试车团队，团队人员固定，专项试车团队执行矩阵式管理，在专项试车团队内统一归试验现场总指挥管理，团队内人员责任清晰形成跟试岗位及具体责任清单。执行每次试车程序签到制度，确保试车前完成风险项相关数据的查看、分析，给出具体处理意见及是否能够继续试验。

三、风险研究措施的实施效果

以上针对航空发动机试验风险研究所形成的措施，在国内某型发动机的试验过程中进行了实践，可以认为以上方法有效的明确了风险试验的定义，提升了参与高风险试验人员的风险意识，从根源上形成了领导高度重视，员工毫不懈怠，保障及时到位思想，全方位助力高风险试验顺利完成。

2）充分进行风险评估，梳理风险项并形成风险评价，结合评审，确保对全部风险项实施具体的落实到参数细节的监控，将风险的无形性转化为具体参数的细节变化，在具象风险的同时，保证的参试人员能够对风险有明确判断，能够第一时间给出决策。

3）针对具体试验明确风险尚不足够，根据风险全面的制定应急预案，构建现场风险处理机制，确保试验中可能出现的风险表征得到具体人员的具体处理。

4）任命试验现场总指挥，构建了IPT专项试车团队，全程参与具体试验中的每一个程序，提升了人员对于发动机状态，参数变化情况的了解，有效保障跟试人员准确给出风险预估并周期性梳理、调整风险，保持风险管理的动态可控。

四、基于高风险试验管理实施的后续设想

航空发动机高风险试验管理在某型发动机上实施后，取得了良好效果，同时也暴露出一些不足，后续根据实施的推进，继续从以下几个方面予以优化，以提升管理效果：

1.风险试验模块化管理

模块是指可组成系统的、具有某种确定独立功能的半自律性的子系统，可以通过标准化的界面结构与其他功能的半自律性子系统，按照定的规则相互联系而构成更加复杂的系统。风险试验的模块化管理能够一定程度上提高风险试验的标准化管理并进一步提升试验管理的效率。

风险试验模块化管理主要分为两个层面，即硬件风险模块化层面及程序风险模块化层面：

硬件风险模块化旨在基于航空发动机的构型管理将整机的硬件技术状态模块化，进而实现针对硬件资源相关高风险试验的模块化管理，实现硬件设计单位对试验风险的高度聚焦，同时纾解非硬件设计单位的试验压力；程序风险模块化旨在基于航空发动机的具体试车程序将试车程序的风险点进行先期评估，并将风险划分到对应专业和分系统，进而实现针对程序相关高风险试验的模块化管理，实现专业或分系统团队对试验风险的高度聚焦，同时纾解非程序风险相关单位的参试压力。

模块化的管理，便于试验方案确定后快速制定风险应对措施及应急预案。通过提取的风险模块类别，能够快速确定专项参试团队的组成，提升参试团队的专注度、专业度并实现人力资源管理的优化配置。

2.提升管理过程信息化水平

提升试验管理信息化能够高风险试验管理的实施效果，加速风险试验的风险应对能力及风险应对速度。基于信息化提升的风险关联数据显性显示，即针对风险参数的高亮显示，参数异常时的显著提示能够有效提升风险的应对速度；到限后的自动应急处理，实现风险应对措施的自动预判及执行，能够有效的减小风险发生后产生的影响。

通过信息化水平提升，形成具备一致性设计规范应标准的系统中信息编码、采集、信息通信，也能够有效支撑风险试验的模块化，使得模块化的试验程序能够在不同模块间兼容使用，提升风险管理的操作便捷性。

3.规范风险试验管理程序

参试人员、设备检查，参试发动机状态，执行程序及试验方法、台架及自然情况，测试仪器仪表，以上相关工作在信息化提升和模块化管理的基础上，实现程序化、制度化，形成管理的闭环，能够相对快速的实现试验规范化管理，避免风险项相关的各个环节的遗漏、缺失。