航天综合项目风险.doc

航天器研制项目风险管理
-7-27 9:51:34  作者：王卫东,杨维垣,李宇峰

摘要：本文在研究国内外航天器研制风险管理基本上，结合伙者近年研究和工程实践，阐述航天器研制项目风险管理，涉及航天器研制风险分类和定义，风险管理组织建立，风险辨认和分析，各种风险应对等，给出可供参照项目风险管理案例。
核心词   航天器研制  风险管理
由于航天器具备性能高、数量少、成本高、技术新、仿真难、天上运营等不同于普通项目特点，整个寿命期可以说是布满各种风险。稍有不慎，轻则影响研制费用和进度，重则使整个任务失败，甚至导致人员伤亡。为了保证航天任务成功，必要尽量把风险减少到最低限度，力求不出或少出问题。国外从20世纪60年代初开始就在某些型号研制中开展风险管理，特别是“阿波罗筹划”风险管理获得巨大成功。喷气推动实验室（JPL）在1994年对“火星全球勘测者”制定了风险管理筹划；1996年在卡西尼土星探测器筹划中分别对航天器、整个筹划和地面系统制定了风险管理筹划。1998年对“火星勘测者”制定了风险管理筹划[1]。在这些管理筹划中将风险管理基本分四个环节，即风险筹划制定、风险辨认和描述、风险分析、风险减轻和跟踪。信息交流和文献编制工作则贯穿在整个过程中。此外，筹划中还规定了风险管理中职质问题。美国航宇局（NASA）在1998年4月发布NASA 规程和指南《筹划和项目管理过程与规定》[2]中指出，筹划或项目主管人员应将风险管理作为决策工具来保证在筹划和技术上成功。4月，NASA又颁布了文献《风险管理规程和指南》[3]，更详细地阐明了风险管理基本过程以及风险管理筹划制定和实行基本规定。欧洲空间原则化合伙组织（ECSS）于出版了风险管理原则ECSS-M-00-03A[4]。
当前，风险管理已被国外纳入各航天型号研制工作中，形成了一整套较系统做法，在国外航天器研制中已成为一项重要管理工作。国内近来几年越来越注重风险管理工作，但是尚未形成风险管理规范。本文试图总结作者近年研究和工程实践，阐述航天器研制项目风险管理，涉及对航天器研制中也许浮现风险进行分类和定义，如何建立风险管理组织，如何进行风险辨认和分析，各种风险如何应对，给出可供参照项目管理案例。

一、航天器研制风险管理普通概念

1. 航天器研制风险定义和分类

1）风险定义
航天器研制风险是一种不拟定事件或状况，这种事件或状况一旦发生，就会对航天器研制目的产生某种影响。风险事件往往具备不拟定性，但它发生后对研制成本、进度、质量性能或规模影响是必定。针对航天器研制，具备如下特性之一事件即为风险事件：
（1）       未拟定技术状态。
（2）       新研制未通过飞行实验设备。
（3）       影响研制进度、成本。
（4）       影响航天员安全或飞行任务成功。

2） 风险分类
风险分类办法各种各样，可以按来源、性质、领域、状态、影响范畴、发生概率、损失限度、发生后果等各种办法。
依照航天器研制实际，按照领域来分类比较容易进行管理，按照领域可以分为如下几大类：
（1）       技术风险：（含新技术选取、技术指标风险、新设备或技术状态更改风险、设计缺陷、工艺缺陷、星船上危险源等）。
（2）       进度管理风险（不良进度管理、强加任务周期、项目进度压缩等）。
（3）       成本管理风险（成本筹划粗放、成本控制不严）：忽视时间与成本关联、滞后经费支付、错误成本预测、价格估算不准和通货膨胀等。
（4）       技术安全风险（研制过程中设施安全和人为操作错误导致不利成果、管理不到位）。
（5）       组织风险（任务分工不合理、型号资源冲突、元器件引进）。
（6）       外部风险（顾客范畴变更、顾客或大总体技术规定、外系统接口变更、接口变更、国家政策变化等）。

2．航天器研制风险管理任务和内容

1）风险管理目的和任务
每个项目经理都理解风险是每个航天器研制所固有，不也许消除所有风险。无论怎么筹划都不能克服所有风险。在以往研制筹划中往往缺少对潜在项目风险认真考虑。项目风险事件典型地会对项目进度、成本和规模上目的产生负面影响（具备正面影响风险事件也存在，但是项目经理重要关怀往往是负面影响）。
研制队伍风险管理任务是通过积极积极而系统地对项目风险进行全过程辨认、评估及监控，以达到将正面筹划最大化，将负面影响最小化目。
航天器研制风险管理普通目的为，使用风险管理办法，开展风险管理活动，使发射前影响进度、质量、成本目的风险得到规避，残存风险大总体或顾客可以接受，飞行浮现故障时有有效风险应对办法。

2） 风险管理程序
风险管理贯穿型号研制全过程，从风险管理专业来讲，重要风险活动和程序如图1所示。
在型号研制周期较长时，立项后要成立风险管理组织，进行项目全寿命风险辨认和分析，制定粗线条应对办法。在研制每一阶段还要制定阶段管理目的，修订管理组织，详细辨认分析阶段风险，制定应对办法，进行风险监控，阶段结束进行阶段总结。在项目结束后进行全面总结。
3） 型号研制各阶段风险管理重要内容
相应于航天器研制全过程各个阶段：方案论证、方案设计、初样阶段、正样阶段、发射阶段、运营阶段各研制阶段风险管理重要开展工作如表1所示。

表1  航天器研制各阶段风险管理重要内容
序号
阶段
重要内容
备注
1
论证阶段
列举研制过程中也许浮现进度、技术、成本、人员、物资保障和外部风险等进行分析，论证解决可行性（技术、进度、成本、组织或人员），找出解决各种风险途径。

2
方案阶段
通过度析不同方案风险来优选拟定技术方案。制定全寿命风险管理目的，成立风险管理组织，辨认全寿命周期内各种风险，提出应对办法，形成全寿命风险管理筹划，作为指引型号全寿命周期风险管理根据性文献。

3
初样阶段
在技术上重要是进行各种验证性实验，以减少正样生产和发射飞行阶段风险。在进度和成本上要跟踪和监测进展数据，进行绩效测量，运用挣值分析找出进度和成本上问题，采用一定纠偏办法，减少风险。

4
正样阶段
进一步辨认风险，特别是要定期和定环节运用挣值分析法对成本和进度进行分析，辨认出影响进度和成本风险，采用有效办法，减少风险。在技术风险上，重点是在生产中贯彻方案阶段和初样阶段已经提出减少风险办法，详细制定发射和运营阶段风险（故障）预案。浮现风险时，采用办法进行解决。浮现质量问题时，严格做好归零，研制过程中严格控制技术状态变化。

5
发射和天上运营阶段
重要进行星船上数据监测和分析，浮现故障，按照规定程序和预案进行解决。

6
收尾阶段
要对风险管理进行全面总结，涉及获得经验和教训，为后来本系列研制队伍持续改进奠定基本，也为其她型号风险管理提供借鉴。

二、 风险管理组织设立和职责
为系统有效地开展风险管理工作，依照型号进展状况，择机成立暂时专门风险管理组织。此组织成立地越早越有助于型号风险管理。普通应在立项后成立，研制过程中随着两师系统地调节和任务进一步，逐渐调节完善。

1. 风险管理组职责
（1）       制定风险事件定义，制定风险事件评分和解释办法；
（2）       对输入信息进行整顿和分析，召集风险事件有关负责人进行讨论，对各种事件进行风险事件定性判断，拟定风险级别，对关于风险事件进行定量分析；
（3）       对达到风险级别事件确立风险应对办法并进行书面报告，列入项目研制筹划或更改项目研制筹划；
（4）       对风险进行监督和控制。

2. 风险管理组构成
风险管理小组普通要设组长1名、副组长2名，吸取型号项目筹划经理、产品保证经理、物资经理、合同经理、总体主任设计师、风险分析员、可靠性安全性工程师等作为成员，分别负责各自领域风险管理。风险管理小组接受总师、总指挥领导。

三、风险辨认办法

（1）       风险特点
（1）       航天器研制项目风险具备不拟定性，每个风险事件发生都是偶尔；
（2）       航天器研制和发射具备高发生概率性；
（3）       风险发生具备渐进性和阶段性等记录规律；
（4）       绝大某些航天器研制风险具备可控性，可以规避、化解；
（5）       随着项目进展，风险概率渐少，解决风险成本渐高。
风险事件随研制进程变化如图2所示，航天器研制各阶段容易浮现典型风险事件如表2所示。

（2）      风险辨认信息来源
航天器研制各阶段具备典型风险事件，如表2所示。可以依照工作分解和研制筹划流程，结合历史经验和信息，拟定预知风险。依照研制过程中技术状态、技术流程变更申请、项目进展报告等获得风险辨认输入信息。

表2  航天器研制各阶段典型风险事件
序号
阶段
典型风险事件
1
可行性论证阶段
对顾客需求界定不清
缺少相应专家
缺少管理层支持
政治影响
竞争对手活动
2
方案阶段
没有风险管理筹划
拙劣时间和成本预计
项目队伍没有经验
职能界定不清
核心技术攻关
3
研制和发射阶段
队伍技术和管理成熟度局限性
元器件和单机采购不满足进度
技术状态变更
多项目型号冲突
不良项目管理
技术安全管理不到位
质量防止局限性
经费不到位
子承包商违约
4
在轨运营和回收阶段
功能性失效事件发生
在轨运营技术支持局限性
故障预案局限性
顾客不能接受成果
（3）      风险辨认有效办法
风险辨认办法各种各样，依照作者经验，在当前航天研制管理环境下，航天器研制风险辨认惯用有效办法有如下几种。
（1）       假设条件分析法
咱们在做项目筹划，特别是策划进度管理筹划时，往往对某些尚未完全拟定前提输入条件进行假设，对这些假定进行分析是风险辨认重要途径。
（2）     WBS或筹划流程图核检法
根据型号研制相应层次和相应阶段WBS和筹划流程图，辨认每一项任务在人员、技术、管理、资金、合同、物资、外协、组织保障等方面，与否存在进度、质量、成本等风险，填写风险辨认单，汇总形成项目风险清单。这种办法系统性强，构造化限度高，对于辨认项目系统风险和各种风险要素是非常有用。
（3）     专家面谈或会议法
在型号技术和管理各专业上具备丰富知识和实践经验专家，可以提出型号研制风险，客观地评估其也许性和严重性。项目风险管理小组可以通过与专家面谈或会议，从而完毕风险辨认。
（4）     情景分析法
通过对项目将来某个状态或某种状况（情景）详细描述并分析所描绘情景中风险与风险要素，从而辨认风险。普通是先给出项目情景描述，然后变动项目某个要素，再分析变动后项目状况变化和也许风险与风险后果。对分析和辨认风险后果、影响范畴以及研究某些核心因素对项目风险影响特别有用。

四、 风险分析办法

（1）      定性分析
使用定性术语将辨认出风险概率及其后果描述为高、中、低三档。风险概率是指某一风险发生也许性。风险后果是指某一风险事件发生对项目目的产生影响。每一项风险综合考虑概率和影响，给出定性评估成果。

（2）      定量分析
不同风险对项目影响是不同，可以通过计算风险重要值来衡量风险重要性。
有三个因素决定风险重要值，一是风险发生概率，二是风险如果发生对项目影响严重限度，三是与否可以在风险发生之前监测到它。这种风险管理办法源于一种名为失效模式分析（Failure Mode Effect Analysis ,FMEA）设计原则。在设计一种产品时，设计师要明确各个某些也许浮现各种失败，以及这种失败严重性有多大，与否可以进行监测。
航天器研制风险严重度普通可以分为5级，详细可以按照 表3进行赋值。发生概率普通分为5级，详细参照表4。
表3 风险影响严重限度分值表
影响
进度
成本
技术指标
质量
取值
劫难（极高）
整体进度迟延不不大于20%
成本增长不不大于20%
技术指标超标不能发射
不能发射或飞行失败
5
危险（高）
整体进度迟延
10%～20%
成本增长介于
10%～20%
技术指标超标不被大总体接受
质量减少不被大总体批准
4
重大（中）
整体进度迟延
5%～10%
成本增长介于
5%～10%
技术指标重要某些受到影响
质量减少需要得到大总体批准
3
明显（低）
进度迟延不大于5%
成本增长不大于%％
技术指标次要某些受到影响
只有某些非常苛求工作受到影响
2
可忽视（极低）
不明显成本增长
不明显进度迟延
技术指标减少几乎察觉不到
质量级别减少几乎察觉不到
1

表4 风险发生概率取值表
发生也许性
也许发生率
排序和取值
极高
必定发生，1个项目也许发生1次以上
5
高
经常发生，10个项目发生1次
4
中档
有时发生，100个项目发生1次
3
低
很少发生，1000个项目发生1次
2
极低
几乎不也许发生，10000个以上项目发生1次
1

能否监测到问题，在航天器研制中，很难进行量化，可以分为可监测和不可监测两种状况。
航天器研制项目对进度、成本影响风险使用矩阵分析法，概率用5/4/3/2/1分别代表极高/高/中/低/极低概率,用5/4/3/2/1分别代表极高/高/中/低/极低级别,建立概率－影响（P-I）矩阵。矩阵表见 表5所示。

表5概率－影响矩阵表
一种详细风险风险值
概率
风险值=概率(P)×影响(I)
5
5
10
15
20
25
4
4
8
12
16
20
3
3
6
9
12
15
2
2
4
6
8
10
1
1
2
3
4
5

1
2
3
4
5

对某一项目目的（如成本、时间）影响（比值）
注：每一风险值是依照其发生概率和它如果发生将会产生影响来计算。上面矩阵中，对低、中、高风险承受限度分别用红、黄和绿色表达，这些限度值决定了风险值。

通过度析后，可以形成风险事件分析表和风险事件汇总表。
相应不同风险指数风险，建议采用表6给出办法。
表6  对各级风险事件办法建议
风险指数
风险大小
建议办法
R≥20
极高风险
不可接受风险：执行新过程或更改基线，谋求上级关注，制定管理筹划
15≤R＜20
高风险
同上
10≤R＜15
中风险
不可接受风险：积极管理，考虑变更过程和基线，谋求上级关注，制定管理筹划
4＜R＜10
低风险
可接受风险：控制、监测，规定关于工作包执行者注意
R≤4
极低风险
可接受风险：控制、监测，规定关于工作包执行者注意

作为一条总原则，对任何严重限度在4～5之间风险，你都应当采用办法加以管理。特别是当这种风险也许性较低时，更应当注意。人们总是容易忽视那些她们以为也许性很小风险。
挑战者号航天飞机劫难就是一种较好例子。事件发生之前，发射小组中许多成员都以为O型密封圈失败也许性极小。也许的确是这样，但是，这个失败严重限度却是5分，毕竟那次爆炸夺去了机上所有宇航员生命。如果发射小组当时考虑到风险严重性，并遵循这一原则，她们也许就会推迟发射，等待温度升高某些。
当一种团队在压力下工作时，就特别容易忽视风险，就像挑战者航天飞机例子同样。当时，有一名航天员（克力斯特·迈克奥里福）本来是准备从太空向国会刊登演说。这是一种很大政治事件，因此整个小组都能感受到准时发射强大压力。

五、 风险监督和控制办法

（1）      建立核心项目监控表
对核心风险项目及风险项目导致影响建立跟踪控制表，涉及风险控制责任单位和负责人、风险诱因和后果、风险严重度和发生概率发生概率、综合值、风险种类、控制方案和验证手段、控制目的（严重度、概率、综合值）、控制过程记录、风险控制成果等内容表格，并进行周期性动态评估，对风险项目进行适应性增长、删除、修改。

（2）      制定应对办法
侧重于某一项风险项目中某些因素发生导致应急状况，制定应对办法。

（3）      建立风险报告制度
在研制过程中风险发生时，低风险报风险管理小组，中高风险由风险管理小组报领导和顾客。

（4）      进行风险处置
在研制过程中，风险发生时依照应对办法进行风险控制，未预见风险由风险管理小组暂时决策解决，高风险报上级领导和顾客决策。

（5）      风险监控成果解决
消除风险事件采用未事先筹划到应对办法，有效记录，并融入项目风险应对筹划中；实行应对筹划导致变化形成项目变更需求。

六、案例：神舟X号风险管理
在神舟飞船研制中，项目队伍成立了风险管理组织，对风险事件进行了辨认和分析，进行了风险排序，制定了风险管理办法，研制过程中对风险进行监控和解决。表7给出了神舟×号风险分析和风险应对办法。

表7  神舟×号风险分析、排序及办法
序号
风险类别
风险事件
内容
风险分析
排序
应对办法
1
技术指标风险
重量指标超标
减重办法不能充分实行，整船超过8吨
重量指标影响为“高”4，概率为极高5，综合为高风险，风险值为20。
2
制定专项筹划，实行减重方案，制定和执行严格重量控制办法，最后重量指标在超标一定范畴内，祈求大总体接受。
2
着陆冲击环境满足不了航天员医学规定
力学环境需要进行大量实验，改进，导致进度推迟和资源投入增大
影响为中3，概率为高4，综合为中风险，风险值为12。
5
列为核心短线项目，成立专项小组，制定专项筹划。
3
质量问题风险
历史故障归零
历史质量问题，顾客决心在出厂彻底解决。将影响进度和成本。
影响为高4，概率为高4，综合为高风险，风险值为16。
3
对历史问题归零风险，成立专项小组，作为核心短线项目进行控制，通过充分地面实验，严格归零后生产上天产品。
4
新研制设备和技术状态变化风险
载荷与飞船接口
当前载荷与飞船接口没有拟定，拟定后还要进行实验等，影响飞船状态拟定。
影响为非常高5，概率为极高5，综合为高风险，风险值为25。
1
拟定和验证风险，为系统外部带来风险，对目的进度和成本影响风险转移到外系统。
5
新构造设计生产
因具备一定限度更改，实验后如果浮现重复，将严重影响进度和成本，
影响为非常高5，概率为极低1，综合为低风险，风险值为5。
8
列为短线项目，设计进行严格设计评审和力学分析，制定专项筹划。
6
新设备研制
新设备研制项目，
影响为中3，概率为高4，综合为低风险，风险值为12。
6
列为核心短线项目，制定专项筹划，成立专项小组管理，吃透技术、加强合伙。
7
新器件引进
器件新选用品种，没有储备，重新进口，导致进度推迟
影响为高4，概率为高4，综合为高风险，风险值为16。
4
再一次清理新增品种进口元器件订货状况，采用调拨、代购、调剂、替代等各种手段保证整船进度不受影响。
8
操作风险（技术安全风险）
操作或使用不当导致设备或人员伤害
研制实验技术安全重要涉及产品吊装与转运，供配电与接地，总装，电性能测试，火工品安装与测试、液体推动剂加注，高压气体加注，及辐射源安装
影响为高4，概率为低1，综合为极低风险，风险值为4。
10
制定安全控制点，提出安全控制办法，并贯彻到人。
9
船上危险源风险
船上危险源危害航天员或影响任务完毕
船上危险源，为影响航天员安全风险
其中核心项目影响为高4和极高5，概率为极低1，综合为极低和低风险，风险值为4和5。非核心项目都为极低风险。
9
对船上危险源风险，依照风险级别拟定核心项目清单,制定办法减少风险，严格执行、检查贯彻。
10
项目管理风险
不良项目管理影响目的完毕
不良进度控制、成本控制、质量管理、物资管理、人员管理、沟通管理等将引起进度迟延、质量局限性、成本超支等风险。
影响为中3，概率为高4，综合为低风险，风险值为12。
7
对不良项目管理风险,制定规范项目管理筹划，在实行中严格实行，对项目管理各项指标核心环节及时进行动态评估，采用纠偏办法，保证单项迟延不影响整体目的实现。
11
组织风险
组织因素导致资源冲突或经费投入局限性等
由于今明两年型号繁多，在总装、实验人员和设备设施上也许与其她型号发生冲突，在经费上也也许投入局限性。
影响为高3，概率为极低1，综合为极低风险，风险值为3。
11
先在院和总体部综共筹划中进行平衡，项目进展过程中保持综合部门和其她型号项目办沟通，在资源无法满足时，祈求组织和顾客接受。

参 考 文 献
1  Mars Surveyor Risk Management Plan. JPL D-16397. Nov. 1998.
2  NASA Program and Project Management Processes and Requirements. NPG 7120.5A. April 1988.
3  Risk Management Procedures and Guidelines. NPG 8000.4. April .
4  Space Project Management：Risk Management. ECSS-M-00-03A. April .