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航天器研制項目風險管理
2008-12-17 14:55:34  作者:佚名
  由于航天器具有性能高、數量少、成本高、技術新、仿真難、天上運行等不同于一般項目的特點,整個壽命期可以說是充滿各種風險。稍有不慎,輕則影響研制費用和進度,重則使整個任務失敗,甚至造成人員傷亡。為了保證航天任務的成功,必須盡量把風險降低到最低限度,力求不出或少出問題。國外從20世紀60年代初開始就在一些型號研制中開展風險管理,特別是“阿波羅計劃”風險管理取得巨大成功。噴氣推進實驗室(JPL)在1994年對“火星全球勘測者”制定了風險管理計劃;1996年在卡西尼土星探測器計劃中分別對航天器、整個計劃和地面系統(tǒng)制定了風險管理計劃。1998年對“火星勘測者”制定了風險管理計劃[1]。在這些管理計劃中將風險管理基本分四個步驟,即風險計劃制定、風險識別和描述、風險分析、風險的減輕和跟蹤。信息的交流和文件編制工作則貫穿在整個過程中。此外,計劃中還規(guī)定了風險管理中的職責問題。美國航宇局(NASA)在1998年4月發(fā)布的NASA 規(guī)程和指南《計劃和項目管理過程與要求》[2]中指出,計劃或項目主管人員應將風險管理作為決策工具來保證在計劃和技術上的成功。2002年4月,NASA又頒布了文件《風險管理規(guī)程和指南》[3],更詳細地闡明了風險管理的基本過程以及風險管理計劃制定和實施的基本要求。歐洲空間標準化合作組織(ECSS)于2000年出版了風險管理標準ECSS-M-00-03A[4]。

目前,風險管理已被國外納入各航天型號研制工作中,形成了一整套較系統(tǒng)的做法,在國外航天器研制中已成為一項重要的管理工作。我國最近幾年越來越重視風險管理工作,但是尚未形成風險管理的規(guī)范。本文試圖總結作者多年的研究和工程實踐,論述航天器研制項目風險管理,包括對航天器研制中可能出現的風險進行分類和定義,如何建立風險管理組織,怎樣進行風險識別和分析,各種風險如何應對,給出可供參考的項目管理案例。

一、航天器研制風險管理的一般概念

1. 航天器研制風險的定義和分類

1)風險定義

航天器研制風險是一種不確定的事件或情況,這種事件或情況一旦發(fā)生,就會對航天器研制的目標產生某種影響。風險事件往往具有不確定性,但它發(fā)生后對研制的成本、進度、質量性能或規(guī)模的影響是肯定的。針對航天器研制,具有以下特征之一的事件即為風險事件:

(1)       未確定的技術狀態(tài)。
(2)       新研制未經過飛行試驗的設備。
(3)       影響研制進度、成本。
(4)       影響航天員安全或飛行任務成功。

2) 風險分類

風險分類方法多種多樣,可以按來源、性質、領域、狀態(tài)、影響范圍、發(fā)生概率、損失程度、發(fā)生后果等各種方法。

根據航天器研制實際,按照領域來分類比較容易進行管理,按照領域可以分為以下幾大類:

(1)       技術風險:(含新技術選擇、技術指標風險、新設備或技術狀態(tài)更改風險、設計缺陷、工藝缺陷、星船上危險源等)。
(2)       進度管理風險(不良的進度管理、強加任務周期、項目進度的壓縮等)。
(3)       成本管理風險成本計劃粗放、成本控制不嚴):忽略時間與成本的關聯(lián)、滯后的經費支付、錯誤的成本預測、價格估算不準和通貨膨脹等。
(4)       技術安全風險(研制過程中設施安全和人為操作錯誤導致不利的結果、管理不到位)。
(5)       組織風險(任務分工不合理、型號資源的沖突、元器件引進)。
(6)       外部風險(用戶范圍的變更、用戶或大總體技術要求、外系統(tǒng)接口的變更、接口的變更、國家政策的變化等)。

2.航天器研制風險管理的任務和內容

1)風險管理的目標和任務

每個項目經理都理解風險是每個航天器研制所固有的,不可能消除所有的風險。無論怎么計劃都不能克服所有風險。在以往的研制計劃中往往缺少對潛在項目風險的認真考慮。項目風險事件典型地會對項目進度、成本和規(guī)模上的目標產生負面影響(具有正面影響的風險事件也存在,但是項目經理主要關心的往往是負面影響)。

研制隊伍風險管理的任務是通過積極主動而系統(tǒng)地對項目風險進行全過程的識別、評估及監(jiān)控,以達到將正面的計劃最大化,將負面的影響最小化的目的。

航天器研制風險管理的一般目標為,使用風險管理方法,開展風險管理活動,使發(fā)射前影響進度、質量、成本目標的風險得到規(guī)避,殘余風險大總體或用戶可以接受,飛行出現故障時有有效的風險應對措施。

2) 風險管理的程序

風險管理貫穿型號研制的全過程,從風險管理專業(yè)來講,主要的風險活動和程序如圖1所示。

在型號研制周期較長時,立項后要成立風險管理組織,進行項目全壽命的風險識別和分析,制定粗線條的應對措施。在研制的每一階段還要制定階段管理目標,修訂管理組織,詳細識別分析階段風險,制定應對措施,進行風險監(jiān)控,階段結束進行階段總結。在項目結束后進行全面總結。

3) 型號研制各階段風險管理的主要內容

對應于航天器研制全過程的各個階段:方案論證、方案設計、初樣階段、正樣階段、發(fā)射階段、運行階段各研制階段風險管理主要開展的工作如表1所示。

表1  航天器研制各階段風險管理主要內容

序號
階段
主要內容
備注
1
論證階段
列舉研制過程中可能出現的進度、技術、成本、人員、物資保障和外部風險等進行分析,論證解決的可行性(技術、進度、成本、組織或人員),找出解決各種風險的途徑。
 
2
方案階段
通過分析不同方案的風險來優(yōu)選確定技術方案。制定全壽命風險管理目標,成立風險管理組織,識別全壽命周期內各種風險,提出應對措施,形成全壽命的風險管理計劃,作為指導型號全壽命周期風險管理的依據性文件。
 
3
初樣階段
在技術上主要是進行各種驗證性試驗,以降低正樣生產和發(fā)射飛行階段的風險。在進度和成本上要跟蹤和監(jiān)測進展數據,進行績效測量,利用掙值分析找出進度和成本上的問題,采取一定的糾偏措施,降低風險。
 
4
正樣階段
進一步識別風險,特別是要定期和定環(huán)節(jié)利用掙值分析法對成本和進度進行分析,識別出影響進度和成本風險,采取有效措施,降低風險。在技術風險上,重點是在生產中落實方案階段和初樣階段已經提出的降低風險的措施,詳細制定發(fā)射和運行階段的風險(故障)預案。出現風險時,采取措施進行處理。出現質量問題時,嚴格做好歸零,研制過程中嚴格控制技術狀態(tài)的變化。
 
5
發(fā)射和天上運行階段
主要進行星船上數據的監(jiān)測和分析,出現故障,按照規(guī)定程序和預案進行處理。
 
6
收尾階段
要對風險管理進行全面的總結,包括取得的經驗和教訓,為以后本系列研制隊伍持續(xù)改進奠定基礎,也為其他型號的風險管理提供借鑒。
 

二、 風險管理組織的設置和職責

為系統(tǒng)有效地開展風險管理工作,根據型號進展情況,擇機成立臨時的專門風險管理組織。此組織成立地越早越有利于型號風險管理。一般應在立項后成立,研制過程中隨著兩師系統(tǒng)地調整和任務的深入,逐步調整完善。

1. 風險管理組的職責


(1)       制定風險事件的定義,制定風險事件評分和解釋辦法;
(2)       對輸入信息進行整理和分析,召集風險事件相關負責人進行討論,對各種事件進行風險事件定性判斷,確定風險等級,對有關風險事件進行定量分析;
(3)       對達到風險等級的事件確立風險應對措施并進行書面報告,列入項目研制計劃或更改項目研制計劃;
(4)       對風險進行監(jiān)督和控制。

2. 風險管理組的組成


風險管理小組一般要設組長1名、副組長2名,吸收型號項目計劃經理、產品保證經理、物資經理、合同經理、總體主任設計師、風險分析員、可靠性安全性工程師等作為成員,分別負責各自領域的風險管理。風險管理小組接受總師、總指揮的領導。
三、風險識別方法

(1)       風險的特點


(1)       航天器研制項目的風險具有不確定性,每個風險事件的發(fā)生都是偶然的;
(2)       航天器研制和發(fā)射具有高發(fā)生概率性;
(3)       風險的發(fā)生具有漸進性和階段性等統(tǒng)計規(guī)律;
(4)       絕大部分航天器研制風險具有可控性,能夠規(guī)避、化解;
(5)       隨著項目的進展,風險概率漸少,處理風險成本漸高。
航天器研制各階段具有典型的風險事件,如表2所示。可以根據工作分解和研制計劃流程,結合歷史經驗和信息,確定預知的風險。根據研制過程中技術狀態(tài)、技術流程變更申請、項目進展報告等獲得風險識別的輸入信息。

表2  航天器研制各階段的典型風險事件

序號
階段
典型風險事件
1
可行性論證階段
對用戶需求界定不清
缺少相應的專家
缺少管理層的支持
政治影響
競爭對手的活動
2
方案階段
沒有風險管理計劃
拙劣的時間和成本估計
項目隊伍沒有經驗
職能界定不清
關鍵技術攻關
3
研制和發(fā)射階段
隊伍技術和管理成熟度不足
元器件和單機的采購不滿足進度
技術狀態(tài)的變更
多項目型號沖突
不良的項目管理
技術安全管理不到位
質量預防不足
經費不到位
子承包商的違約
4
在軌運行和回收階段
功能性失效事件的發(fā)生
在軌運行技術支持不足
故障預案不足
用戶不能接受成果


風險識別的方法多種多樣,根據作者的經驗,在目前的航天研制管理環(huán)境下,航天器研制風險識別常用的有效方法有以下幾種。

(1)       假設條件分析法

我們在做項目計劃,特別是策劃進度管理計劃時,往往對一些尚未完全確定的前提輸入條件進行假設,對這些假定進行分析是風險識別的重要途徑。

(2)     WBS或計劃流程圖核檢法

依據型號研制相應層次和相應階段的WBS和計劃流程圖,識別每一項任務在人員、技術、管理、資金、合同、物資、外協(xié)、組織保障等方面,是否存在進度、質量、成本風險,填寫風險識別單,匯總形成項目風險清單。這種方法系統(tǒng)性強,結構化程度高,對于識別項目的系統(tǒng)風險和各種風險要素是非常有用的。

(3)     專家面談或會議法

在型號技術和管理各專業(yè)上具有豐富知識和實踐經驗的專家,能夠提出型號研制的風險,客觀地評估其可能性和嚴重性。項目風險管理小組可以通過與專家的面談或會議,從而完成風險的識別。

(4)     情景分析法

通過對項目未來的某個狀態(tài)或某種情況(情景)的詳細描述并分析所描繪情景中的風險風險要素,從而識別風險。一般是先給出項目情景描述,然后變動項目某個要素,再分析變動后項目情況變化和可能的風險風險后果。對分析和識別風險后果、影響范圍以及研究某些關鍵因素對項目風險的影響特別有用。

四、 風險分析方法

(1)      定性分析

使用定性術語將識別出的風險的概率及其后果描述為高、中、低三檔。風險概率是指某一風險發(fā)生的可能性。風險后果是指某一風險事件發(fā)生對項目目標產生的影響。每一項風險綜合考慮概率和影響,給出定性評估結果。

(2)      定量分析

不同的風險對項目的影響是不同的,可以通過計算風險重要值來衡量風險的重要性。

有三個因素決定風險重要值,一是風險發(fā)生的概率,二是風險如果發(fā)生對項目影響的嚴重程度,三是是否可以在風險發(fā)生之前監(jiān)測到它。這種風險管理方法源于一種名為失效模式分析(Failure Mode Effect Analysis ,FMEA)的設計原則。在設計一種產品時,設計師要明確各個部分可能出現的各種失敗,以及這種失敗的嚴重性有多大,是否可以進行監(jiān)測。

航天器研制的風險嚴重度一般可以分為5級,具體可以按照 表3進行賦值。發(fā)生的概率一般分為5級,詳細參照表4。

表3 風險影響嚴重程度分值表
影響
進度
技術指標
質量
取值
災難的(極高)
整體進度拖延大于20%
成本增加大于20%
技術指標超標不能發(fā)射
不能發(fā)射或飛行失敗
5
危險的(高)
整體進度拖延
10%~20%
成本增加介于
10%~20%
技術指標的超標不被大總體接收
質量的降低不被大總體批準
4
重大的(中)
整體進度拖延
5%~10%
成本增加介于
5%~10%
技術指標的主要部分受到影響
質量的降低需要得到大總體批準
3
顯著的(低)
進度拖延小于5%
成本增加小于%%
技術指標的次要部分受到影響
只有某些非?燎蟮墓ぷ魇艿接绊
2
可忽略的(極低)
不明顯的成本增加
不明顯的進度拖延
技術指標減少幾乎察覺不到
質量等級降低幾乎察覺不到
1

表4 風險發(fā)生概率的取值表
發(fā)生的可能性
可能的發(fā)生率
排序和取值
極高
肯定發(fā)生,1個項目可能發(fā)生1次以上
5
經常發(fā)生,10個項目發(fā)生1次
4
中等
有時發(fā)生,100個項目發(fā)生1次
3
很少發(fā)生,1000個項目發(fā)生1次
2
極低
幾乎不可能發(fā)生,10000個以上項目發(fā)生1次
1

能否監(jiān)測到的問題,在航天器的研制中,很難進行量化,可以分為可監(jiān)測和不可監(jiān)測兩種情況。
航天器研制項目對進度、成本影響的風險使用矩陣分析法,概率用5/4/3/2/1分別代表極高/高/中/低/極低概率,用5/4/3/2/1分別代表極高/高/中/低/極低等級,建立概率-影響(P-I)矩陣。矩陣表見 表5所示。
表5概率-影響矩陣表
概率
風險值=概率(P)×影響(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
 
對某一項目目標(如成本、時間)的影響(比值)
注:每一風險的值是根據其發(fā)生的概率和它如果發(fā)生將會產生的影響來計算的。上面矩陣中,對低、中、高風險的承受限度分別用紅、黃和綠色表示,這些限度值決定了風險值。

經過分析后,可以形成風險事件分析表和風險事件匯總表。

對應不同的風險指數的風險,建議采取表6給出的措施。

表6  對各級風險事件的措施建議
風險指數
風險大小
建議措施
R≥20
極高風險
不可接受的風險:執(zhí)行新的過程或更改基線,尋求上級關注,制定管理計劃
15≤R<20
同上
10≤R<15
不可接受的風險:積極管理,考慮變更過程和基線,尋求上級關注,制定管理計劃
4<R<10
可接受風險:控制、監(jiān)測,要求有關工作包執(zhí)行者的注意
R≤4
極低風險
可接受風險:控制、監(jiān)測,要求有關工作包執(zhí)行者的注意

作為一條總的原則,對任何嚴重程度在4~5之間的風險,你都應當采取措施加以管理。尤其是當這種風險的可能性較低時,更應當注意。人們總是容易忽略那些他們認為可能性很小的風險

挑戰(zhàn)者號航天飛機災難就是一個很好的例子。事件發(fā)生之前,發(fā)射小組中的許多成員都認為O型密封圈失敗的可能性極小。也許確實是這樣,但是,這個失敗的嚴重程度卻是5分,畢竟那次爆炸奪去了機上全部宇航員的生命。如果發(fā)射小組當時考慮到風險的嚴重性,并遵循這一原則,他們也許就會推遲發(fā)射,等待溫度升高一些。當一個團隊在壓力下工作時,就特別容易忽視風險,就像挑戰(zhàn)者航天飛機例子一樣。當時,有一名航天員(克力斯特·邁克奧里福)本來是準備從太空向國會發(fā)表演說的。這是一個很大的政治事件,所以整個小組都能感受到按時發(fā)射的強大壓力。

五、 風險監(jiān)督和控制方法

(1)建立關鍵項目監(jiān)控表

對關鍵風險項目及風險項目造成的影響建立跟蹤控制表,包括風險控制責任單位和責任人、風險誘因和后果、風險嚴重度和發(fā)生概率發(fā)生概率、綜合值、風險種類、控制方案和驗證手段、控制目標(嚴重度、概率、綜合值)、控制過程記錄、風險控制結果等內容的表格,并進行周期性動態(tài)評估,對風險項目進行適應性的增加、刪除、修改。

(2)制定應對措施

側重于某一項風險項目中某些因素發(fā)生導致的應急情況,制定應對措施。

(3)建立風險報告制度

在研制過程中風險發(fā)生時,低風險風險管理小組,中高風險風險管理小組報領導和用戶。

(4)進行風險處置

在研制過程中,風險發(fā)生時根據應對措施進行風險控制,未預見的風險風險管理小組臨時決策處理,高風險報上級領導和用戶決策。

(5)風險監(jiān)控成果的處理

消除風險事件采取的未事先計劃到的應對措施,有效記錄,并融入項目風險應對計劃中;實施應對計劃導致的變化形成項目變更需求。

六、 案例:神舟X號的風險管理

在神舟飛船的研制中,項目隊伍成立了風險管理組織,對風險事件進行了識別和分析,進行了風險排序,制定了風險管理措施,研制過程中對風險進行監(jiān)控和處理。表7給出了神舟×號的風險分析和風險應對措施。
 
表7  神舟×號風險分析、排序及措施
序號
風險類別
風險事件
內容
風險分析
排序
應對措施
1
技術指標風險
重量指標超標
減重措施不能充分實施,整船超過8噸
重量指標影響為“高”4,概率為極高5,綜合為高風險,風險值為20。
2
制定專題計劃,實施減重方案,制定和執(zhí)行嚴格的重量控制方法,最終重量指標在超標一定范圍內,請求大總體接受。
2
著陸沖擊環(huán)境滿足不了航天員醫(yī)學要求
力學環(huán)境需要進行大量的試驗,改進,導致進度推遲和資源投入增大
影響為中3,概率為高4,綜合為中風險,風險值為12。
5
列為關鍵短線項目,成立專題小組,制定專題計劃。
3
質量問題風險
歷史故障歸零
歷史質量問題,用戶決心在出廠徹底解決。將影響進度和成本
影響為高4,概率為高4,綜合為高風險,風險值為16。
3
對歷史問題歸零風險,成立專題小組,作為關鍵短線項目進行控制,通過充分的地面試驗,嚴格歸零后生產上天產品。
4
新研制設備和技術狀態(tài)變化風險
載荷與飛船接口
目前載荷與飛船的接口沒有確定,確定后還要進行試驗等,影響飛船的狀態(tài)確定。
影響為非常高5,概率為極高5,綜合為高風險,風險值為25。
1
確定和驗證風險,為系統(tǒng)外部帶來的風險,對目標進度和成本的影響風險轉移到外系統(tǒng)。
5
新結構設計生產
因具有一定程度的更改,試驗后如果出現反復,將嚴重影響進度和成本,
影響為非常高5,概率為極低1,綜合為低風險,風險值為5。
8
列為短線項目,設計進行嚴格的設計評審和力學分析,制定專題計劃。
6
新設備研制
新設備研制項目,
影響為中3,概率為高4,綜合為低風險,風險值為12。
6
列為關鍵短線項目,制定專題計劃,成立專題小組管理,吃透技術、加強合作。
7
新器件的引進
器件新選用的品種,沒有儲備,重新進口,造成進度推遲
影響為高4,概率為高4,綜合為高風險,風險值為16。
4
再一次清理新增品種進口元器件訂貨情況,采取調撥、代購、調劑、替換等各種手段保證整船進度不受影響。
8
操作風險(技術安全風險
操作或使用不當造成設備或人員傷害
研制試驗的技術安全主要包括產品吊裝與轉運,供配電與接地,總裝,電性能測試,火工品安裝與測試、液體推進劑加注,高壓氣體加注,及輻射源安裝
影響為高4,概率為低1,綜合為極低風險,風險值為4。
10
制定安全控制點,提出安全控制措施,并落實到人。
9
船上危險源風險
船上危險源危害航天員或影響任務完成
船上危險源,為影響航天員安全的風險
其中的關鍵項目影響為高4和極高5,概率為極低1,綜合為極低和低風險,風險值為4和5。非關鍵項目都為極低風險
9
對船上危險源風險,根據風險等級確定關鍵項目清單,制定措施降低風險,嚴格執(zhí)行、檢查落實。
10
不良的項目管理影響目標完成
不良的進度控制、成本控制、質量管理、物資管理、人員管理、溝通管理等將引起進度的拖延、質量不足、成本超支等風險。
影響為中3,概率為高4,綜合為低風險,風險值為12。
7
對不良項目管理風險,制定規(guī)范的項目管理計劃,在實施中嚴格實施,對項目管理的各項指標的關鍵環(huán)節(jié)及時進行動態(tài)評估,采取糾偏措施,確保單項的拖延不影響整體目標的實現。
11
組織風險
組織原因造成資源沖突或經費投入不足等
由于今明兩年型號繁多,在總裝、試驗人員和設備設施上可能與其他型號發(fā)生沖突,在經費上也可能投入不足。
影響為高3,概率為極低1,綜合為極低風險,風險值為3。
11
先在院和總體部綜合計劃中進行平衡,項目進展過程中保持綜合部門和其他型號項目辦的溝通,在資源無法滿足時,請求組織和用戶接受。




文章來源:中國項目管理資源網

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