质量的简约——兼议汽车电子技术规范

书籍作者：李京苑	ISBN：9787563834921
书籍语言：简体中文	连载状态：全集
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创建日期：2024-04-28	发布日期：2024-04-28
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内容简介

从事运载火箭研制的从业人员为什么要研究汽车的质量管理体系及汽车电子标准呢？一方面，运载火箭和汽车都是运载工具，都有很高的可靠性和安全性要求，因此研究汽车的质量保证标准会对改进运载火箭的质量保证有所帮助；另一方面，汽车是运载火箭地面发射系统的一个重要的组成部分，作为航天工程系统的一个组成部分，也是基本的工作对象。此外，汽车级电子元器件作为一类可靠的工业级元器件，在航天工程领域已经得到一些应用，因此需要系统地了解、学习和研究汽车供应链体系的质量标准，以及汽车电子的相关标准。基于以上认知，通过对汽车电子和相关行业已有的高可靠标准进行比较分析，能够完善管理体系和产品规范，建设好供应链体系。

作者简介

本书主编李京苑，曾任中国运载火箭技术研究院院长助理、总质量师，出版过《基于失效模式的电子元器件质量控制》、《几何量常用测量方法》、《统计过程控制与评价——CPK、SPC和PPM技术》等作品。

前言

前?言

运载火箭研制的从业人员为什么要研究汽车的质量管理体系及汽车电子标准呢？一方面，运载火箭和汽车都是运载工具，都有很高的可靠性和安全性要求，大多数情况下很难区分高下，因此研究汽车的质量保证标准会对改进运载火箭的质量保证有所帮助；另一方面，汽车是运载火箭地面发射系统的一个重要的组成部分，即航天工程系统的一个组成部分，也是基本的工作对象。此外，汽车级电子元器件作为一类可靠的工业级元器件，在航天工程领域已经得到一些应用。因此，我们需要系统地了解、学习和研究汽车供应链体系的质量标准，特别是汽车电子的相关标准。

2019年，航天科技集团公司元器件专家组到山东芯诺电子科技股份有限公司调研，系统接触了IATF 16949《汽车生产件和相关服务件组织质量管理体系要求》及汽车电子委员会（Automotive Electronics Council，AEC）的相关电子元器件标准。之后，又受济南半导体元件实验所的邀请，对提供汽车应用的半导体器件生产线进行了调研，进一步了解了汽车电子质量体系和相关技术规范。

IATF 16949由国际汽车工作组（International Automotive Task Force，IATF）制定；该组织成立于1996年，办公室设在美国的密歇根州等地，是由世界上主要汽车制造商和协会组成的一个工作机构。AEC是由克莱斯勒（Chrysler）、福特（Ford）、通用（GM）汽车公司等发起并于1994年成立的，其主要目的是针对车载电子元器件等零部件实施标准化管理，建立汽车电子元器件的可靠性鉴定规范体系，使汽车电子的稳定性和标准化有更具体和实用的工作依据。AEC-Q即AEC的“车规”鉴定规范。

为了进一步研究汽车质量体系和汽车电子标准，航天科技集团公司电子元器件专家组组织航天科技集团一院元器件可靠性中心、十九所、十二所、总体设计部、综合计划部、质量与体系运营部等，五院元器件可靠性中心，八院元器件可靠性中心，航天标准化和产品保证研究院，以及山东芯诺电子科技股份有限公司，翻译了AEC的全部36个技术规范。一院元器件可靠性中心、山东芯诺电子科技股份有限公司、一院综合计划部、质量与体系运营部、十五所等单位和相关同志对其做了比较研究，形成了以下三个方面的认识。

第一，当前面临的一些质量管理问题，需要用简约的方式加以解决，没有效率的质量背离了质量管理的初衷。

事实上，关注过去的本质是关注现在，比较他人的东西，也是关注自己、关注当下的问题。质量与质量管理的重要性对于当今企业的发展是不言而喻的，随着质量标准化管理的不断深入，质量管理日臻规范，但是也产生了一些形式化的东西，这些形式化的东西背离了质量管理的初衷，导致资源的浪费、流程的繁缛、效益的下降。质量的概念是广义的，是多、快、好、省的统一，效率也属于质量的范畴，意味着产品和产品形成过程的零缺陷。正确地做事一定是不仅做对，还要做好，而且高效。

对于产品质量，尤其是复杂系统的质量，人们总是寄予很高的期望，用“严格”“充分”“细致”等词汇来要求产品的生产方、研制方。不可否认，质量工作一开始是经验的、简单的、粗放的，后来日趋成熟、系统、精细，但是，总体效果却不令人满意。这说明在质量管理领域已经滋生了一些“有害无益”的东西，表现为企业的管理制度越来越烦琐、文件越来越多、流程越来越长，导致效率越来越低。一些企业在饱尝“加法”之苦后，想起了减法，想起了“奥卡姆剃刀”，也就是简约管理，化繁为简，追求实效。

在中世纪的欧洲，“经院哲学”起着主导作用，这种哲学脱离实际、玩弄概念、空谈玄理，习惯运用形式主义的抽象推理，往往从既定的教条出发，推演出空洞无用的结论。14世纪的著名学者奥卡姆（Ockham）主张“思维经济原则”，提出“如无必要，勿增实体”，主张“在类似的解决方案中，选择最简单的”；宣称只承认确实存在的东西，认为那些空洞无物的普遍性要领都是无用的累赘，应当被无情地“剔除”。人们为了纪念他，就将这个原则称为“奥卡姆剃刀”。“奥卡姆剃刀”剔除烦琐的经院哲学数百年的无聊争论，使科学、哲学从神学中分离出来，引发了欧洲文艺复兴和宗教改革，开辟了世界近代史的新纪元。其基本精神——简单性原理成为基本的和重要的科学思想与科学方法。

基本原理，应该是中外相应、言行相称的。

“简约”，在《辞海》中释为：“简”是简单、简省；“约”是节约、简要。“简约”可理解为简洁、节约、简练。“少则多，多则惑。是以圣人抱一为天下式”，这句话源于《道德经》，意思是说：少了反而可以得到，多了反而变得疑惑。所以圣人以守道为治理天下的法则。也就是要把握事物的本质，将纷繁的事物通过概括、总结，提取有用要素，舍弃不必要的细节。晋代道教学者葛洪在《抱朴子·诘鲍》中说道：“质素简约者，贵而显之。”此外，成语中还有“言简意赅”“大道至简”等。从哲学角度来看，简约不等于简单，“简约”可理解为历经从简单到复杂再到简单的“否定之否定的过程”，这也是人类认识规律、把握规律和运用规律的过程。

现代简约主义起源于20世纪初期的西方现代主义，欧洲现代主义建筑与设计大师米斯·凡德罗曾经提出一句经典设计名言，“少即是多”（less is more）。中国国画大师黄宾虹认为，作画“不难为繁，难用为简，减功更大于繁”，力求笔墨之“减”。雕塑家罗丹也认为“雕塑大法就是去掉多余的部分”，以“减”为尚。但这里的“减”不同于数字里的“减”，通常都是形“减”意“增”的。这里的“增”与“减”体现了事物发展变化相互对立又统一的辩证关系。

古人云，“辞者，不得已而用之也，多一份辞，便掩一分意”。牛顿认为：“自然界不作无用之事。只要少做一点就成了，多做了却是无用；因为自然界喜欢简单化，而不爱用什么多余的原因来夸耀自己。”爱因斯坦认为：“我们在寻求一个能把观察到的事实联结在一起的思想体系，它将具有最大可能的简单性。我们所谓的简单性，并不是指学生在精通这种体系时遇到的困难最小，而是指这体系所包含的彼此独立的假设或公理最少。”也就是说，在构建思想体系、科学体系和管理体系时，要基于最少的原理、假设或准则，因为自然界是简单的，而管理体系的复杂化只会让人在具体事情的处理上陷入逻辑矛盾，丧失对管理的敬畏，反感纪律约束。

近代以来，简约管理或简约的思维方式正在工程研制领域发挥重要的作用。简约管理的本质，就是善于抓住事物的本质，抓住关键，从本源出发。马斯克崇尚亚里士多德的第一性原理思维，即“每个系统中存在一个最基本的命题或假设，它不能被违背或删除，也不能被违反”。在马斯克看来，第一性原理思维的本质就是回溯事物的本质，重新思考怎么做。这深刻影响了太空探索技术公司（SpaceX）的设计理念：从一款发动机的深入研究，到猎鹰九号（Falcon 9）火箭的连续成功发射，再到猎鹰重型（Falcon Heavy）火箭的成功发射。马斯克在火箭构型方面的简约思想帮助SpaceX获得了运载能力、性价比、重复使用、动力冗余、可靠性等多方面的优势。

“简约”与“复杂”是不同的思维方式和工作态度，表现出管理者的智慧和能力。善于透过现象抓住本质，从纷繁复杂的事务中发现要害、提出要点，需要很高的智慧，花费很大的代价，否则，很容易使原本简单的问题复杂化。如果说一种新思维、新思想产生后必将出现与此相适应的新方法、新策略，使这种思维能够顺利得以呈现的话，那么，“简约”就是这种思维下所产生的新方法。利用科学的简约方法，将工作主题核心以外的枝节因素尽可能地剔除，使复杂的问题简单化、简单的问题条理化、条理化的问题更简化，从而提高工作效率和工作质量，就是简约。

第二，简约从要求做起，也就是从标准和规范做起，一线需要底层逻辑或作业规范，清楚的目标、方法和工具，而不仅是抽象的原则和要求。

运载火箭是一个能量密度很大、结构很轻、强度很高、效率很高的高性能系统，具有变化快、梯度大、强耦合、地面验证不充分等特征，因而具有极端的复杂性和风险性。此外，涉及专业技术多、供应链复杂、子样少等特点导致了工程管理的复杂性和风险性。为此，该行业强调规范的管理方式，无论系统工程还是质量保证，在技术和管理上都要充分依据标准，也就是航天工程强调的“做事有依据、按依据、留记录”，以保持和控制好火箭成功的各种状态。

工程实践过程是规律的探索与运用，规律的表现形式是规则、规范或标准。标准在航天型号研制过程中发挥了很大的作用。在运用标准和不断完善标准的过程中，还会依托一门专门的技术基础工作，即标准化，也就是从标准化的原理出发来开展工作。关于标准化原理，英国标准化专家桑德斯在1974年出版的《标准化原理与方法》中，从标准化的目的、作用和方法上提炼出7项原理，并阐明标准化的本质就是有意识地努力达到简化以减少目前、预防以后的工作复杂性。但是，有关标准化效果研究尚未形成统一认识。一些标准的应用并不具有强制性，例如，关于ISO 9000能否为企业带来业绩的改进，国际标准化组织的声明是：“组织自愿实施ISO 9000标准，是因为他们期望这些标准能帮助他们实现更好地工作，并提供真正的益处。”有人认为标准化在促成变化和创新方面存在局限性，其执行形式化的规则和标准将使专业工作变得官僚化，以至于使专业人员的工作受挫，对组织效力的提高没有明显的益处。事实上，标准化原理运用的成功依赖很多的条件，要善于辩证地看待标准的目的和作用。简约是标准最基本的特征，要善于把复杂要求简单化。实用是标准应用于实践的价值判断。标准是解决现实问题的，其运用是动态的过程，必须理论联系实际。当今社会，任何一个工程领域都会依据一个标准体系展开研制、生产和应用，工程研制的成效应该和这个标准体系的科学性和有效性密切相关，因此，标准是与时俱进的，一旦标准止步，就会变成形式化的规矩，甚至成为工作的障碍。

第三，简约必须始终从原理出发，解决关键和现实问题。

中国运载火箭事业是按照自力更生的原则发展起来的，在此过程中创立了质量管理体系和相关的标准。航天一院在自主发展运载火箭的同时创新了自己的质量文化、体系和方法，形成了自己的标准，质量管理体系基本上是按照“A+B+C”的原则建立的：A指国家的军用质量和标准体系要求，B指航天行业的质量和标准体系要求，C指具有运载火箭鲜明特征的质量和标准体系要求，既要解决A和B的具体应用问题，也要解决C的自主创新问题。就电子元器件标准而言，航天一院以载人航天运载火箭为突破口，建立了较为完整、符合国情的电子元器件标准体系，即《LMS电子元器件技术条件》及其产品规范体系，在质量控制的一些要求、方法上与AEC技术规范上有不少相同之处。技术规范体系的总体方案是简单的，但紧密结合了元器件应用中存在的问题。例如：

●?基于任务剖面的要求分析转化为对电子元器件的鉴定应力，通过了鉴定即具有装机使用条件；

●?以问题为导向，针对工程应用中出现的问题，归纳失效模式，研究和积累质量控制方法和要求，加以完善并形成标准；

●?基于一体化原则，将运载火箭系统的要求通过技术条件传递给生产方，使要求具有适时性和针对性，通过可靠性增长工程将航天用户的质量要求合理纳入国家军用标准详细规范，并确定了纳入形式；

●?率先推行过程能力指数（CPK）控制及特性评估、参数一致性控制、质量一致性检验和产品验收“零失效”的方案；

●?率先全面推行破坏性物理分析及相关无损检测筛选。

简约的核心在于善于抓住主要矛盾，抓住质量保证的关键问题。运载火箭元器件质量保证是有关管理部门、研制方、使用方共同努力实现的，使用方元器件质量保证的主要职责在于选好、用好元器件。具体来讲需要做的工作如下：

一是从火箭任务剖面出发，研究将复杂任务剖面转化为对元器件的可操作的、简单的鉴定或验证试验要求。考虑到可靠性的要求，必须研究元器件的失效模式，因为有些环境应力虽然很严酷，但对元器件或许是不敏感的，有些则正好相反。只有从任务剖面和失效模式出发确定的验证或鉴定要求才是最有效的、最经济的。大量验证数据的积累使仿真模型的精确度不断提高，仿真和实物试验的结合正在成为新的鉴定或验证模式。

二是从火箭质量保证要求出发，使供应链的质量体系和过程控制具有匹配性和一致性，即满足火箭质量体系的要求。为此，对元器件生产过程的控制要具体化、定量化、数据化，才能确保正确有效。

三是建立使用方的元器件标准体系。如果通用的标准规范能够满足要求，就应该直接运用到实践中，火箭元器件标准体系应尽可能实用、成熟。使用方在运用好既有标准的同时，也应建设好自己的企业标准体系。

四是建立和维护若干物理模型以及基于这些物理模型的数据库，即实现标准的数字化。用数字化的模型或标准体系构建人工系统时，效率是最高的。为了保证航天飞行的安全性和可靠性，必须建设火箭产品标准形成的相关的数据库，从而使火箭标准体系基于试验和数据，也就是回归标准建立的初心。

在航天发展的早期，由于工业基础薄弱，航天系统的发展或需求曾经带动了元器件的研制，例如“七专”的产生及发展。到20世纪末，军用元器件体系逐步完善，使用方的元器件管理作为航天系统产品质量管理体系的一个要素，也逐渐成规模。后来，人们开始关注商用元器件的发展，例如汽车级元器件等，特别是当前商业航天的发展，以及马斯克使用COTS（Commercial Off-The-Shelf，商用现成品或技术）元器件（一部分按现代先进质量要求生产的工业级及商业级元器件，在苛刻环境条件下，表现出高可靠性及长寿命）取得的成效，使人们更多地开始尝试COTS元器件，与过去在军用领域对COTS从严格“封控”到“放开”差不多。本研究认为，先进的质量要求体现在观念的简约及零缺陷，标准的具象、实用和现实性，方法和工具的科学性、针对性和有效性，等等。航天元器件质量保证大体经历两个阶段：一是从差的里面挑好的用；二是从好的里面把差的或可能变坏的挑出来。这两个阶段重视筛选、例试、复验等后期的质量保证技术的实施和应用，并推进前期设计和生产的改进。今天，元器件技术和固有可靠性水平有了很大提升，需要改变由后期筛选、验证为主的保证模式，进入依靠生产方前期做好，用户选好、用好的阶段。

本研究认为，AEC的标准体系在简约、高效、实用方面有其明显的优点，期望通过客观的分析来表达一些具体的观点。

本书共分为三个部分：

第一部分共三章，包括质量工作的三个原则：第一，在具体的工作面前要从原理出发，不要从现状和习惯做法出发。第二，标准是实践中的研究结果，是技术结晶，不是抽象的，而是具象的。很多情况下，标准被庸俗化了，人们为了不说错话只能讲原则要求，其结果是标准被束之高阁。第三，质量工作或标准化工作只有面向形成过程和应用，从实际出发，解决实际问题，才有生命力。

第二部分表达了质量保证工作的三个核心：一是基于任务剖面和失效模式的鉴定或验证，工作要有针对性，提高效率；二是数据驱动，即基于数据分析的过程控制与决策；三是实现零缺陷质量的工具或方法。这三个核心对于元器件或火箭系统都适用。

第三部分是对三部分元器件标准的具体比较分析，结论是通过客观的比较来发现问题，取长补短。

总而言之，既要以不变应万变，也要以变应变。

本书的编写情况如下：第1章，许春来、付方友、胡云、王立炜、杜俊鹏、杨雪辉、江琦、刘博龙、李京苑；第2章，赵福健、温中亮、胡云、王辉、杨雪辉、刘继梁、李京苑；第3章，张伟、熊盛阳、崔同、张庆猛、李京苑、敬毅超；第4章，张伟、熊盛阳、李京苑；第5章，林雄辉、熊盛阳；第6章，胡云、李京苑、杨晨辉、赵丽、权璐、王世程；第7章，加春雷、熊盛阳、张伟；第8章，单旭涛、熊盛阳；第9章，崔德胜、熊盛阳。全书由李京苑、熊盛阳、杨雪辉负责统稿。中国科学院微电子所总工程师韩郑生，中国电子技术标准化研究院王静、张玉琴、张秋、彭伟、王琪，以及航天一院胡云等对本书进行了审阅，并提出了具体的修改意见，在此一并表示感谢！

感谢支持调研工作的山东芯诺电子科技股份有限公司领导陈钢全、兰怀迎、赵福健，济南半导体研究所领导张宝财、卞岩等的支持。感谢参与调研的航天五院夏泓、张伟、吉俐、倪卫星、李家廉，航天八院于文清、孔泽斌、廉鹏飞，航天标准化院江理东、王敬贤等同志，以及航天一院物资中心、十九所、十二所、总体设计部、十五所、综合计划部、质量与体系运营部，航天五院物资部，航天八院物资部、八〇八所，航天标准化院对相关技术规范翻译和研究工作的支持。

限于指导思想的局限和能力的差距，无论研究还是翻译都存在不妥之处，敬请批评指正。

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