劉松福,肖楚琬,梁寒濤
(1.海軍航空大學(xué),山東煙臺(tái)264001;2.92919部隊(duì),浙江寧波315000)
質(zhì)量管理專家戴明指出,“系統(tǒng)改善需要統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的數(shù)據(jù),需要基于事實(shí)的信息收集、處理和利用”[1]。隨著我軍裝備管理模式改革的不斷深入和裝備信息化程度的不斷提升,裝備質(zhì)量管理工作逐漸建立和完善了以戴明環(huán)(Plan Design Check Act,PDCA)為核心的質(zhì)量控制方法,強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)在質(zhì)量管理過(guò)程中的支撐作用[2]。
為了強(qiáng)化裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)建設(shè),美軍從20 世紀(jì)80年代起,建立了從國(guó)防部長(zhǎng)辦公廳到基層一線的質(zhì)量管理體系,構(gòu)建了各類數(shù)據(jù)互聯(lián)的“網(wǎng)絡(luò)中心型”框架,依托政府與工業(yè)部門數(shù)據(jù)交互網(wǎng)(Government Industry Data Exchange Program,GIDEP)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量數(shù)據(jù)共享和閉環(huán)反饋,并基于“全資產(chǎn)可視化系統(tǒng)”開展分析應(yīng)用,支撐裝備質(zhì)量決策,有效提升了裝備質(zhì)量管理水平[3-4]。
我軍裝備質(zhì)量信息系統(tǒng)建設(shè)成果豐碩,積累了大量質(zhì)量數(shù)據(jù),但質(zhì)量數(shù)據(jù)尚存在體系性不強(qiáng)、管理薄弱、標(biāo)準(zhǔn)化水平低、共享不足等問(wèn)題,造成裝備質(zhì)量信息反饋不順暢、質(zhì)量分析趨勢(shì)預(yù)測(cè)困難,這嚴(yán)重制約了我軍裝備質(zhì)量水平的整體提升[5]。因此,建立適應(yīng)我軍裝備管理實(shí)際,支撐PDCA過(guò)程的裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)體系就顯得尤為重要。
盡管“裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)”在實(shí)際工作中已被大范圍使用,但其定義、內(nèi)涵和外延等基本概念尚未得到共識(shí),如何界定裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)還存在一定爭(zhēng)議。因此,本文首先對(duì)裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)的基本概念進(jìn)行探討。
軍語(yǔ)、國(guó)軍標(biāo)、軍事百科詞典等權(quán)威資料都沒(méi)有對(duì)“裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)”有精確解釋。GJB 1405A定義質(zhì)量信息為:“各種報(bào)表、資料和文件承載的有關(guān)質(zhì)量活動(dòng)的有意義的數(shù)據(jù)”[6]。GJB 1686定義裝備質(zhì)量信息為:“反映裝備質(zhì)量要求、狀態(tài)、變化和相關(guān)要素及相互關(guān)系的信息,包括數(shù)據(jù)、資料、文件等”[7]。很明顯,這些并不能作為裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)的定義。
根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)資料,本文定義裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)如下:“裝備全壽命周期中產(chǎn)生的直接或間接反映裝備質(zhì)量問(wèn)題、狀態(tài)、變化和相關(guān)要素及相互關(guān)系的信息的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)產(chǎn)品?!泵鞔_了以裝備質(zhì)量問(wèn)題為主線,形式上涵蓋數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)產(chǎn)品,為裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)界定提供了依據(jù)。這里的“裝備”是指“可用于實(shí)施和保障軍事行動(dòng)的武器、武器系統(tǒng)和其他軍事技術(shù)器材的統(tǒng)稱”?!皵?shù)據(jù)”是指“事物、狀態(tài)、概念、指令等一種形式化的表示,適合于人工或自動(dòng)方式進(jìn)行通信、解釋或處理”[8]。
從定義來(lái)看,裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)是裝備數(shù)據(jù)中的一個(gè)子集,兩者具有互相關(guān)性和重疊性。當(dāng)裝備質(zhì)量與設(shè)計(jì)要求不符時(shí),相關(guān)裝備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為裝備質(zhì)量數(shù)據(jù),進(jìn)入PDCA 循環(huán)。從某種程度上可以認(rèn)為,與PDCA循環(huán)過(guò)程相關(guān)的數(shù)據(jù)都是裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)。
就其內(nèi)涵來(lái)看,凡是直接反映裝備與其設(shè)計(jì)要求符合性的數(shù)據(jù)都應(yīng)是裝備質(zhì)量數(shù)據(jù),它包含3個(gè)層次:一是直接反映裝備質(zhì)量的數(shù)據(jù)。如,裝備故障、問(wèn)題等。二是支撐裝備質(zhì)量的數(shù)據(jù)。如,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)等。三是反映裝備宏觀趨勢(shì)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。如,MTBF、裝備完好率、質(zhì)量經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)等。
就其外延來(lái)看,所有的間接與裝備質(zhì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)都可以納入裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)范疇。比如,裝備管理過(guò)程數(shù)據(jù);研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)等階段中的設(shè)計(jì)、工藝、試驗(yàn)、使用等支撐裝備質(zhì)量實(shí)現(xiàn)和保持的數(shù)據(jù)等。其內(nèi)涵和外延示意圖如圖1所示。
圖1 裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)內(nèi)涵和外延示意圖Fig.1 Schematic diagram of connotation and extension of equipment quality data
一是直觀反映裝備質(zhì)量水平。通過(guò)采集裝備的性能、試驗(yàn)等直接數(shù)據(jù)[9],可以驗(yàn)證裝備對(duì)于技術(shù)指標(biāo)的符合性情況,為把關(guān)裝備質(zhì)量提供了直接依據(jù)。
二是監(jiān)控質(zhì)量問(wèn)題處理。對(duì)于裝備在各個(gè)階段出現(xiàn)的故障或者質(zhì)量問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的全過(guò)程監(jiān)管,促進(jìn)故障和質(zhì)量問(wèn)題的快速解決,提升裝備保障能力。
三是促進(jìn)提升裝備質(zhì)量水平。通過(guò)裝備故障數(shù)據(jù)的不斷積累,可以基于FRACAS(Fault Report Analysis and Corrective Action System)有效完善裝備設(shè)計(jì)和制造水平[10],對(duì)同類問(wèn)題進(jìn)行舉一反三,提升FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)準(zhǔn)確性[11],促進(jìn)提升裝備質(zhì)量水平。
四是預(yù)防重大質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生。根據(jù)海因里希法則,每個(gè)質(zhì)量問(wèn)題的背后都有一系列故障和隱患[12]。通過(guò)對(duì)具有相同因素集的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可分析研判裝備質(zhì)量形勢(shì),提前預(yù)防裝備質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生。
五是促進(jìn)軍地交流。裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)具有軍民通用性質(zhì),只有軍方使用數(shù)據(jù)及時(shí)反饋到研制部門,才能真正促進(jìn)質(zhì)量提升。在數(shù)據(jù)流通過(guò)程中,可以有效促進(jìn)軍地信息交流和機(jī)制建立,從而在更廣泛的層面更好地促進(jìn)軍地交流。
裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)內(nèi)容多、形式多樣,涉及要素雜,具有較強(qiáng)的復(fù)雜性、融合性和客觀性。
1)復(fù)雜性。裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)就其范圍來(lái)說(shuō),涵蓋了裝備全生命周期、全維度的數(shù)據(jù),彼此之間相互關(guān)聯(lián)。僅就生產(chǎn)階段而言,涉及裝備需求論證、生產(chǎn)競(jìng)標(biāo)、裝備制造以及監(jiān)督、激勵(lì)和評(píng)價(jià)等過(guò)程中所采取的控制質(zhì)量的行為,這一過(guò)程既涉及使用方自身的管理問(wèn)題,又涉及使用方通過(guò)合同對(duì)裝備制造方進(jìn)行監(jiān)督和激勵(lì)的行為。對(duì)于表象簡(jiǎn)單的一起裝備故障,其分析和處置的行為過(guò)程可能極其復(fù)雜。各類行為產(chǎn)生了大量相互交叉的質(zhì)量數(shù)據(jù),且受到財(cái)務(wù)、環(huán)境等很多復(fù)雜因素的影響,使得質(zhì)量數(shù)據(jù)展現(xiàn)出其自身的復(fù)雜性。
2)融合性。PDCA 過(guò)程是裝備管理工作的一部分,其流程是裝備研制工作的組成部分。同理,裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)作為裝備數(shù)據(jù)的子集,涵蓋了設(shè)計(jì)、制造、使用等各個(gè)階段的專業(yè)數(shù)據(jù),與專業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、器材等數(shù)據(jù)相互融合,共同支撐裝備研制和管理工作,無(wú)法獨(dú)立存在。
3)客觀性。戴明關(guān)于質(zhì)量管理的基本思想之一就是:數(shù)據(jù)必須基于事實(shí),只有真實(shí)反映客觀事物的數(shù)據(jù)才有使用和分析的價(jià)值。裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)用于驗(yàn)證裝備技術(shù)要求的符合性,直接采集于裝備生命周期過(guò)程,反映了裝備質(zhì)量的真實(shí)情況,是裝備決策的可靠支撐。
作為裝備質(zhì)量管理的核心方法,PDCA 在問(wèn)題解決的循環(huán)中不斷提升裝備質(zhì)量水平。其數(shù)據(jù)體系建設(shè)必須基于PDCA循環(huán)理論要求,真實(shí)反映質(zhì)量管理的對(duì)象、方法、問(wèn)題和過(guò)程等要素,形成穩(wěn)定的方法架構(gòu),為進(jìn)入下一個(gè)PDCA循環(huán)提供支撐。
PDCA過(guò)程包括計(jì)劃、實(shí)施、檢查、處理4個(gè)階段,8個(gè)基本步驟,其基本思路是在概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,開展設(shè)計(jì)和研制工作,針對(duì)檢查確定的問(wèn)題制定改進(jìn)方案,進(jìn)入下一個(gè)PDCA 循環(huán),從而在不斷循環(huán)的過(guò)程中完成質(zhì)量水平提升。它不僅是一個(gè)質(zhì)量管理模型,更是一個(gè)通用的工作模型[13]。
PDCA 循環(huán)建立了一條完整的質(zhì)量管理鏈,各類質(zhì)量數(shù)據(jù)作為鏈路中的“水流”,貫穿了全過(guò)程。基于PDCA 的特點(diǎn)和階段工作重點(diǎn),面向PDCA 的數(shù)據(jù)體系需求模型如圖2所示。
在計(jì)劃階段,須要分解質(zhì)量管理目標(biāo),建立計(jì)劃、規(guī)章等各類相關(guān)文件。質(zhì)量管理目標(biāo)的核心就是滿足用戶需求和消除質(zhì)量問(wèn)題。因此,在這個(gè)階段,建立以故障數(shù)據(jù)和論證數(shù)據(jù)為主的質(zhì)量數(shù)據(jù)集,作為PDCA循環(huán)的系統(tǒng)輸入。
圖2 面向PDCA的數(shù)據(jù)體系模型Fig.2 Data architecture model for PDCA
PDCA在實(shí)施階段的重點(diǎn)是要根據(jù)計(jì)劃階段的各類文檔完成設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等任務(wù),產(chǎn)生大量專業(yè)數(shù)據(jù);在檢查階段,以質(zhì)量檢驗(yàn)、定型試驗(yàn)、應(yīng)用試驗(yàn)為主,將產(chǎn)生大量產(chǎn)品是否滿足技術(shù)性能指標(biāo)要求的試驗(yàn)類數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)類和計(jì)劃類數(shù)據(jù),將產(chǎn)生改進(jìn)類數(shù)據(jù),包括裝備問(wèn)題,改進(jìn)需求等,作為下一個(gè)PDCA循環(huán)的輸入。因在單一PDCA 循環(huán)過(guò)程中的質(zhì)量數(shù)據(jù)具有融合性,并不是質(zhì)量獨(dú)有,統(tǒng)稱為過(guò)程類數(shù)據(jù)。
為了評(píng)估質(zhì)量目標(biāo)實(shí)現(xiàn)程度,需要在以上數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,建立質(zhì)量專用評(píng)價(jià)類數(shù)據(jù)指標(biāo)體系。具體內(nèi)容根據(jù)質(zhì)量管理目標(biāo)和對(duì)象層次確定,如行業(yè)層面的指標(biāo)重點(diǎn)考慮規(guī)律性指標(biāo),裝備層面重點(diǎn)考慮可靠性、安全性等通用質(zhì)量特性指標(biāo)。面向PDCA的各類數(shù)據(jù)類型的基本特性如表1所示。
表1 面向PDCA的質(zhì)量數(shù)據(jù)特性表Tab.1 PDCA oriented quality data characteristics table
質(zhì)量數(shù)據(jù)分散在PDCA 的全過(guò)程和各個(gè)組織中,為了更好地發(fā)揮其決策支撐作用,設(shè)計(jì)涵蓋“4 個(gè)層次、2個(gè)體系”的質(zhì)量數(shù)據(jù)體系模型如圖3所示。
圖3 質(zhì)量數(shù)據(jù)體系模型Fig.3 Quality data construction model
3.2.1 數(shù)據(jù)層
數(shù)據(jù)層是質(zhì)量數(shù)據(jù)體系的基礎(chǔ)。主要包括裝備質(zhì)量元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、專業(yè)數(shù)據(jù)集3個(gè)部分。其中,元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了質(zhì)量數(shù)據(jù)的基本要求,是開展各類質(zhì)量數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)?;A(chǔ)數(shù)據(jù)是裝備生命周期中產(chǎn)生的直接質(zhì)量數(shù)據(jù),通過(guò)數(shù)據(jù)清洗、融合、匯總后,按照生命周期形成研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)等專業(yè)數(shù)據(jù)集,為數(shù)據(jù)分析做好準(zhǔn)備。
3.2.2 知識(shí)層
知識(shí)層是質(zhì)量數(shù)據(jù)體系的核心。它決定了質(zhì)量評(píng)價(jià)的范圍、準(zhǔn)確度等關(guān)鍵要素,其重點(diǎn)在于不斷發(fā)展完善質(zhì)量數(shù)據(jù)分析模型,針對(duì)不同目標(biāo)和層次要求,構(gòu)建以質(zhì)量評(píng)價(jià)、體系貢獻(xiàn)率、質(zhì)量預(yù)測(cè)為核心的質(zhì)量數(shù)據(jù)指標(biāo)體系。隨著PDCA循環(huán)的不斷完善,逐漸完善知識(shí)模型,對(duì)各類指標(biāo)體系進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。
3.2.3 服務(wù)層
數(shù)據(jù)服務(wù)是質(zhì)量數(shù)據(jù)體系的推動(dòng)力。由于裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)具有融合性和復(fù)雜性的特點(diǎn),可以用于支撐各類裝備工作,是裝備工作體系中的重要一環(huán)。因此,打破獨(dú)立的數(shù)據(jù)條目化模式,設(shè)置質(zhì)量數(shù)據(jù)服務(wù),不僅提供質(zhì)量預(yù)警、評(píng)估、改進(jìn)跟蹤等通用質(zhì)量數(shù)據(jù)服務(wù),并根據(jù)用戶需求不斷更新,帶動(dòng)基礎(chǔ)層和知識(shí)層進(jìn)行數(shù)據(jù)升級(jí),為裝備數(shù)據(jù)體系建設(shè)提供支撐。
3.2.4 產(chǎn)品層
質(zhì)量數(shù)據(jù)產(chǎn)品是質(zhì)量數(shù)據(jù)的最終表現(xiàn)形式。它通過(guò)直方圖、箱狀圖等各類可視化方式,為用戶提供可以直接使用的數(shù)據(jù)決策產(chǎn)品;通過(guò)數(shù)據(jù)分析報(bào)告、白皮書等方式,為用戶提供分析和決策建議;通過(guò)指標(biāo)體系分析與論證等方式,支撐用戶全面掌握質(zhì)量態(tài)勢(shì),開展工作決策。
3.2.5 標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)和組織管理支撐
標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)和組織管理是保證質(zhì)量數(shù)據(jù)體系順利運(yùn)轉(zhuǎn)的基本條件。針對(duì)各個(gè)層級(jí)的數(shù)據(jù)建設(shè)和應(yīng)用需求,建立從元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)到頂層規(guī)劃的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系,以及涵蓋軍地雙方、各個(gè)層級(jí)的質(zhì)量數(shù)據(jù)管理組織,從而保證質(zhì)量數(shù)據(jù)體系的順暢運(yùn)行。
1)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。造成當(dāng)前裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)分析和處理困難的重要原因之一,就是缺乏元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),比如各類質(zhì)量數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等數(shù)據(jù)相互交融,難以分辨;手工填報(bào)類的質(zhì)量數(shù)據(jù)不標(biāo)準(zhǔn),需要花費(fèi)大量精力進(jìn)行二次清洗;各類要素不完備,導(dǎo)致無(wú)法分析等[14]。因此,急需建立裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)一質(zhì)量數(shù)據(jù)的基本要素,為質(zhì)量數(shù)據(jù)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
2)質(zhì)量知識(shí)模型建設(shè)。質(zhì)量數(shù)據(jù)長(zhǎng)期粗放型建設(shè),導(dǎo)致各類質(zhì)量模型分散在相關(guān)行業(yè)中。須要綜合運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、語(yǔ)義識(shí)別等數(shù)據(jù)分析技術(shù),建立起跨類別、跨領(lǐng)域數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的抽取和固化,建立質(zhì)量服務(wù)的基礎(chǔ)。在這一過(guò)程中,須要注意建設(shè)基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)、專業(yè)知識(shí)庫(kù)和通用挖掘模型[15]?;A(chǔ)知識(shí)庫(kù)將歷年來(lái)發(fā)生各類產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性問(wèn)題的頻率、故障模式進(jìn)行結(jié)構(gòu)化表述,形成質(zhì)量決策的基礎(chǔ);專業(yè)知識(shí)庫(kù)以固定的知識(shí)模型為主,可以快速服務(wù)決策;通用挖掘模型可以針對(duì)臨時(shí)產(chǎn)生的需求,快速組織形成相應(yīng)知識(shí)。在實(shí)現(xiàn)形式上,重點(diǎn)是從集中式向分布式發(fā)展,按照專業(yè)領(lǐng)域打通各類型數(shù)據(jù)之間的壁壘。
3)質(zhì)量數(shù)據(jù)服務(wù)體系建設(shè)。質(zhì)量數(shù)據(jù)服務(wù)面向的對(duì)象廣泛[16],需要建立涵蓋基礎(chǔ)級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的數(shù)據(jù)服務(wù)體系,形成快速響應(yīng)、靈活配置、融合交互的質(zhì)量數(shù)據(jù)服務(wù),支撐各類決策應(yīng)用。其中,基礎(chǔ)級(jí)服務(wù)是最小單元,由一般性統(tǒng)計(jì),如人員統(tǒng)計(jì)、裝備統(tǒng)計(jì)等基礎(chǔ)服務(wù)構(gòu)成;系統(tǒng)級(jí)服務(wù)主要是涉及高層次的跨領(lǐng)域綜合服務(wù),比如裝備質(zhì)量趨勢(shì)預(yù)測(cè)服務(wù),裝備質(zhì)量貢獻(xiàn)率服務(wù)等。同時(shí),建立基于快速服務(wù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),以滿足臨時(shí)機(jī)動(dòng)服務(wù)需求。
4)數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。目前在質(zhì)量數(shù)據(jù)領(lǐng)域,軍地雙方都建立一系列行之有效的方法和手段。地方軍工企業(yè)以FRACAS 進(jìn)行質(zhì)量問(wèn)題收集、處理和反饋;部隊(duì)通過(guò)質(zhì)量控制系統(tǒng)進(jìn)行裝備問(wèn)題數(shù)據(jù)收集。但是,兩者之間尚未打通渠道,造成了數(shù)據(jù)脫節(jié)。同時(shí),各單位內(nèi)部之間由于質(zhì)量數(shù)據(jù)管理制度不同、系統(tǒng)不同等問(wèn)題,造成了單位內(nèi)部之間數(shù)據(jù)無(wú)法交互,利于質(zhì)量數(shù)據(jù)收集和處置。因此,打通各階段質(zhì)量數(shù)據(jù)交換渠道,構(gòu)建類似美國(guó)防部GIDEP的數(shù)據(jù)交互網(wǎng)絡(luò),如圖4所示,是發(fā)揮質(zhì)量數(shù)據(jù)支撐決策和改進(jìn)功能的基礎(chǔ)。
圖4 故障類質(zhì)量數(shù)據(jù)交互示意圖Fig.4 Interaction diagram of fault quality data
本文圍繞裝備管理的PDCA 循環(huán)過(guò)程,在分析質(zhì)量數(shù)據(jù)基本概念的基礎(chǔ)上,總結(jié)了裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)特點(diǎn),構(gòu)建了涵蓋“4 個(gè)層次,2 個(gè)體系”的質(zhì)量數(shù)據(jù)體系模型,指出體系建設(shè)的重點(diǎn)關(guān)注問(wèn)題,為開展裝備質(zhì)量數(shù)據(jù)建設(shè)、提升裝備質(zhì)量水平提供了參考借鑒。