中國質量萬里行專家視點 | 何益海：質量工程技術體系與內涵

編者按 中國質量萬里行專家委員會7月26日在京成立。市場監管總局黨組成員、副局長蒲淳出席成立大會并講話。中國質量萬里行專家委員會由質量界、新聞界、企業界的知名專家組成。應會員企業建議，即日起我會官網和官微開通“中國質量萬里行專家視點”專欄，發布委員會專家觀點，以饗讀者。

中國質量萬里行專家委員會何益海委員

質量工程技術體系與內涵

     按照工程的定義，工程是以某組設想的目標為依據，應用有關的科學知識和技術手段，通過一群人的有組織活動將某個（或某些）現有實體（自然的或人造的）轉化為具有預期使用價值的人造產品過程。GJB1405-92給出了如下質量工程的定義：

     將現代質量管理的理論及其實踐與現代科學和工程技術成果相結合，以控制、保證和改進產品質量為目標而開發、應用的技術和技能。

     從上面定義看出：管理與技術是質量工程的兩個重要基石，缺一不可。如果離開質量工程技術的支撐，質量工程管理將成為空洞的理念與模式，如果離開質量管理的指導、集成和應用，質量工程技術將是無序的和離散的，難以形成合力。

     質量工程技術是在工業化進程中逐漸產生的，包括了一系列用于產品和過程質量特性的需求論證、設計分析、試驗評估、檢驗控制和缺陷分析的理論和方法，這些理論與方法具有共性和通用的特征，普遍適合于大部分產品和過程，因此質量工程技術是質量工程師必須掌握的基礎。

     但是，“質量工程”作為一門綜合的、交叉的工程技術專業，其專業的技術內涵，尤其是它的技術體系，并沒有一種較為權威的、系統的闡述。本論文在總結已有的質量工程、質量管理、可靠性、系統工程等研究成果的基礎上，主要從“質量工程”技術基礎的角度出發，力圖研究提出其完整的技術體系，為促進“質量工程”專業的技術研究與發展提供參考，更能為質量強國戰略實施提供必要使能技術支撐。

1. 質量工程技術的內涵

     按照技術的定義，可以認為，所謂技術是人類在實踐經驗和科學原理基礎上形成的關于改造自然的手段、工藝方法、技能體系的總和。

質量工程技術是以系統工程理論為指導，以保證裝備通用質量特性為目的的所有技術的統稱，是實現裝備“全系統全壽命全特性”質量管理的重要基礎，是其它工程技術發揮效能的共性使能技術。

      質量工程要形成一種工程技術體系，要認識其內涵，應認識如下幾方面。

（1）質量工程技術的主要屬性

質量工程技術具有對象屬性、過程屬性與目標屬性，如圖1所示（以大型裝備為例）。

      如圖1所示，對象屬性、過程屬性和目標屬性的三維關系，是相互聯系的整體。在過程屬性，質量工程技術活動是分階段進行的，各個階段對應的目標屬性雖然不同，但其最終目標是提高裝備質量。在目標屬性中，通用特性一般可以理解成狹義的質量特性，是對裝備專用特性的約束與優化，一般包括：需求的適用性、設計的穩健性、生產的符合性、可靠性、維修性等。

      質量工程技術的三維屬性圖，具有系統性和整體性，突出表明了全面質量的概念在裝備研制生產使用中的應用，這種特征對認識和理解質量工程的內涵具有重要的指導作用。

（2）質量工程技術的主要組成部分

按照質量工程技術的目標屬性，可以看出，使裝備專用質量特性和通用質量特性滿足要求，是質量工程技術的根本目標，由此所采用的一系列手段、方法和技術即為質量工程技術的組成。因此，可以從目標屬性出發，將質量工程技術劃分為如下三個專業領域：

      ①質量管理技術：以控制通用特性與專用特性的波動為目標，支持指揮、控制和協調裝備實現活動的技術，用于提高裝備性能穩定性、符合性、降低質量損失、滿足用戶需求等；

      ②質量形成技術：主要用于提出和實現滿足裝備作戰使用要求的通用質量特性指標的技術，用于設計和驗證裝備的可靠性、維修性、安全性、測試性、保障性、耐久性、環境適應性等；

      ③質量檢測技術：檢測技術是以材料、元器件、部組件等的一種或多種專用質量特性（如性能）的測量為目標，通過檢查、測試、試驗等方式確定其特性值的技術操作的程序與方法。

    （3）質量工程技術的主要特征

      ①質量工程技術的共性特征

      質量工程技術與其它專門的工程技術，如飛行器設計工程、船舶工程等不同，質量工程技術是一種“使能”技術，傳統的工程技術是用于實現裝備的性能，而質量工程技術采用一些共性的、通用的方法和手段使這些裝備的性能最大限度的發揮，即我們通常所說的發揮其效能。質量工程技術的目標屬性必須依附于某一主體，也就是說其目標屬性與對象屬性是共同存在。

      ② 質量工程技術的綜合特征

      質量工程的技術工作是在全面質量下的有機整體，各組成部分之間、各單項技術之間可以互相融合。如：可靠性維修性保障性測試性安全性等技術的綜合、面向過程能力的公差設計、提高可制造性的設計技術（DFM）、質量與可靠性集成技術（質量可靠性鏈建模技術、考慮過程質量的可靠性評估技術、面向質量的維修性技術等）等。尤其是在當前網絡化與數字化的趨勢中，質量工程技術的綜合越來越成為一種必然。

      ③質量工程技術的交叉特征

      質量工程技術是在全面質量管理基礎上，廣泛吸取當代科學和工程技術成果而產生和發展起來的一門現代綜合性的交叉學科。它既與各專門工程技術相關，又用到了大量的應用統計技術、計算機軟件技術，與之相關的還有材料學、力學等。同時，質量工程還是一項典型的系統工程，需要從系統的角度出發，運用信息論和控制論等技術方法，管理運行和體系達到最優狀態，從而實現優化設計，優化管理和最優績效的目的。

2．質量工程技術體系框架

      所謂體系是若干有關事物互相聯系互相制約而構成的一個整體。因此，可以認為，質量工程的技術體系是質量工程技術的各種方法，按照一定的分類形成的一個整體。這種分類體現了這些方法之間的聯系。

針對現代科學技術的體系結構，我國著名科學家錢學森從系統科學思想出發提出了矩陣式結構。該科學技術體系從橫向上看有11大科學技術部門。即：自然科學、社會科學、數學科學、系統科學、思維科學、行為科學、人體科學、軍事科學、地理科學、建筑科學、文藝理論；從縱向上看，每一個科學技術部門里都包含著三個層次的知識：直接用來改造客觀世界的應用技術（或工程技術）；為應用技術直接提供理論基礎和方法的技術科學（或基礎技術）；以及再往上一個層次，揭示客觀世界規律的基礎理論（或基礎科學）。

      質量工程技術作為自然科學與系統科學的交叉學科，其學科技術體系也具有層次性，這種層次性反映了我們對質量工程技術的研究應用規律。為此，提出如圖2所示的質量工程技術體系框圖。

      如圖2中所示，質量工程技術體系從專業領域可以劃分為質量管理技術、質量形成技術與質量檢測技術，每個專業領域又可劃分為基礎理論、專業方向、基礎技術、應用技術、應用對象等。其中，基礎理論、基礎技術與應用技術構成其主要的技術體系框架，簡述如下：

      ①基礎理論層

      質量工程技術的基礎理論是指依據應用統計理論與系統工程理論認知質量特性演化、質量波動、故障發生規律的理論體系。如：質量波動理論、故障學、變動統計學等。同時，由于質量工程技術的交叉特性，其基礎理論也包括了其它專業的一些基礎理論分支，如復雜系統理論、電子學、材料學、力學等。

      ②基礎技術層

      質量工程技術的基礎技術是指運用基礎理論提高裝備質量的一些共性的、基礎的技術方法。這些技術方法的研究發展可以不局限于某些特定類型的產品，具有通用性，但這些技術最終必須通過應用技術的開發和應用作用于對象，即各類裝備和產品之上。

      ③應用技術層

      質量工程技術的應用技術是指在基礎理論與基礎技術之上形成的工程應用技術。這些技術最終為形成裝備全系統全壽命質量工程技術的標準與規范、工具與設備、組織與管理方法提供堅實的技術支持。是“質量工程”這門“使能”技術的最終體現。

3．結束語

      本文從分析質量工程技術屬性、組成與特征入手，明確了質量工程技術的內涵，進而借鑒現代科學技術的三層體系結構，從系統工程的角度首次建立了質量工程技術的體系框架。為了促進整個質量工程專業及技術體系的成熟，今后在大力推進應用技術實施的同時，研究重點應該在基礎理論與基礎技術方面多下功夫，為實施先進的質量管理戰略奠定技術基礎，更為質量強國戰略實施提供必要使能技術和方法利器支撐。

參考文獻

      [1] 于景元，錢學森的現代科學技術體系與綜合集成方法論[J]，中國工程科學，2001年第三卷第11期：10-18.

      [2] 欒恩杰 主編. 國防科技工業名詞大典（綜合卷）[M]. 北京：航空工業出版社等. 2004.

      [3] 楊為民主編. 可靠性維修性保障性總論[M]. 北京：國防科技工業出版社. 1995.

      [4] 康銳，王自力，裝備全系統全特性全過程質量管理概論[J]，國防技術基礎，2007(4)：25-29

      [5] 課題組，國防科技工業技術基礎質量與可靠性專業技術體系研究報告[R]，國防科技工業可靠性工程技術研究中心，2009.11

      [6] 何益海，戴偉 編著，康銳主審，《質量工程技術基礎》（第2版），北京航空航天大學出版社，2021.1

      [7] 趙宇，何益海，戴偉.《質量工程技術體系與內涵》，國防工業出版社，2017.5

專家簡介：何益海，北京航空航天大學可靠性與系統工程學院教授、博士生導師，北航質量與工藝可靠性實驗室創始人（http://qpr.buaa.edu.cn），某部委質量與可靠性專家組秘書、中國市場監管（質量）研究與教育聯盟單位聯系人，中國現場統計研究會可靠性工程分會常務理事、中國運籌學會智能工業數據解析與優化專業委員會理事、新時代質量管理體系認證專家。從事質量工程技術、工藝可靠性理論與技術等領域的教研工作。主持國家自然科學基金面上等項目10余項。主講《質量工程技術》、《質量文化與技術素養》等本研課程4門，并在中國大學MOOC平臺上線《質量工程技術基礎》慕課（https://www.icourse163.org/course/BUAA-1461112171）。主編出版《制造過程可靠性理論與技術》、《質量工程技術體系與內涵》、《質量工程技術基礎》（北京市精品教材）等專著教材，發表SCI論文40余篇（高引1篇），授權專利10余項。獲國家科技進步二等獎、北京市高等教育成果一等獎、校優秀主講教師等獎勵20余項。擔任3屆本科班主任，培養研究生40余名。

注：原文發于《標準科學》，原題：基于現代科學技術三層理論的質量工程技術體系框架研究