“機(jī)敏”級(jí)潛艇設(shè)計(jì)和建造的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

宋曉東

（海軍933辦公室對(duì)外裝備技術(shù)合作處，北京 100841）

0 引言

1997年3月英國(guó)簽署了3艘“機(jī)敏”級(jí)攻擊型核潛艇的采購(gòu)合同，宣布“機(jī)敏”級(jí)核潛艇的設(shè)計(jì)和建造正式拉開帷幕。由于在1986－1997的10余年間，英國(guó)的核潛艇工業(yè)基礎(chǔ)受到嚴(yán)重破壞，研制、設(shè)計(jì)和建造人才出現(xiàn)了大量流失，使“機(jī)敏”級(jí)核潛艇在研制過程中出現(xiàn)了許多問題。首艇“機(jī)敏”號(hào)于2001年1月31日才開始建造，目前，“機(jī)敏”級(jí)潛艇項(xiàng)目還需8年的時(shí)間才能完成，平均每艘潛艇延遲2年零4個(gè)月的時(shí)間。英國(guó)為此付出了巨大的代價(jià)。2011年11月，英國(guó)國(guó)家審計(jì)署稱，“機(jī)敏”級(jí)潛艇項(xiàng)目的延誤將使英國(guó)皇家海軍在未來10年期間沒有足夠的潛艇部署，并導(dǎo)致項(xiàng)目成本增加2億英鎊?！皺C(jī)敏”級(jí)潛艇建造項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)值得我們深入研究和思考。

本文從影響整個(gè)項(xiàng)目的管理因素及決策層面，而非技術(shù)層面討論“機(jī)敏”級(jí)潛艇在設(shè)計(jì)和建造早期出現(xiàn)的問題及其原因，分析總結(jié)了“機(jī)敏”級(jí)潛艇在設(shè)計(jì)和建造中的教訓(xùn)。

1 “機(jī)敏”級(jí)潛艇項(xiàng)目遇到的問題

1.1 設(shè)計(jì)階段管理問題

“機(jī)敏”級(jí)潛艇的設(shè)計(jì)工作于1997年3月合同簽訂起正式開始。英國(guó)國(guó)防部最初的想法是核動(dòng)力裝置采用“前衛(wèi)”級(jí)潛艇的PWR－II型壓水堆，其他系統(tǒng)則在“特拉法爾加”級(jí)潛艇的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)。但是，由于PWR－II型壓水堆要求比“特拉法爾加”級(jí)潛艇體型更大的艇體，同時(shí)，又要保證“機(jī)敏”級(jí)潛艇比“特拉法爾加”級(jí)潛艇具有更小的輻射信號(hào)，這兩點(diǎn)在某種程度上沖突，使新潛艇設(shè)計(jì)變得十分復(fù)雜。而英國(guó)國(guó)防部和主承包商（通用電氣－馬可尼公司，1995年購(gòu)買了巴羅造船廠，1999年與英國(guó)宇航公司合并成立BAE系統(tǒng)公司）嚴(yán)重低估了項(xiàng)目的復(fù)雜性，導(dǎo)致潛艇在設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)了若干問題。

1）人員流失嚴(yán)重

在這一時(shí)期，英國(guó)國(guó)防部把設(shè)計(jì)和制造潛艇的責(zé)任交給了主承包商，國(guó)防部認(rèn)為政府規(guī)模縮小，增加主承包商的職責(zé)，能使人才從公共部門流向私人企業(yè)。但事實(shí)上，大量人員在此過程中退休或改變職業(yè)，導(dǎo)致英國(guó)潛艇工業(yè)大量人才流失，主要原因是:

①所有權(quán)的頻繁變更導(dǎo)致人才流失。由于公司業(yè)務(wù)合并，巴羅船廠的所有權(quán)在不到5年的時(shí)間里更替了3次，大量船廠管理人員任期短暫，許多有經(jīng)驗(yàn)的船廠項(xiàng)目經(jīng)理在變遷中離開。

②團(tuán)隊(duì)內(nèi)部關(guān)系緊張使得人才未得到有效利用。通用電氣－馬可尼公司從來沒有設(shè)計(jì)過潛艇，缺乏經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和船廠工程師分處兩地（一個(gè)位于法恩伯勒，一個(gè)位于巴羅），這給溝通帶來了一定阻礙。此外，由于巴羅船廠所有權(quán)的變更，導(dǎo)致許多曾經(jīng)參加過“特拉法爾加”級(jí)潛艇設(shè)計(jì)工作的船廠設(shè)計(jì)人員沒有被納入新的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。

③國(guó)防部和主承包商對(duì)設(shè)計(jì)和建造核潛艇的困難估計(jì)不足，沒有重視人才儲(chǔ)備。冷戰(zhàn)結(jié)束后，潛艇需求減少，使船廠雇傭人員從超過13 000人下降到近3 000人。雖然大多數(shù)離開的人員是技術(shù)工人，但是也有許多設(shè)計(jì)人員和工程師轉(zhuǎn)行或退休。

④國(guó)防部規(guī)?？s減也是原因之一。英國(guó)國(guó)防部的駐廠代表由“前衛(wèi)”級(jí)潛艇時(shí)的50人縮減為4人，并很少來自海軍作戰(zhàn)隊(duì)員或維修人員。

與此同時(shí)，整個(gè)英國(guó)潛艇工業(yè)界都在流失技術(shù)和專業(yè)知識(shí)人才，包括配套廠商。國(guó)防部和主承包商認(rèn)為“前衛(wèi)”級(jí)和“特拉法爾加”級(jí)潛艇上的許多部件都可以用到新潛艇上，因此取消了很多新訂單。由于訂單停止大量配套廠商離開了本行業(yè)，后來重新建立供應(yīng)商拖慢了“機(jī)敏”級(jí)潛艇項(xiàng)目進(jìn)度。

2）設(shè)計(jì)和建造過程中缺乏一線人員的參與和互動(dòng)

專業(yè)人員的流失、主承包商的管理變動(dòng)，以及英國(guó)國(guó)防部的失察嚴(yán)重影響了后來的設(shè)計(jì)和建造過程。設(shè)計(jì)過程幾乎沒有船廠建造人員、海軍作戰(zhàn)人員以及潛艇維修人員的參與。先前的潛艇項(xiàng)目中各方面人員之間存在交互，但是到了“機(jī)敏”級(jí)潛艇設(shè)計(jì)早期完全喪失了這種交互。

3）沒有充分制定設(shè)計(jì)和建造潛艇的總體規(guī)劃及進(jìn)度跟蹤程序

缺乏總體規(guī)劃引起了設(shè)計(jì)過程的間斷，并導(dǎo)致潛艇在設(shè)計(jì)完全成熟之前就開工建造。缺乏系統(tǒng)的進(jìn)度跟蹤意味著無法真正了解項(xiàng)目完成情況以及項(xiàng)目計(jì)劃時(shí)間表執(zhí)行情況。

4）合同管理的改變拖延了設(shè)計(jì)過程

國(guó)防部將設(shè)計(jì)權(quán)授予了主承包商，但主承包商沒有權(quán)利更改合同。因此，當(dāng)設(shè)計(jì)需要更改時(shí)，得不到及時(shí)解決。而且英國(guó)防部方面實(shí)際上不希望合同有任何變動(dòng)，怕增加合同成本;主承包商以及少數(shù)有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員也沒有更改合同的權(quán)利，使得許多設(shè)計(jì)更改決策沒有做出或者沒有及時(shí)做出。由于問題出現(xiàn)在項(xiàng)目的早期，英國(guó)防部沒有意識(shí)到其影響的嚴(yán)重性。

1.2 設(shè)計(jì)軟件問題

“機(jī)敏”級(jí)潛艇設(shè)計(jì)拖延和成本增加的一個(gè)重要原因是使用3D CAD軟件。軟件的使用實(shí)際上增加了成本而不是降低成本，這是英國(guó)國(guó)防部沒有想到的。

英國(guó)防部和主承包商以為可以利用3D CAD軟件立刻開始“機(jī)敏”級(jí)潛艇的設(shè)計(jì)。但據(jù)美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，在使用3D CAD工具設(shè)計(jì)潛艇之前，需要對(duì)該軟件進(jìn)行大范圍修改，才能作為某個(gè)具體項(xiàng)目和船廠的一般設(shè)計(jì)工具。此外，英國(guó)設(shè)計(jì)人員缺乏使用3D CAD工具的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。雖然，在“機(jī)敏”級(jí)潛艇建造之前，巴羅造船廠已經(jīng)開始應(yīng)用3D CAD工具設(shè)計(jì)補(bǔ)給油船和兩棲戰(zhàn)艦，但是，這些水面船的設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，與復(fù)雜的、高度集成的核潛艇設(shè)計(jì)完全不同。結(jié)果造成在“機(jī)敏”級(jí)潛艇決定開工建造時(shí)，完成的設(shè)計(jì)圖紙還寥寥無幾。

此外，設(shè)計(jì)軟件的使用還給實(shí)際建造帶來了問題。一方面以前的潛艇設(shè)計(jì)依靠二維設(shè)計(jì)工具，由設(shè)計(jì)人員繪制出圖紙，通過現(xiàn)代實(shí)體模型讓造船工人理解潛艇布置和管道及線路分布，還能幫助認(rèn)識(shí)組件集成和人工因素的問題，但在“機(jī)敏”級(jí)潛艇設(shè)計(jì)中由于使用了三維設(shè)計(jì)工具而沒有使用實(shí)體模型;另一方面3D CAD繪制出的建造圖紙不符合工人的使用習(xí)慣，3D CAD繪制出的圖紙非常詳細(xì)，包括模塊化建造和舾裝的各個(gè)步驟，而之前的圖紙細(xì)節(jié)很少，工人利用多年積累的經(jīng)驗(yàn)來決定如何實(shí)現(xiàn)圖紙上所描述的建造過程。工人的經(jīng)驗(yàn)和圖紙之間發(fā)生沖突，使建造過程更加復(fù)雜。而且工人還需要時(shí)間來學(xué)習(xí)如何按照?qǐng)D紙細(xì)節(jié)施工，拖延了建造進(jìn)度。

1.3 建造問題

除了設(shè)計(jì)給潛艇建造帶來的不利因素外，建造中最大的問題是巴羅船廠缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。首先，巴羅船廠的工人不具備全面的潛艇建造知識(shí)，不能有效實(shí)施潛艇建造;其次，由于停建核潛艇的時(shí)間過久，船廠管理復(fù)雜，建造過程的知識(shí)流失，無法確保建造質(zhì)量;另外，巴羅船廠生產(chǎn)實(shí)踐的先進(jìn)程度達(dá)不到要求，更新工藝技術(shù)遇到了困難。

1.4 測(cè)試和交付問題

到項(xiàng)目后期，潛艇測(cè)試和交付同樣也出現(xiàn)了問題，加劇了進(jìn)度的拖延。交付“機(jī)敏”級(jí)潛艇時(shí)，巴羅船廠已有近10年沒有測(cè)試和交付過1艘核潛艇，更是有17年沒有測(cè)試和交付過1級(jí)潛艇的首艇。船廠對(duì)“機(jī)敏”級(jí)潛艇遇到的困難估計(jì)不足。

當(dāng)潛艇制定設(shè)計(jì)要求時(shí)，沒有建立有效的測(cè)試和交付計(jì)劃，也沒有規(guī)定潛艇應(yīng)該怎樣測(cè)試。在“機(jī)敏”級(jí)潛艇之前，由英國(guó)防部和皇家海軍負(fù)責(zé)潛艇測(cè)試交付。但是，到“機(jī)敏”級(jí)潛艇時(shí)，測(cè)試和交付的責(zé)任轉(zhuǎn)移到主承包商，而主承包商沒有足夠的能力承擔(dān)好這項(xiàng)責(zé)任，也沒有一個(gè)有效的潛艇總體測(cè)試計(jì)劃。

如果把涉及英國(guó)潛艇艦隊(duì)保障的船廠及公司納入到項(xiàng)目中來，能克服很多問題。但是這些船廠及公司之間存在相互競(jìng)爭(zhēng)，如巴布柯克公司下屬的普利茅斯船廠，在潛艇建造方面與BAE系統(tǒng)公司有潛在的競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致這些船廠有經(jīng)驗(yàn)的員工沒有參加“機(jī)敏”級(jí)潛艇的測(cè)試和交付活動(dòng)。后來英國(guó)專門通過潛艇企業(yè)執(zhí)行計(jì)劃（SEPP）來解決重要潛艇供應(yīng)商（BAE系統(tǒng)公司，巴布柯克公司和羅爾斯·羅伊斯公司）與英國(guó)防部的合作問題。

2 項(xiàng)目采取的補(bǔ)救措施

在經(jīng)歷了一系列的打擊之后，英國(guó)防部和BAE系統(tǒng)公司采取了多項(xiàng)管理措施，來改善“機(jī)敏”級(jí)潛艇的建造情況。

1）啟動(dòng)了名為“建造方式”的項(xiàng)目，以縮短船塢建造模塊中獲得零件和工具的時(shí)間?，F(xiàn)在每艘潛艇附近都有黃色塔樓，內(nèi)設(shè)工作車間、領(lǐng)班辦公室，以及建造期間需要的工具和設(shè)備。此外，還采用了一個(gè)創(chuàng)新方法，當(dāng)工人對(duì)設(shè)計(jì)圖紙有疑問時(shí)不必去找設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)人員會(huì)去生產(chǎn)工人那里幫助解決問題。

2）加強(qiáng)對(duì)潛艇造船廠的監(jiān)管。英國(guó)防部2003年增加了在巴羅船廠的駐廠人數(shù)。目前英國(guó)防部有30名人員在巴羅船廠監(jiān)督“機(jī)敏”級(jí)潛艇項(xiàng)目。這些人員能幫助決定更改合同，并向英國(guó)防部反饋項(xiàng)目狀況。英國(guó)防部和船廠之間的關(guān)系得到加強(qiáng)。

3）改善供應(yīng)鏈的管理。2006年1月關(guān)鍵供應(yīng)商論壇成立，每季度召開會(huì)議評(píng)估關(guān)鍵供應(yīng)商的狀況（10家企業(yè)提供了70%的潛艇材料），供應(yīng)商和國(guó)防部一起審查項(xiàng)目，分享實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，努力減少“機(jī)敏”級(jí)潛艇建造使用的設(shè)備和材料成本。

4）采取多種措施降低后續(xù)潛艇的建造成本。利用美國(guó)“弗吉尼亞”級(jí)潛艇項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)放在作戰(zhàn)系統(tǒng)上，減少零件數(shù)量，降低若干其他系統(tǒng)復(fù)雜度等措施，使每艘“機(jī)敏”級(jí)潛艇建造成本減少數(shù)百萬美元。

5）采用新的系統(tǒng)跟蹤進(jìn)度情況。在“機(jī)敏”級(jí)潛艇項(xiàng)目最初的幾年時(shí)間里，缺乏有效的系統(tǒng)監(jiān)視設(shè)計(jì)和建造過程，項(xiàng)目后期采用了實(shí)獲值管理（EVM））系統(tǒng)。準(zhǔn)確的成本計(jì)算系統(tǒng)是實(shí)獲值管理系統(tǒng)的必要前提。在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，將施工預(yù)算費(fèi)用（BCWP）和計(jì)劃工程預(yù)算費(fèi)用（BCWS）進(jìn)行比較。當(dāng)BCWP值小于BCWS值時(shí)，項(xiàng)目被視為拖期;如果BCWP值超過BCWS值，項(xiàng)目視為進(jìn)度提前。時(shí)間表執(zhí)行情況指數(shù)等于BCWP除以BCWS，成本執(zhí)行情況指數(shù)等于BCWP除以實(shí)際工作成本，這2個(gè)指數(shù)值小于1表示項(xiàng)目拖期和超出預(yù)算。

3 “機(jī)敏”級(jí)潛艇設(shè)計(jì)和建造的教訓(xùn)

“機(jī)敏”級(jí)潛艇最重要的教訓(xùn)是要讓所有相關(guān)部門及人員（包括設(shè)計(jì)師、建造工人、潛艇作戰(zhàn)人員、維修人員和技術(shù)界）參與到整個(gè)項(xiàng)目過程中，理解作戰(zhàn)需求對(duì)設(shè)計(jì)和建造的要求，計(jì)劃好如何進(jìn)行系統(tǒng)和平臺(tái)測(cè)試，確保作戰(zhàn)需求得到滿足。

1）在潛艇設(shè)計(jì)階段要讓建造人員、維修人員、潛艇作戰(zhàn)人員和技術(shù)人員參與。

美國(guó)“弗吉尼亞”級(jí)潛艇項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)是在設(shè)計(jì)1艘新潛艇過程中，采用一種設(shè)計(jì)/建造程序。這個(gè)程序包括讓建造人員實(shí)質(zhì)參與到設(shè)計(jì)過程中，以保證設(shè)計(jì)思想能夠在建造中有效實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)接受來自建造、作戰(zhàn)操作和維修方面的信息。此外，設(shè)計(jì)/建造過程的真正目標(biāo)還應(yīng)當(dāng)包括在潛艇交付之后或綜合后勤保障時(shí)期的成本效益，應(yīng)該考慮簡(jiǎn)化維修，降低全壽命周期成本。

在設(shè)計(jì)階段不但要讓技術(shù)界參與，而且要重視技術(shù)界提出的問題，做出反饋。在設(shè)計(jì)中對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的“推動(dòng)”程度將會(huì)影響項(xiàng)目成本、進(jìn)度和實(shí)現(xiàn)平臺(tái)性能的風(fēng)險(xiǎn)?！皺C(jī)敏”級(jí)潛艇項(xiàng)目的問題就是常常不清楚誰應(yīng)當(dāng)對(duì)技術(shù)決策負(fù)責(zé)，一個(gè)定位清晰的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)層有利于快速高效做出正確的決策。

2）確定充足的設(shè)計(jì)余量，并進(jìn)行有效管理。

新潛艇設(shè)計(jì)必須包括適當(dāng)?shù)闹亓?、穩(wěn)定性、動(dòng)力、冷卻系統(tǒng)以及空間余量，而且這些余量必須在設(shè)計(jì)建造和潛艇作戰(zhàn)操作的過程中受到嚴(yán)格管理。在初期，設(shè)計(jì)人員會(huì)認(rèn)為新潛艇建造已經(jīng)留出了足夠的設(shè)計(jì)余量，但是這些余量往往在設(shè)計(jì)和建造過程中或者平臺(tái)運(yùn)行的早期被消耗光。沒有足夠的余量，無法進(jìn)行設(shè)備升級(jí)和改裝。由于潛艇系統(tǒng)越來越復(fù)雜，技術(shù)更新的要求也越來越高，因此潛艇的余量管理需要進(jìn)行特別規(guī)劃和研究。

3）設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考慮在潛艇的整個(gè)壽命周期中移除或更換設(shè)備的能力。

潛艇的作戰(zhàn)壽命周期要比潛艇上集成的一些技術(shù)設(shè)備壽命周期長(zhǎng)，特別是指揮、控制、通信、計(jì)算和情報(bào)（C4I）設(shè)備。設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)包括足夠的進(jìn)出通道和移除艙口，采用開放式結(jié)構(gòu)有利于設(shè)備集成和現(xiàn)代化升級(jí)。

4）在建造開始之前必須完成主要設(shè)計(jì)圖紙。

主要的3D CAD產(chǎn)品模型必須在建造開始之前完成，即使為了完成大部分設(shè)計(jì)而使建造拖延，也不要因?yàn)樵O(shè)計(jì)不成熟而冒著重復(fù)工作和更改的風(fēng)險(xiǎn)，造成成本上漲。提早完成三維產(chǎn)品模型能夠確保所有組成部分相互協(xié)調(diào)并減少昂貴的重復(fù)工作。一條原則是，在建造開始時(shí)，電子產(chǎn)品完成量必須至少接近80%。

5）制定總體規(guī)劃，并持續(xù)更新。

“機(jī)敏”級(jí)項(xiàng)目導(dǎo)致進(jìn)度拖延的一個(gè)重要原因是缺乏總體規(guī)劃。項(xiàng)目應(yīng)該制定全面的綜合時(shí)間表，細(xì)化潛艇設(shè)計(jì)和建造過程中的任務(wù)、里程碑、產(chǎn)品生產(chǎn)程序?？傮w規(guī)劃應(yīng)該指出任務(wù)和事件順序及其相互關(guān)系，明確完成項(xiàng)目時(shí)間表的關(guān)鍵步驟，以及任務(wù)時(shí)間拖延的影響。還必須考慮主承包商和主系統(tǒng)及設(shè)備分包商的任務(wù)。

6）確保國(guó)防部在設(shè)計(jì)和建造階段對(duì)船廠充分實(shí)施監(jiān)督。

在“機(jī)敏”級(jí)項(xiàng)目初期，由于政府開支控制，國(guó)防部對(duì)巴羅造船廠的監(jiān)督大幅減少，這使國(guó)防部對(duì)項(xiàng)目出現(xiàn)的問題嚴(yán)重失察。項(xiàng)目建造從一開始就應(yīng)當(dāng)有強(qiáng)有力的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，并與設(shè)計(jì)分開，確保建造過程符合質(zhì)量和測(cè)試程序，并讓國(guó)防部了解項(xiàng)目遇到的困難。國(guó)防部的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督包括技術(shù)和管理兩方面，同時(shí)需要具有一定的決策能力，可以決定建造過程中對(duì)成本、時(shí)間表和性能的細(xì)微改動(dòng)。

7）制定詳細(xì)的測(cè)試程序。

新項(xiàng)目必須說明測(cè)試程序，以確保最終產(chǎn)品滿足作戰(zhàn)需求。測(cè)試程序應(yīng)該在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段開發(fā)制定，并邀請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)和建造方以及技術(shù)界和使用方參與。

4 結(jié)語

從英國(guó)“機(jī)敏”級(jí)核潛艇項(xiàng)目實(shí)施過程中出現(xiàn)的問題可以看到，維持潛艇工業(yè)基礎(chǔ)，以及正確的管理機(jī)制對(duì)保障潛艇順利發(fā)展的重要性。英國(guó)在20世紀(jì)80年代中期由于“前衛(wèi)”級(jí)潛艇的研制完成，以及冷戰(zhàn)結(jié)束后對(duì)核潛艇需求的降低，加上上述多方面的人為因素導(dǎo)致在10年左右的時(shí)間里，英國(guó)潛艇工業(yè)基礎(chǔ)遭到嚴(yán)重破壞，缺乏有效的管理體系，造成“機(jī)敏”級(jí)核潛艇項(xiàng)目出現(xiàn)問題。應(yīng)該看到，英國(guó)“機(jī)敏”級(jí)潛艇項(xiàng)目重新走上良性循環(huán)的不易，并且這其中還大量借助了美國(guó)的支持和幫助才得以走出困境。首艇“機(jī)敏”號(hào)潛艇于2010年8月27日服役英國(guó)皇家海軍。2011年1月，2號(hào)艇“伏擊”號(hào)下水，并計(jì)劃在2013年服役。第3艘到第5艘該級(jí)潛艇目前正在建造當(dāng)中。

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