型號(hào)研制流程和發(fā)射場流程優(yōu)化管理的實(shí)踐

◎上海航天技術(shù)研究院 李建強(qiáng) 姚瑞芳 金煜 任安宇

型號(hào)研制流程和發(fā)射場流程優(yōu)化管理的實(shí)踐

◎上海航天技術(shù)研究院 李建強(qiáng) 姚瑞芳 金煜 任安宇

介紹了運(yùn)載型號(hào)研制流程和發(fā)射場流程優(yōu)化管理方面的工作策劃和具體實(shí)踐，通過實(shí)施頂層策劃開展重點(diǎn)型號(hào)研制流程優(yōu)化及應(yīng)用，以及發(fā)射場流程優(yōu)化的策劃和實(shí)踐活動(dòng)，推進(jìn)了信息化、數(shù)字化技術(shù)在型號(hào)中的應(yīng)用，取得了良好效果。

“十二五”時(shí)期國防科技工業(yè)的迫切需求與航天技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展給我國航天事業(yè)帶來了很好的機(jī)遇，宇航發(fā)射任務(wù)量在近幾年得到了飛速增長。隨著“企業(yè)化、市場化”需求的提升和航天型號(hào)任務(wù)的迅猛發(fā)展，航天型號(hào)重大轉(zhuǎn)型需求將主要體現(xiàn)為：任務(wù)性質(zhì)的變化，從科研試驗(yàn)任務(wù)向應(yīng)用服務(wù)任務(wù)轉(zhuǎn)變；研制規(guī)模的變化，從型號(hào)獨(dú)立應(yīng)用向系統(tǒng)組網(wǎng)應(yīng)用轉(zhuǎn)變；應(yīng)用需求的變化，從少數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域需求向多領(lǐng)域需求轉(zhuǎn)變。

上海航天技術(shù)研究院經(jīng)過50多年的發(fā)展已成為彈、箭、星、船、器多領(lǐng)域并舉，軍民融合式發(fā)展的國防科技工業(yè)核心企業(yè)之一。當(dāng)前，結(jié)合型號(hào)研制、發(fā)射密集化需求，研究院對(duì)型號(hào)系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化工作開展了頂層策劃，同時(shí)針對(duì)各條型號(hào)線成立專題工作組，開展型號(hào)研制流程及發(fā)射場測試流程優(yōu)化工作。根據(jù)高密度研制和發(fā)射的實(shí)際需求，研究院通過年初策劃、中間執(zhí)行、年中及年底總結(jié)提高的運(yùn)行模式，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下識(shí)別薄弱環(huán)節(jié)、提高工作效率、縮短工作周期，使研制流程及發(fā)射場流程優(yōu)化取得了明顯成效。

一、流程優(yōu)化的實(shí)施過程

1．優(yōu)化管理模式

研究院修改完成了《CZ-2D/ CZ-4火箭產(chǎn)品保證大綱》，梳理編制了各發(fā)火箭的技術(shù)狀態(tài)簡表、研制技術(shù)流程和計(jì)劃、型號(hào)基線文件等，提前預(yù)示了各發(fā)火箭的技術(shù)狀態(tài)和投產(chǎn)狀態(tài)，以便于各研制生產(chǎn)單位提前開展工作。通過在研制過程中落實(shí)“再設(shè)計(jì)、再生產(chǎn)、再驗(yàn)證”的要求，在充分識(shí)別、重點(diǎn)總結(jié)短線產(chǎn)品流程優(yōu)化工作經(jīng)驗(yàn)和存在不足的前提下，梳理產(chǎn)品流程優(yōu)化管理思路，形成適應(yīng)產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)際的流程優(yōu)化管理模式。

2．開展流程優(yōu)化策劃工作

重點(diǎn)從型號(hào)研制和試驗(yàn)流程2個(gè)方面開展優(yōu)化工作。在研制過程中推動(dòng)數(shù)字化、信息化的應(yīng)用，優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)計(jì)手段，縮短研制周期；在試驗(yàn)流程方面重點(diǎn)開展發(fā)射場的工作流程優(yōu)化工作，做到在測試覆蓋性不降低的情況下實(shí)現(xiàn)縮短工作周期、減少進(jìn)場人員的目的。

一是推動(dòng)數(shù)字化、信息化在型號(hào)中的應(yīng)用。

2012年以前，CZ-2D運(yùn)載火箭研制的總體設(shè)計(jì)時(shí)間約為3個(gè)月。在高密度研制任務(wù)下，按照之前的設(shè)計(jì)流程開展研制工作時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸入與研制計(jì)劃不協(xié)調(diào)的情況，導(dǎo)致分系統(tǒng)的研制進(jìn)度受到影響。經(jīng)過梳理分析和廣泛調(diào)研，研究院針對(duì)總體研制流程的特點(diǎn)開展了分布式的多學(xué)科集成與協(xié)同環(huán)境建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的總體方案設(shè)計(jì)流程，使設(shè)計(jì)人員擺脫繁瑣、低價(jià)值的數(shù)據(jù)處理工作，進(jìn)而提高工作效率和工作質(zhì)量。通過近幾年的建設(shè)，多學(xué)科協(xié)同工作平臺(tái)已在CZ-2D火箭研制中得到推廣使用，大幅提高了工作效率和準(zhǔn)確性。

二是提高總體及系統(tǒng)的仿真預(yù)示能力。

根據(jù)以往研制經(jīng)驗(yàn)和做半，在接到新的衛(wèi)星任務(wù)時(shí)，特別是并聯(lián)發(fā)射狀態(tài)或支承艙側(cè)壁搭載狀態(tài)構(gòu)型時(shí)，為驗(yàn)證結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模的準(zhǔn)確性和結(jié)構(gòu)連接的動(dòng)強(qiáng)度，需開展星箭組合體模態(tài)試驗(yàn)和振動(dòng)試驗(yàn)，這就使全箭的研制周期至少需要增加3個(gè)月。

通過對(duì)歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型的差異性進(jìn)行整理，不斷完善修正支承艙、包帶等的有限元模型，并充分參考相近狀態(tài)衛(wèi)星模型的仿真結(jié)果，從中總結(jié)、歸納并聯(lián)發(fā)射狀態(tài)、支承艙側(cè)壁搭載狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)規(guī)律，從而提高了星箭組合體模態(tài)的仿真預(yù)示水平。在星箭耦合分析方面，利用歷次發(fā)射飛行試驗(yàn)中的環(huán)境遙測參數(shù)，通過反演持續(xù)對(duì)運(yùn)載火箭的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行修正，使分析的結(jié)果更趨真實(shí)，節(jié)約了研制成本，縮短了研制周期。

三是推動(dòng)型號(hào)項(xiàng)目內(nèi)專業(yè)和人員的融合。

運(yùn)載火箭研制是個(gè)大系統(tǒng)工程，在高密度研制和發(fā)射狀態(tài)下，部分系統(tǒng)和專業(yè)工作量繁重、人員緊張，這時(shí)通常采取人員擴(kuò)充的方式進(jìn)行解決，但易導(dǎo)致型號(hào)研制隊(duì)伍龐大，增加人工和管理成本，工作效率相對(duì)較低。

在考慮CZ-2D火箭自身特點(diǎn)的前提下，研究院與各研制單位進(jìn)行了充分溝通，從2010年始提出了“型號(hào)項(xiàng)目內(nèi)相近專業(yè)融合”的要求。在經(jīng)過多次討論后，推動(dòng)了總體性能與總體結(jié)構(gòu)、制導(dǎo)與彈道、控制總體與推進(jìn)、結(jié)構(gòu)與包帶等10多個(gè)專業(yè)的融合工作。經(jīng)過4年多時(shí)間的磨合，目前已實(shí)現(xiàn)“一人多崗、一人多能”的局面，解決了型號(hào)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)等方面的人員單點(diǎn)問題，實(shí)現(xiàn)了工作效率的內(nèi)部挖潛。

3．優(yōu)化發(fā)射場流程

為了提高發(fā)射場測試效率，縮短發(fā)射場測試發(fā)射流程，研究院從2003年開始對(duì)CZ-2D、CZ-4火箭首次采用遠(yuǎn)距離測試發(fā)射模式，并取消了火箭技術(shù)區(qū)水平狀態(tài)的動(dòng)力和電氣系統(tǒng)測試，在保證測試覆蓋性的前提下優(yōu)化了測試項(xiàng)目，提高了測試效率，使發(fā)射場工作時(shí)間由過去的40天左右縮短到了30天左右。

進(jìn)入“十二五”以后，為提高運(yùn)載型號(hào)隊(duì)伍的工作效率，提高出廠前的產(chǎn)品和工作質(zhì)量，滿足計(jì)劃周期內(nèi)的研制任務(wù)，研究院持續(xù)開展了發(fā)射場工作流程的優(yōu)化改進(jìn)以及實(shí)施專業(yè)、崗位的合理再分配工作，同時(shí)進(jìn)一步改進(jìn)測試設(shè)備，提高設(shè)計(jì)、操作等各類人員的技術(shù)能力和操作水平。

一是發(fā)射場流程優(yōu)化。

以CZ-2D火箭發(fā)射場流程優(yōu)化為例，如圖1所示。流程中取消了部分發(fā)射場重復(fù)檢測的項(xiàng)目，包括取消技術(shù)區(qū)的姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)單元測試；開展了取消或簡化伺服機(jī)構(gòu)、箭機(jī)等裝箭單機(jī)測試項(xiàng)目的研究；取消裝箭平臺(tái)模擬飛行軟件驗(yàn)收，減少飛行軟件驗(yàn)收項(xiàng)目；取消各分系統(tǒng)測試項(xiàng)目，對(duì)測試內(nèi)容進(jìn)行重組，由總體統(tǒng)一實(shí)施；減少總檢查次數(shù)，直接縮短發(fā)射區(qū)測試時(shí)間。

二是測試設(shè)備技術(shù)改進(jìn)。

提高發(fā)射場使用測試設(shè)備的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)部分測試崗位與發(fā)射場的移交，精簡崗位人員，減少或不設(shè)二崗；改進(jìn)后端指揮/判讀終端的顯示、判讀功能，提高自動(dòng)判讀水平，減少判讀人員；改進(jìn)各系統(tǒng)前置終端，實(shí)現(xiàn)交互指令、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)功能，并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到后端，測試數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化判讀，交互指令實(shí)現(xiàn)后端的實(shí)時(shí)監(jiān)測功能，取消各系統(tǒng)前置終端崗位；改進(jìn)平臺(tái)加溫控制器、罩內(nèi)溫濕度監(jiān)測儀等軟件，增加自動(dòng)報(bào)警功能。

三是人員統(tǒng)籌管理。

在現(xiàn)有條件下對(duì)人員進(jìn)行精細(xì)化管理，并在短期內(nèi)減少一定的進(jìn)場人員數(shù)量；設(shè)置火箭轉(zhuǎn)場、發(fā)射區(qū)開始總檢查2個(gè)控制點(diǎn)，并對(duì)這2個(gè)節(jié)點(diǎn)的人員進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整；發(fā)射場工作實(shí)現(xiàn)總體測試+總裝操作為主的工作模式，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)隊(duì)伍的專業(yè)化，大幅減少分系統(tǒng)人員，取消單機(jī)保駕人員；取消各分系統(tǒng)箭上狀態(tài)崗位，按箭上指揮+技術(shù)負(fù)責(zé)+總裝操作來進(jìn)行統(tǒng)一管理；保證單機(jī)到發(fā)射場無產(chǎn)品質(zhì)量問題，若有問題返回原單位進(jìn)行歸零；調(diào)整獎(jiǎng)勵(lì)政策，統(tǒng)籌考慮前后方人員安排。

二、取得的成效

1．縮短了研制和發(fā)射周期

圖1 CZ-2D火箭流程優(yōu)化前后對(duì)比圖

從技術(shù)要求明確到出廠評(píng)審，運(yùn)載火箭研制時(shí)間由原來的18個(gè)月縮短到15個(gè)月。經(jīng)過對(duì)發(fā)射場流程的優(yōu)化，運(yùn)載火箭在發(fā)射場的有效工作時(shí)間變?yōu)?9～21天，進(jìn)場人員配置在90～95人以內(nèi)。

2．緩解了研制與發(fā)射人員間的矛盾

在當(dāng)前型號(hào)高密度發(fā)射任務(wù)的情況下，通過優(yōu)化研制流程和發(fā)射場流程，有效地緩解了研究院運(yùn)載火箭面臨的壓力和挑戰(zhàn)。通過設(shè)計(jì)師資源的釋放，使型號(hào)在任務(wù)立項(xiàng)、技術(shù)改進(jìn)、新技術(shù)研發(fā)等方面有足夠的資源投入，緩解了人員配置在研制和發(fā)射上的矛盾。

3．提升了型號(hào)人員的專業(yè)技術(shù)能力

通過對(duì)產(chǎn)品研制、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等的深入研究，查找內(nèi)在的特性和規(guī)律并開展相關(guān)專題分析與試驗(yàn)，將型號(hào)研制規(guī)律、經(jīng)驗(yàn)顯性化，使設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品、技術(shù)的認(rèn)識(shí)更到位，在不影響產(chǎn)品可靠性的前提下研究和探索改進(jìn)研制思路、辦半，以更好地開展型號(hào)研制流程和發(fā)射流程優(yōu)化工作，進(jìn)而提升型號(hào)人員的專業(yè)技術(shù)能力。

三、經(jīng)驗(yàn)體會(huì)與改進(jìn)思路

1．經(jīng)驗(yàn)體會(huì)

研究院在運(yùn)載火箭研制、生產(chǎn)、工藝和試驗(yàn)等方面有著成熟的經(jīng)驗(yàn)與做半，是幾十年來運(yùn)載領(lǐng)域研制工作積累的成果。進(jìn)入“十二五”以來，隨著火箭技術(shù)狀態(tài)的逐漸固化，火箭研制進(jìn)入了小批量投產(chǎn)階段，這個(gè)過程中也逐漸暴露出以往研制流程中存在的不足，因此研究院要結(jié)合存在的問題不斷創(chuàng)新技術(shù)和管理思路，通過開展技術(shù)分析論證工作推動(dòng)型號(hào)研制流程和發(fā)射場流程的優(yōu)化工作。

此外，在開展流程優(yōu)化工作時(shí)往往面臨著重重困難和阻力，特別是各分系統(tǒng)和產(chǎn)品研制單位認(rèn)為，精簡工作流程對(duì)產(chǎn)品的可靠性不利，也增加了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。但流程的優(yōu)化并不是簡單的裁減工作項(xiàng)目，而是通過開展大量的分析論證和試驗(yàn)工作來更清楚地識(shí)別產(chǎn)品的固有質(zhì)量特性。從長期來看，流程優(yōu)化工作會(huì)促使設(shè)計(jì)人員深入了解產(chǎn)品特性，并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，從而最終提升產(chǎn)品質(zhì)量。

2．改進(jìn)思路

圍繞中國航天科技集團(tuán)公司和研究院的中心工作，以及自身“十三五”發(fā)展規(guī)劃和運(yùn)載領(lǐng)域的既定方針與工作目標(biāo)，繼續(xù)深入推進(jìn)流程優(yōu)化工作，加強(qiáng)對(duì)成熟產(chǎn)品的“再設(shè)計(jì)、再生產(chǎn)、再驗(yàn)證”工作，使運(yùn)載火箭的研制流程更加高效。

一是推動(dòng)結(jié)構(gòu)、動(dòng)力產(chǎn)品的流程改進(jìn)。持續(xù)推進(jìn)研究院現(xiàn)役火箭發(fā)射場流程優(yōu)化工作，特別在動(dòng)力、結(jié)構(gòu)等箭體恢復(fù)、加注等方面，以有效減少發(fā)射場實(shí)際工作量，在滿足測試覆蓋性的前提下合理優(yōu)化測試項(xiàng)目。

二是實(shí)施遠(yuǎn)程測試發(fā)射模式。通過發(fā)射遠(yuǎn)程支持系統(tǒng)的建設(shè)，將當(dāng)前發(fā)射場集成的指揮操作和判讀分析功能一分為二，形成“前方指揮測試和操作、后方數(shù)據(jù)判讀和分析”的全新測試發(fā)射模式。將運(yùn)載火箭在發(fā)射場測試發(fā)射及飛行的相關(guān)測試數(shù)據(jù)推送至研究院后方設(shè)計(jì)師的電腦桌面，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)判讀和處理，使后方人員能夠?qū)Πl(fā)射場試驗(yàn)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)度，同時(shí)對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和環(huán)節(jié)進(jìn)行遠(yuǎn)程決策，實(shí)現(xiàn)后方故障模擬與診斷，以提高快速排除能力。

型號(hào)研制流程優(yōu)化對(duì)上海航天技術(shù)研究院提升密集發(fā)射能力具有重要意義，同樣也是適應(yīng)國際宇航發(fā)展趨勢(shì)、降本增效的體現(xiàn)，研究院將在航天科技集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)下持續(xù)改進(jìn)管理，提高管理成熟度，實(shí)現(xiàn)又快又好的發(fā)展。?