大科學(xué)工程ICF裝置建設(shè)中的光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)管理*

徐隆波 王傳珂 莫磊 淡晶晶 陳永鵬

(中國(guó)工程物理研究院慣約實(shí)施管理中心，四川 綿陽(yáng) 621900)

0 引言

按照GJB 3206A—2010的規(guī)定，技術(shù)狀態(tài)是指通過(guò)技術(shù)文件明確且需在產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)的功能和物理特性。技術(shù)狀態(tài)管理包含技術(shù)狀態(tài)的標(biāo)識(shí)、控制、紀(jì)實(shí)、審核等一系列管理活動(dòng)，目的是在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的時(shí)間范圍內(nèi)，確保產(chǎn)品的功能特性、物理特性符合產(chǎn)品需求、符合技術(shù)狀態(tài)文件的規(guī)定。根據(jù)產(chǎn)品性質(zhì)的不同，技術(shù)狀態(tài)管理的重點(diǎn)也將隨之變化。對(duì)于成熟的產(chǎn)品，技術(shù)狀態(tài)紀(jì)實(shí)可能是管理的重點(diǎn)；對(duì)于新研發(fā)或者成熟度較低的產(chǎn)品，技術(shù)狀態(tài)標(biāo)識(shí)、技術(shù)狀態(tài)控制、技術(shù)狀態(tài)審核或許才是管理的主要內(nèi)容。

激光聚變研究(ICF)，涉及等離子體物理、流體物理、材料物理、原子與分子物理、光學(xué)工程、光電子科學(xué)、精密加工、精密制造等多門(mén)學(xué)科或?qū)I(yè)，涉及理論、實(shí)驗(yàn)、診斷、制靶、驅(qū)動(dòng)器五大領(lǐng)域工作，是一項(xiàng)目標(biāo)明確、投資巨大、技術(shù)難度極高的大科學(xué)工程[1-5]。目前世界上僅有美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等少數(shù)綜合國(guó)力較強(qiáng)的國(guó)家在開(kāi)展類(lèi)似工作。作為一項(xiàng)大科學(xué)工程，ICF裝置建設(shè)具有創(chuàng)新性強(qiáng)、運(yùn)用新技術(shù)多、系統(tǒng)單元及部組件研制技術(shù)成熟度低等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)增加了ICF裝置建設(shè)光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)管理的難度，需要管理部門(mén)及相關(guān)實(shí)施主體做好相關(guān)策劃及技術(shù)狀態(tài)更改控制。本文提出的規(guī)范ICF裝置建設(shè)過(guò)程中光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)管理的具體措施，對(duì)于提高工作效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低工程建造風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

1 技術(shù)狀態(tài)管理的發(fā)展歷程

技術(shù)狀態(tài)管理的概念和管理方法[6-7]最早來(lái)源于以美國(guó)為代表的西方國(guó)家的制造業(yè)，尤其是國(guó)防工業(yè)，它是在先進(jìn)復(fù)雜武器系統(tǒng)的研制生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)的一種科學(xué)管理理論。我國(guó)在20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始全面引進(jìn)技術(shù)狀態(tài)管理的理念，并逐步應(yīng)用到武器裝備研制工作中。

技術(shù)狀態(tài)管理理論自20世紀(jì)90年代以來(lái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。1992年，為嚴(yán)格控制武器裝備的質(zhì)量，美國(guó)國(guó)防部率先建立了一套完整的技術(shù)狀態(tài)管理體系，作為武器裝備采辦的管理要求提供給美軍，并作為標(biāo)準(zhǔn)體系要求對(duì)武器裝備的研制和采購(gòu)工作進(jìn)行過(guò)程管理，嚴(yán)格控制和保障技術(shù)狀態(tài)。此后不久，國(guó)際技術(shù)狀態(tài)管理協(xié)會(huì)定義了技術(shù)狀態(tài)管理的相關(guān)規(guī)范、流程，提出了技術(shù)狀態(tài)管理Ⅱ，進(jìn)一步明確了產(chǎn)品的定義，以及產(chǎn)品整個(gè)生命周期(從概念設(shè)計(jì)到淘汰)的技術(shù)狀態(tài)更改管理要求。1995年，ISO10007《質(zhì)量管理——技術(shù)狀態(tài)管理指南》[8]由質(zhì)量管理和質(zhì)量保證標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)正式發(fā)布。

20世紀(jì)60年代開(kāi)始，我國(guó)國(guó)防工業(yè)的各個(gè)部門(mén)逐步形成了適合自身發(fā)展需要的研制生產(chǎn)技術(shù)管理的方法，國(guó)防科技工業(yè)委員會(huì)制定發(fā)布了《軍工產(chǎn)品質(zhì)量管理?xiàng)l例》[9]，規(guī)定軍工產(chǎn)品研制生產(chǎn)單位必須按要求開(kāi)展產(chǎn)品研制生產(chǎn)，嚴(yán)格控制技術(shù)狀態(tài)更改，從而確保產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)得到有效控制。20世紀(jì)80年代中期，我國(guó)正式引進(jìn)技術(shù)狀態(tài)管理的理念，并于20世紀(jì)末制定發(fā)布了GJB 3206—98《技術(shù)狀態(tài)管理》，明確技術(shù)狀態(tài)管理是武器裝備研制系統(tǒng)工程的重要內(nèi)容。2010年，國(guó)務(wù)院、中央軍委第582號(hào)令公布了《武器裝備質(zhì)量管理?xiàng)l例》[10]，進(jìn)一步明確了軍工產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)控制要求，凸顯了國(guó)家對(duì)武器裝備技術(shù)狀態(tài)管理的重視。

2 ICF裝置建設(shè)中的光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)管理的必要性分析

ICF裝置建設(shè)具有高度的技術(shù)創(chuàng)新性，為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員對(duì)應(yīng)用于工程的光學(xué)元器件提出了非常高的要求，部分指標(biāo)甚至高于加工制造設(shè)備和工藝的極限，在批量生產(chǎn)前，需要進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，攻關(guān)科研樣件需要經(jīng)過(guò)靜態(tài)指標(biāo)測(cè)試和動(dòng)態(tài)指標(biāo)考核，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后，才被允許進(jìn)入小批量試生產(chǎn)驗(yàn)證階段。裝置的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和建造工作會(huì)在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)相互重疊，光學(xué)元器件的技術(shù)狀態(tài)基線需要經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證才能最終確定，技術(shù)狀態(tài)基線的更改是這一階段管理工作的重要內(nèi)容。

ICF裝置建設(shè)所需的光學(xué)元器件在研制過(guò)程中采用了大量非標(biāo)加工設(shè)備和高精尖的檢測(cè)儀器，這使得獲取超高精密光學(xué)元器件成為可能，同時(shí)也增加了光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)管理的難度：一方面，新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝的應(yīng)用為制造超精密、高質(zhì)量光學(xué)元器件提供了支撐；另一方面，科研人員和生產(chǎn)工人從研究探索到熟練掌握新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝可能需要相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝的應(yīng)用又會(huì)促使研究人員為了提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率而反復(fù)改變分配基線和產(chǎn)品基線。因此，對(duì)光學(xué)元器件的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行有效控制，對(duì)于避免重復(fù)性工作、減少不必要的浪費(fèi)至關(guān)重要。

3 ICF裝置建設(shè)中的光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)管理的應(yīng)用實(shí)例

ICF裝置建設(shè)采取計(jì)劃指導(dǎo)下的合同管理制，裝置建設(shè)所需的光學(xué)元器件研制生產(chǎn)任務(wù)通常以科研或采購(gòu)合同的方式落實(shí)。光學(xué)元器件的技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)、技術(shù)狀態(tài)基線，以及光學(xué)元器件研制生產(chǎn)任務(wù)的質(zhì)量、進(jìn)度、經(jīng)費(fèi)在合同簽訂前按照相應(yīng)的管理流程確定，經(jīng)合同甲乙雙方洽談商定后在合同文本中予以明確。合同簽訂后，技術(shù)狀態(tài)的更改通過(guò)合同變更管理的方式進(jìn)行。

3.1 技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)的界定

技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)的界定原則可以概括為“覆蓋全面、結(jié)構(gòu)完整、協(xié)調(diào)匹配、便于管理”。高層級(jí)技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)通常在概念設(shè)計(jì)后期或方案設(shè)計(jì)初期選定，較低層級(jí)的技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)則在方案設(shè)計(jì)后期或工程設(shè)計(jì)階段選定。

ICF裝置及其各個(gè)分系統(tǒng)以及建設(shè)ICF裝置所需的光學(xué)元器件均符合技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)的必要特征，可以根據(jù)需要，按照“覆蓋全面、結(jié)構(gòu)完整、協(xié)調(diào)匹配、便于管理”的原則界定各個(gè)層級(jí)的技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)。ICF裝置建設(shè)系統(tǒng)級(jí)技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)由裝置設(shè)計(jì)部門(mén)提出，經(jīng)專(zhuān)家組評(píng)審，總設(shè)計(jì)師、總指揮(合稱(chēng)“兩總系統(tǒng)”)審批，上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)批準(zhǔn)后界定；ICF裝置分系統(tǒng)、部組件的技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)由裝置設(shè)計(jì)部門(mén)提出，經(jīng)專(zhuān)家組評(píng)審、“兩總系統(tǒng)”審批后完成界定。

3.2 技術(shù)狀態(tài)基線的確定

技術(shù)狀態(tài)基線分為功能基線、分配基線和產(chǎn)品基線三類(lèi)。

(1)功能基線是經(jīng)一定程序正式確認(rèn)的技術(shù)狀態(tài)文件，它規(guī)定了需實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能特性、接口特性和驗(yàn)證要求等。文件只描述產(chǎn)品的功能而不描述如何實(shí)現(xiàn)功能，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的依據(jù)，如通過(guò)評(píng)審的ICF裝置研制總要求、研制任務(wù)書(shū)、系統(tǒng)規(guī)范等。ICF裝置的功能基線由“兩總系統(tǒng)”根據(jù)裝置建造任務(wù)提出，通過(guò)系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)評(píng)審，經(jīng)上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)審批確定。

(2)分配基線也是經(jīng)一定程序正式確認(rèn)的技術(shù)狀態(tài)文件，但與功能基線不同，分配基線進(jìn)一步規(guī)定了技術(shù)狀態(tài)的接口特性，同時(shí)包含了從上一級(jí)技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)分解下來(lái)的功能和接口特性，以及相關(guān)設(shè)計(jì)約束條件、驗(yàn)證要求等。分配基線文件描述了產(chǎn)品如何實(shí)現(xiàn)功能，是產(chǎn)品研制的依據(jù)，如經(jīng)過(guò)評(píng)審的ICF裝置概念設(shè)計(jì)報(bào)告、方案設(shè)計(jì)報(bào)告、工程設(shè)計(jì)報(bào)告、光學(xué)元器件技術(shù)指標(biāo)體系等。ICF裝置的分配基線由分系統(tǒng)及部組件、光學(xué)元器件兩個(gè)層級(jí)構(gòu)成。ICF裝置分配給分系統(tǒng)及部組件的分配基線由設(shè)計(jì)部門(mén)提出，經(jīng)專(zhuān)家組評(píng)審、“兩總系統(tǒng)”審批確定；分系統(tǒng)及部組件分配給光學(xué)元器件的分配基線由設(shè)計(jì)部門(mén)提出，經(jīng)責(zé)任專(zhuān)家評(píng)審、“兩總系統(tǒng)”審批確定。

(3)產(chǎn)品基線是指經(jīng)正式確認(rèn)的，用以描述技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)的功能特性、物理特性、以及為驗(yàn)證技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)是否合格所需的全套設(shè)計(jì)、工藝、檢驗(yàn)、試驗(yàn)、驗(yàn)收的技術(shù)狀態(tài)文件。它是經(jīng)過(guò)工程設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)，又經(jīng)功能技術(shù)狀態(tài)審核和物理技術(shù)狀態(tài)審核后所建立起來(lái)的技術(shù)狀態(tài)文件，是產(chǎn)品生產(chǎn)的依據(jù)，如經(jīng)過(guò)評(píng)審的ICF裝置光學(xué)元器件設(shè)計(jì)圖、產(chǎn)品規(guī)范、材料規(guī)范、工藝規(guī)范等。ICF裝置光學(xué)元器件的產(chǎn)品基線由研制/生產(chǎn)部門(mén)提出，通過(guò)產(chǎn)品定型鑒定后由任務(wù)承擔(dān)單位批準(zhǔn)確定。

ICF裝置光學(xué)元器件的技術(shù)狀態(tài)基線在不同階段的存在形式略有差異：技術(shù)攻關(guān)階段，任務(wù)目標(biāo)以突破關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)為主，技術(shù)狀態(tài)基線主要以研究目標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)、合同的形式在各部門(mén)之間流轉(zhuǎn)；小批量試生產(chǎn)階段，技術(shù)狀態(tài)基線以完整的技術(shù)指標(biāo)體系、文件、合同及其附件(技術(shù)指標(biāo)要求、設(shè)計(jì)圖等)的形式流轉(zhuǎn)；批量生產(chǎn)階段，技術(shù)狀態(tài)基線以生效圖/圖集(或合同附件)的形式流轉(zhuǎn)。

ICF裝置光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)基線的確定以及流轉(zhuǎn)見(jiàn)圖1。

圖1 ICF裝置光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)基線的確定以及流轉(zhuǎn)示意圖

3.3 技術(shù)狀態(tài)的更改控制

作為一項(xiàng)大科學(xué)工程，ICF裝置建設(shè)的目標(biāo)明確并且剛性，實(shí)現(xiàn)工程目標(biāo)的技術(shù)難度極高。項(xiàng)目啟動(dòng)初期，建造該裝置所需的分系統(tǒng)、部組件，以及光學(xué)元器件的技術(shù)成熟度較低，開(kāi)展工程研制和批量生產(chǎn)前需要經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)以及反復(fù)的工藝驗(yàn)證，在此過(guò)程中，裝置的分系統(tǒng)、部組件，光學(xué)元器件的設(shè)計(jì)方案以及技術(shù)狀態(tài)基線可能會(huì)經(jīng)歷多次更改。

與光學(xué)元器件的功能、物理、接口三大特性相關(guān)的更改，或者影響光學(xué)元器件所屬系統(tǒng)、部組件、相關(guān)元器件功能特性、物理特性、接口特性的更改，即系統(tǒng)及部組件分配給光學(xué)元器件的分配基線更改，必須按照ICF裝置建設(shè)合同變更管理辦法報(bào)裝置建設(shè)實(shí)施管理部門(mén)和“兩總系統(tǒng)”審批，并以有效的文件形式下發(fā)。合同變更管理辦法明確界定了變更范圍、管理職責(zé)和管理流程，針對(duì)技術(shù)狀態(tài)更改，管理職責(zé)分配如下：研制生產(chǎn)單位負(fù)責(zé)在合同執(zhí)行周期內(nèi)，根據(jù)實(shí)際工作需要，對(duì)變更內(nèi)容的必要性、合理性進(jìn)行論證和審查，提出變更申請(qǐng)，負(fù)責(zé)落實(shí)變更反饋意見(jiàn)，及時(shí)更新相關(guān)文件，報(bào)告相關(guān)變更的執(zhí)行情況；實(shí)施管理部門(mén)負(fù)責(zé)受理任務(wù)承擔(dān)單位提出的變更申請(qǐng)，負(fù)責(zé)成立變更審查小組對(duì)變更的必要性、合理性、合規(guī)性進(jìn)行審查，負(fù)責(zé)對(duì)變更申請(qǐng)開(kāi)展調(diào)查研究，明確變更對(duì)其上下游項(xiàng)目的影響情況并提出意見(jiàn)，負(fù)責(zé)將合同變更報(bào)請(qǐng)“兩總系統(tǒng)”審批，負(fù)責(zé)合同變更意見(jiàn)的反饋，對(duì)變更事項(xiàng)執(zhí)行情況進(jìn)行確認(rèn)；責(zé)任專(zhuān)家、審查小組負(fù)責(zé)對(duì)技術(shù)、經(jīng)費(fèi)、成果形式變更進(jìn)行審查把關(guān)；“兩總系統(tǒng)”負(fù)責(zé)對(duì)合同變更進(jìn)行審批。

對(duì)于只涉及本產(chǎn)品分配基線、產(chǎn)品基線等不影響所屬系統(tǒng)、部組件、相關(guān)元器件功能特性、物理特性、接口特性的更改，即產(chǎn)品基線的更改，如本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖、產(chǎn)品規(guī)范、材料規(guī)范、工藝規(guī)范的變更，生產(chǎn)單位可按照本單位質(zhì)量管理體系要求履行更改程序并保留有效的記錄文件。

ICF裝置建設(shè)過(guò)程中光學(xué)元器件的技術(shù)狀態(tài)更改控制流程見(jiàn)圖2。

圖2 光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)基線更改控制流程a)功能基線和分配基線更改流程 b)產(chǎn)品基線更改流程

綜上所述，ICF裝置建設(shè)中的光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)管理依托于裝置研制管理框架，將技術(shù)狀態(tài)管理關(guān)鍵要素融入裝置建設(shè)管理流程以及合同變更管理流程，高效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)光學(xué)元器件的技術(shù)狀態(tài)管理。

4 結(jié)語(yǔ)

技術(shù)狀態(tài)管理是大科學(xué)工程管理的核心任務(wù)之一，是順利實(shí)現(xiàn)大科學(xué)工程目標(biāo)的重要基礎(chǔ)。以ICF裝置建設(shè)過(guò)程中的光學(xué)元器件研制生產(chǎn)管理為研究對(duì)象，研究探索了光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)管理的方法和思路，歸納并提出了通過(guò)“科學(xué)界

定技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)”“科學(xué)確定技術(shù)狀態(tài)基線”“科學(xué)制定技術(shù)狀態(tài)更改控制程序”“嚴(yán)格按照技術(shù)狀態(tài)更改控制程序”開(kāi)展技術(shù)狀態(tài)更改控制的管理舉措，確保了光學(xué)元器件技術(shù)狀態(tài)文件在研制生產(chǎn)過(guò)程中的唯一性和有效性，保證了光學(xué)元器件產(chǎn)品研制生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，相關(guān)舉措和方法對(duì)我國(guó)其他大科學(xué)工程管理具有較強(qiáng)的借鑒意義。