脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新管理方法

/錢學(xué)森空間技術(shù)實驗室

脈沖星導(dǎo)航是實現(xiàn)航天器長時間、高精度自主導(dǎo)航最有希望取得突破的技術(shù)，也是當(dāng)前國際航天前沿技術(shù)研究的熱點，美國、歐洲、俄羅斯、日本和印度等國家都紛紛加速開展脈沖星導(dǎo)航領(lǐng)域技術(shù)研究。中國正在從航天大國向航天強國邁進(jìn)，如何快速搶占航天前沿技術(shù)戰(zhàn)略制高點，實現(xiàn)中國航天強國夢，是航天技術(shù)研發(fā)管理部門必須面對和思考的問題。

在“十一五”期間，鑒于國際脈沖星導(dǎo)航技術(shù)迅速發(fā)展態(tài)勢和國內(nèi)研究進(jìn)展緩慢的狀況，中國空間技術(shù)研究院敏銳洞察國際發(fā)展動向，準(zhǔn)確研判其技術(shù)的顛覆性特征，于2011年果斷實施脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新管理，加速推動脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展，突破脈沖星導(dǎo)航系列關(guān)鍵技術(shù)，并研制了多種類型的探測器樣機及產(chǎn)品、脈沖星導(dǎo)航地面試驗系統(tǒng)，以及脈沖星導(dǎo)航試驗衛(wèi)星——X射線脈沖星導(dǎo)航1號（XPNAV-1）。2016年11月，XPNAV-1衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，解決了用中國研制的探測器“看得見”脈沖星的首要問題，并達(dá)到了預(yù)期的科學(xué)試驗階段目標(biāo)。同時，研究院通過脈沖星導(dǎo)航技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)和管理實踐，探索了一條從概念研究快速進(jìn)入飛行試驗的捷徑，以搶占航天前沿技術(shù)發(fā)展先機。

一、研發(fā)創(chuàng)新管理的方法和措施

面向航天器長時間高精度自主導(dǎo)航應(yīng)用的重大戰(zhàn)略發(fā)展需求，研究院于2011年開始實施脈沖星導(dǎo)航技術(shù)創(chuàng)新專項研發(fā)，創(chuàng)造性地提出了支點撬動和多米諾骨牌式的技術(shù)創(chuàng)新推動方法、由工業(yè)部門超前謀劃和自下而上的創(chuàng)新驅(qū)動機制、從課題研發(fā)到衛(wèi)星研制的跨界管理流程、快速建立多學(xué)科交叉研發(fā)團隊的管理模式以及知識產(chǎn)權(quán)在技術(shù)底層全覆蓋的創(chuàng)新文化理念等一系列創(chuàng)新管理方法和措施，嘗試解決長期制約航天前沿技術(shù)快速發(fā)展的研發(fā)管理瓶頸問題。

1.一種技術(shù)創(chuàng)新推動方法

2004年，美國首先提出關(guān)于脈沖星導(dǎo)航的研究計劃。2005年，研究院在國內(nèi)率先啟動脈沖星導(dǎo)航概念研究，幾乎與美國同時起步。然而，由于國內(nèi)部分學(xué)者錯誤地估計國際脈沖星導(dǎo)航的發(fā)展形勢，致使國內(nèi)上層主管部門關(guān)注不夠，在2005年至2011年間主要以跟蹤研究為主，研究方向分散且重復(fù)，研究進(jìn)度十分緩慢，尤其是對關(guān)鍵技術(shù)研究的力度和深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，與國際差距日益增大。

在這樣的背景下，研究院通過緊密跟蹤國際發(fā)展動向，敏銳地覺察到發(fā)展脈沖星導(dǎo)航技術(shù)的重大戰(zhàn)略意義。為此，2011年7月研究院開始實施脈沖星導(dǎo)航技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)管理，提出一種支點撬動和多米諾骨牌式的技術(shù)創(chuàng)新推動方法。其具體做法是：以脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)方案作為第一個支點，撬動中國航天科技集團有限公司專家對其重大戰(zhàn)略意義的認(rèn)可；以研究院自主投入研制的探測器原理樣機作為第二個支點，撬動航天科技集團重大自主科技創(chuàng)新研發(fā)，并獲得項目研究經(jīng)費支持；以脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)頂層發(fā)展規(guī)劃和過硬研究成果作為第三個支點，撬動導(dǎo)航重大專項在“十二五”中期新增脈沖星導(dǎo)航重點研究項目；以脈沖星導(dǎo)航探測器工程樣機產(chǎn)品和自主投入研制的專用試驗衛(wèi)星作為第四個支點，撬動上級主管機關(guān)正式立項脈沖星導(dǎo)航空間飛行試驗任務(wù)。

自2011年7月實施該管理方式以來，加速推動了國內(nèi)脈沖星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，并于2016年11月成功發(fā)射XPNAV-1衛(wèi)星，率先開展脈沖星導(dǎo)航專項飛行試驗。從國際脈沖星導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展態(tài)勢來看，研究院高度敏感、戰(zhàn)略研判和超前布局的策略是完全正確的。當(dāng)前發(fā)展脈沖星導(dǎo)航技術(shù)的重大戰(zhàn)略意義，已逐漸成為各級領(lǐng)導(dǎo)和專家的共識。

2.一種創(chuàng)新驅(qū)動機制

在“十一五”和“十二五”期間，國家各個經(jīng)費渠道提供的脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)費用很少，不足以支撐脈沖星導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研究和試驗，導(dǎo)致短期內(nèi)難以取得重大技術(shù)突破。為此，研究院對脈沖星導(dǎo)航技術(shù)專門實施創(chuàng)新研發(fā)管理，提出一種由工業(yè)部門超前謀劃和自下而上的創(chuàng)新驅(qū)動機制，并擬定了管理策略：

一是通過加大自主研究經(jīng)費投入，加速推進(jìn)脈沖星導(dǎo)航技術(shù)攻關(guān)及地面驗證，超前一步展示過硬成果，爭取將研究院的脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研究成果納入國家發(fā)展規(guī)劃體系。

二是研制脈沖星導(dǎo)航探測器樣機及產(chǎn)品，在具備空間飛行試驗?zāi)芰箝_展實測飛行驗證。

三是充分發(fā)揮研究院在多學(xué)科專業(yè)體系、系統(tǒng)集成與工程化方面的優(yōu)勢，并聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢單位組建強有力的技術(shù)研發(fā)團隊，大力協(xié)同攻關(guān)，以技術(shù)實力樹立地位和品牌，引領(lǐng)脈沖星導(dǎo)航發(fā)展方向。

四是建立脈沖星導(dǎo)航知識產(chǎn)權(quán)管理體系，加強知識產(chǎn)權(quán)保護，實現(xiàn)知識產(chǎn)權(quán)在底層核心技術(shù)的全覆蓋，以確保在該領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先地位。

在研究院創(chuàng)新研發(fā)管理和自主投入經(jīng)費的支持下，脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研究得到快速發(fā)展，在系統(tǒng)論證與關(guān)鍵技術(shù)研究以及地面試驗、探測器和XPNAV-1衛(wèi)星研制等方面取得突破性進(jìn)展，并具備了空間飛行試驗?zāi)芰ΑＴ陧椖块_展過程中轉(zhuǎn)變了縱向任務(wù)需求牽引的傳統(tǒng)模式，做到“不等不靠”；采用自下而上的創(chuàng)新研發(fā)驅(qū)動機制，做到主動作為；在短時間內(nèi)將脈沖星導(dǎo)航從概念研究推到空間飛行試驗，做到搶占先機；使中國與美國同步開展該領(lǐng)域空間飛行試驗，做到齊頭并進(jìn)。這種創(chuàng)新驅(qū)動技術(shù)發(fā)展的管理方式是研究院第一次實施，顯著提升了研發(fā)管理效率，取得了重要的管理創(chuàng)新經(jīng)驗和成果。

3.一套跨界管理流程

脈沖星導(dǎo)航的理論基礎(chǔ)是愛因斯坦的廣義相對論，具有前沿性、前瞻性和戰(zhàn)略性特征，通過理論分析論證，已驗證其原理的可行性。因此，急需開展脈沖星導(dǎo)航空間飛行試驗，以實測驗證脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)體制的可行性。2013年10月，研究院通過產(chǎn)品創(chuàng)新項目支持，啟動脈沖星導(dǎo)航XPNAV-1衛(wèi)星研制工作。這是第一顆由研發(fā)管理部門推動并實施研制流程管理的衛(wèi)星，在研究院型號任務(wù)研制的歷史上屬于首次。

XPNAV-1衛(wèi)星是一顆小衛(wèi)星，整星質(zhì)量為243千克，要想在短時間內(nèi)保質(zhì)保量完成研制任務(wù)，就必須探索一套行之有效的試驗衛(wèi)星研制管理流程，這樣才能在研制風(fēng)險可控的情況下達(dá)到試驗?zāi)繕?biāo)。在研究院科研型號任務(wù)管理體系中，衛(wèi)星研制是院級科研生產(chǎn)管理的重點，一般由科研生產(chǎn)部、質(zhì)量技術(shù)部和發(fā)展計劃部協(xié)同管理，分別負(fù)責(zé)衛(wèi)星研制過程中的計劃管理、質(zhì)量管理和經(jīng)費管理。但考慮到脈沖星導(dǎo)航技術(shù)的復(fù)雜性和跨界管理的特殊性，需要突破傳統(tǒng)管理模式的屏障，為此，研究院探索了一種課題研發(fā)與型號管理相融合的創(chuàng)新管理流程和模式。

脈沖星導(dǎo)航研發(fā)管理團隊在借鑒型號成熟管理規(guī)范的基礎(chǔ)上，從實踐中探索了一種快速推動專用試驗衛(wèi)星研制和技術(shù)突破的方法，即有效地將技術(shù)推動與管理創(chuàng)新結(jié)合，嘗試創(chuàng)新研究與工程試驗無縫銜接。具體的管理創(chuàng)新做法和措施如下：

一是組建專項管理團隊，通過專項“垂線”管理將項目列入型號管理流程，下達(dá)責(zé)任令，歸入目標(biāo)管理體系；磨合管理接口，優(yōu)化管理流程，確保研發(fā)、科研的無縫銜接，從而實現(xiàn)研究院重大系統(tǒng)級的創(chuàng)新項目——脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)項目的跨界管理。

二是設(shè)立脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)研究中心，負(fù)責(zé)系統(tǒng)論證、技術(shù)牽引、原理驗證和技術(shù)體系等相關(guān)研究；成立產(chǎn)品載荷中心，縮短管理流程，將技術(shù)與產(chǎn)品保障結(jié)合，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研究與工程產(chǎn)品研制一體化推進(jìn)的創(chuàng)新管理。

三是創(chuàng)建一套針對工業(yè)貨架產(chǎn)品及元器件的產(chǎn)品保證、測試和篩選規(guī)范。針對低成本、短周期的小衛(wèi)星研制需求，創(chuàng)立小衛(wèi)星研制的全新技術(shù)流程和體制，最終形成一套高性價比的微小衛(wèi)星研制模式。重點突出任務(wù)權(quán)衡、成本控制、流程優(yōu)化等方面的創(chuàng)新理念，以有效降低小衛(wèi)星配套產(chǎn)品的準(zhǔn)入門檻，進(jìn)而為小衛(wèi)星的市場化進(jìn)程提供有力的技術(shù)支撐。

四是采取面向系統(tǒng)任務(wù)的管理理念，建立指標(biāo)控制體系，大幅度減少文件傳遞環(huán)節(jié)，爭取了產(chǎn)品研制和系統(tǒng)集成測試的時間。

五是對于研制過程中的關(guān)鍵性階段，組織專家評審把關(guān)，確保產(chǎn)品風(fēng)險可控。同時，全面開放地面測試實驗室，開展多家探測器試驗和比測，通過重要產(chǎn)品的統(tǒng)一比對，取長補短，規(guī)避質(zhì)量風(fēng)險。

4.一種管理思路和管理模式

研究院作為航天工程任務(wù)的五大系統(tǒng)之一，一直是在用戶系統(tǒng)的需求牽引下開展航天器系統(tǒng)的工程研制。而脈沖星導(dǎo)航空間飛行試驗任務(wù)則是在創(chuàng)新驅(qū)動的機制下由基層研發(fā)人員提出的，不同于型號任務(wù)管理思路。通過對脈沖導(dǎo)航技術(shù)的創(chuàng)新管理，研究院提出了一種針對航天前沿技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略的扁平化管理思路和創(chuàng)新管理方法。

在組建脈沖星導(dǎo)航團隊的過程中采取扁平化管理的理念，創(chuàng)造性地提出以“核心團隊牽動大團隊”的管理模式。這種組織結(jié)構(gòu)有利于發(fā)揮研究院系統(tǒng)集成與工程化方面的優(yōu)勢，建立以研究院為主體，以國內(nèi)優(yōu)勢單位為支撐，并與國際對標(biāo)的聯(lián)合團隊。具體做法為：核心團隊由4～5人組成，包括主管院領(lǐng)導(dǎo)、部門主管領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)牽頭人，負(fù)責(zé)全面掌控技術(shù)與管理的各項相關(guān)工作；在研究院錢學(xué)森空間技術(shù)實驗室專門成立脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研究中心，統(tǒng)籌規(guī)劃和牽引脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展；按照脈沖星導(dǎo)航多學(xué)科配置要求，從相關(guān)科研院所引進(jìn)核心骨干人才，填補研究院學(xué)科專業(yè)空白；以“核心小團隊帶動大團隊”模式，快速推動脈沖星導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展。

通過專門為脈沖星導(dǎo)航技術(shù)創(chuàng)新研究開辟一條快速的“綠色管理通道”，使脈沖星導(dǎo)航技術(shù)和管理要求快速傳遞到院屬各相關(guān)接收點，同時各個關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)進(jìn)展情況也可及時反饋到管理頂層，以便領(lǐng)導(dǎo)作出相應(yīng)決策。這種扁平化管理是一種靈活、高效的管理模式，可以快速無衰減地傳達(dá)上級的各種要求、信息與發(fā)展態(tài)勢，隨時根據(jù)市場的發(fā)展動向及關(guān)鍵節(jié)點快速地組成聯(lián)合營銷小隊，開展各種形式的市場推動工作。以“聯(lián)合、協(xié)作、團結(jié)、共贏”為原則，廣泛地開展與各科研院所、大專院校、企業(yè)技術(shù)實體的產(chǎn)學(xué)研協(xié)作，進(jìn)而形成強有力的外圍聯(lián)合團隊。通過聯(lián)合團隊的良性互動，既可有效提升研究院的整體技術(shù)實力，又能帶動國內(nèi)各相關(guān)單位的技術(shù)發(fā)展。

同時，在脈沖星導(dǎo)航技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)管理工作中，研究院創(chuàng)新性地提出“4個能力”的管理模式，即任務(wù)提出能力、任務(wù)推動能力、任務(wù)牽引能力和任務(wù)主導(dǎo)能力，顯著提升了研究院在脈沖星導(dǎo)航領(lǐng)域的創(chuàng)新能力和核心競爭力，為航天前沿技術(shù)和多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域任務(wù)管理提供了一種有效途徑。

5.一種創(chuàng)新文化理念

研究院在實施脈沖星導(dǎo)航技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)管理之初，就提出了一種知識產(chǎn)權(quán)在技術(shù)底層全覆蓋的創(chuàng)新文化理念。按照航天科技集團專利導(dǎo)航試點工程的要求，開展了專利分析與專利布局的相關(guān)工作。從脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)、脈沖星探測、星際航圖構(gòu)建和大尺度導(dǎo)航四大研究方向入手，充分發(fā)揮知識產(chǎn)權(quán)在技術(shù)創(chuàng)新中的作用，以及在系統(tǒng)技術(shù)論證中發(fā)揮輔助決策和判斷功能；檢索并收集國內(nèi)外專利信息，開展知識產(chǎn)權(quán)分析工作，把握該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。特別是對國外專利的檢索，在開展技術(shù)構(gòu)成分析、專利申請趨勢分析、專利申請區(qū)域分析和專利申請人分析的同時，利用專利信息檢索了解關(guān)鍵技術(shù)的專利布局現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，破解技術(shù)難題和加速研發(fā)創(chuàng)新。根據(jù)脈沖星導(dǎo)航技術(shù)圖譜，研究院在國內(nèi)超前開展技術(shù)布局和營銷布局。

知識產(chǎn)權(quán)不僅是發(fā)明專利，還有軟件著作權(quán)、注冊商標(biāo)、系列科普專題片、學(xué)術(shù)論著、百度百科詞條、產(chǎn)品研制標(biāo)準(zhǔn)和團隊座右銘等，以及研發(fā)人員經(jīng)常性的習(xí)慣和思想，這些共同構(gòu)成脈沖星導(dǎo)航創(chuàng)新的文化。通過培育脈沖星導(dǎo)航技術(shù)創(chuàng)新文化，實現(xiàn)知識產(chǎn)權(quán)在技術(shù)底層全覆蓋的理念，帶動航天前沿技術(shù)跨越發(fā)展。

二、研發(fā)創(chuàng)新管理取得的效果

1.搶先開展脈沖星導(dǎo)航飛行試驗，提升創(chuàng)新能力和國際影響力

2016年11月10日，XPNAV-1衛(wèi)星發(fā)射成功。據(jù)美國《大眾科學(xué)》月刊11月18日評論，XPNAV-1是全球第一顆脈沖星導(dǎo)航專項試驗衛(wèi)星，并超越美國NASA的脈沖星導(dǎo)航計劃，搶先開展空間飛行試驗。同時，NASA空間科學(xué)數(shù)據(jù)協(xié)作庫將XPNAV-1衛(wèi)星納入其中，并設(shè)計XPNAV-1衛(wèi)星專門網(wǎng)頁，填充科學(xué)數(shù)據(jù)和試驗結(jié)果。這是中國航天前沿技術(shù)從“跟跑、并跑”邁向“領(lǐng)跑”的歷史性跨越，具有重大的戰(zhàn)略意義和社會效益。

2.研制多型探測器和試驗設(shè)施，填補國內(nèi)研究空白

通過實施脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新管理，研究院自主投入研制了多種類型的探測器樣機和產(chǎn)品，包括準(zhǔn)直型微通道板探測器產(chǎn)品、掠入射式聚焦型探測器產(chǎn)品等，同時還研制了25米大型真空束線通道，建成脈沖星導(dǎo)航地面試驗系統(tǒng)。通過系列探測器樣機及產(chǎn)品和地面試驗設(shè)施的研制，研究院產(chǎn)品實現(xiàn)完全國產(chǎn)化，填補了國內(nèi)研究空白。這對后續(xù)構(gòu)建脈沖星導(dǎo)航空間基準(zhǔn)星座和脈沖星時間系統(tǒng)，開展科學(xué)試驗和應(yīng)用研究并牽引空間科學(xué)發(fā)展，具有極其重要的發(fā)展戰(zhàn)略意義。

3.取得豐富的自主知識產(chǎn)權(quán)成果，夯實技術(shù)基礎(chǔ)和文化 底蘊

通過實施脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新管理，研究院申請了脈沖星導(dǎo)航相關(guān)發(fā)明專利52件，獲得軟件著作權(quán)11件，注冊商標(biāo)1項，撰寫學(xué)術(shù)專著2部，制作脈沖星導(dǎo)航系列科普專題片5部，以及發(fā)布脈沖星導(dǎo)航百科詞條和編寫相關(guān)試驗標(biāo)準(zhǔn)等，取得豐富的自主知識產(chǎn)權(quán)成果，并得到了很好的保護和轉(zhuǎn)化應(yīng)用，解決了項目研發(fā)過程中的重大關(guān)鍵技術(shù)難題，顯著提升了該領(lǐng)域的創(chuàng)新能力和核心競爭力，夯實了技術(shù)基礎(chǔ)和文化底蘊。

4.掀起國內(nèi)脈沖星導(dǎo)航創(chuàng)新研究的熱潮，引領(lǐng)未來發(fā)展 方向

當(dāng)今中國的國際地位、和平環(huán)境與快速發(fā)展，得益于“兩彈一星”工程的成功實施。建國60多年來的經(jīng)驗與教訓(xùn)表明：最核心、最基礎(chǔ)、最前沿和最尖端的技術(shù)必須通過自力更生，掌握在自己手中。脈沖星導(dǎo)航技術(shù)是繼人造衛(wèi)星和載人航天之后的又一次航天技術(shù)革命，通過實施脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新管理，掀起了國內(nèi)脈沖星導(dǎo)航創(chuàng)新研究的熱潮。加快發(fā)展脈沖星導(dǎo)航技術(shù)，將推動中國航天前沿技術(shù)跨越發(fā)展，提升航天器自主生存能力，履行國家使命，維持空間戰(zhàn)略平衡。

脈沖星導(dǎo)航是實現(xiàn)航天器的自主導(dǎo)航技術(shù)，是縮小中國與世界航天強國差距的突破口和創(chuàng)新發(fā)展的事業(yè)?！笆濉背跗?，鑒于國際脈沖星導(dǎo)航快速發(fā)展和國內(nèi)研究進(jìn)展緩慢的形勢，研究院以嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新研發(fā)的管理模式，識別脈沖星導(dǎo)航的重大戰(zhàn)略機遇和技術(shù)風(fēng)險，快速推動脈沖星導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展和XPNAV-1衛(wèi)星的成功發(fā)射。通過實施脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新管理，快速搶占航天前沿技術(shù)發(fā)展先機，使中國率先實施脈沖星導(dǎo)航空間飛行試驗。這一過程充分說明，只有主動作為、敢于擔(dān)當(dāng)創(chuàng)新管理重任，創(chuàng)建良好而特殊的研發(fā)環(huán)境，弱小的原始創(chuàng)新研發(fā)小苗才有可能最終成長為參天大樹！