航天工程的技術狀態(tài)管理流程探討*

周文明 李孝鵬 李福秋 陳露 劉金燕

（中國航天標準化與產品保證研究院，北京，100071）

技術狀態(tài)管理是在產品壽命周期內對性能、功能、物理特性等進行監(jiān)控和更改控制的管理學科。技術狀態(tài)管理過程保證了產品技術狀態(tài)明確并反映在產品信息中，確保任何產品更改都有益且不會帶來任何不良后果，確保更改得到了控制。技術狀態(tài)管理包含5大要素：①技術狀態(tài)策劃與管理；②技術狀態(tài)標識；③技術狀態(tài)控制；④技術狀態(tài)紀實；⑤技術狀態(tài)審核。

技術狀態(tài)管理始于20世紀60年代末，是由美國軍方、美國航空航天局 （NASA）、歐洲空間局 （ESA）等在飛機、艦艇、飛船等現(xiàn)代復雜武器系統(tǒng)的研制、采購和管理過程中逐步形成、發(fā)展起來的一項專門的管理技術[1]。歐美國家技術狀態(tài)管理在諸多大型工程項目中得到成功實踐。20世紀 90年代中期，我國航天工業(yè)就曾經面臨由于技術狀態(tài)控制不到位而導致嚴重質量問題的窘迫局面，由于存在管理程序不完善、設計更改隨意，使技術和質量問題層出不窮[2]。我國引入技術狀態(tài)管理體系時間相對較短，且在引進、吸收和實踐方面又有一個較長的逐步推進過程。目前，國內各軍工企事業(yè)單位雖都有實踐但水平參差不齊，尤其對于配套元器件承制單位來說，就更為薄弱一些[3]。

1 國外航天工程技術狀態(tài)管理情況

NASA和ESA等宇航發(fā)達國家的管理部門通過工程實踐，確立了一套有效完整的技術管理流程，并形成了一套系統(tǒng)、規(guī)范和有效的技術管理文件，用于建立并推動技術計劃的開展、控制項目的技術實現(xiàn)，并輔助決策過程。技術狀態(tài)管理是技術管理中技術控制過程的一部分。

1.1 NASA技術管理過程

NASA系統(tǒng)工程過程如圖1所示。按照其方法和要求將技術管理過程分為4個過程8個步驟，分別為技術規(guī)劃工程、技術控制工程、技術評估工程和技術決策分析過程，其中，技術控制過程主要進行要求管理、接口管理、技術風險管理、技術狀態(tài)管理以及技術數據管理。

圖1 NASA系統(tǒng)工程過程

技術管理文件則依據頂層文件中對相應技術過程的政策制定標準或要求。

NASA技術狀態(tài)管理要求層次如圖2所示。頂層為NASA技術狀態(tài)管理政策和NASA-STD-0005（NASA技術狀態(tài)管理標準）；中間層為中心和項目/工程技術狀態(tài)管理要求；最低層為NASA-STD-005中的實施指南和國防部與工業(yè)界一致的手冊。

經過工程不斷探索和經驗教訓總結，1962年，美國空軍發(fā)布了 《技術狀態(tài)管理辦法》手冊，并在隨后的復雜裝備研制工程中逐步完善。圖3是美國裝備型號技術狀態(tài)管理標準的發(fā)展歷程。

圖2 NASA技術狀態(tài)管理要求

圖3 美國裝備型號技術狀態(tài)管理標準發(fā)展歷程

1968年發(fā)布了美國軍用標準MIL-STD-480《技術狀態(tài)控制 工程更改、偏離和超差》，以后又陸續(xù)發(fā)布了MIL-STD-481《技術狀態(tài)控制 工程更改 （簡要形式）、偏離和超差》、MIL-STD-482《技術狀態(tài)狀況紀實數據元素及有關特性》。通過工程實踐，美軍1970年發(fā)布了MIL-STD-483《系統(tǒng)、設備、軍需品與計算機程序的技術狀態(tài)管理》，隨后發(fā)布了 MIL-STD-490《規(guī)范編制》、MIL-STD-1456《技術狀態(tài)管理計劃》等標準，使得技術狀態(tài)管理標準更加適應型號工程需要。

為了規(guī)范技術狀態(tài)管理工作，在工程應用和經驗教訓總結基礎上，1992年，通過對先前標準的整合，美國頒布了MIL-STD-973《技術狀態(tài)管理》標準，并代替了上述標準，標準內容更加明確、系統(tǒng)、完整。直到2000年MIL-STD-973被取消，代之以美國國家電子與信息技術委員會 （EIA）發(fā)布的EIA-649《技術狀態(tài)管理國家標準》 （Nationa1Standard forConfiguration Management）。該標準提供了基本的技術狀態(tài)管理原則和工業(yè)上的最佳實踐。在EIA-649的基礎上，NASA制定了NASA-STD-0005《NASA技術狀態(tài)管理標準》 （NASA Configuration Management(CM)Standard），專門用于指導美國航空航天領域項目的技術狀態(tài)管理。并以此為參照，針對具體的航天項目編制了相應的技術狀態(tài)管理標準，如針對國際空間站項目編制了SSP41170《國際空間站技術狀態(tài)管理要求》等。

NASA-STD-0005標準是NASA針對美國航空航天領域技術狀態(tài)管理需求發(fā)布的，標準主要規(guī)定了NASA航空航天型號工程的技術狀態(tài)管理計劃、技術狀態(tài)標識、技術狀態(tài)控制、技術狀態(tài)紀實以及技術狀態(tài)確認和審核的具體要求。標準中規(guī)定：在工程系統(tǒng)或型號產品的全壽命周期內，在適當的節(jié)點應建立3種基線：功能基線、分配基線和產品基線。

NASA空間站計劃 （Space Station Program，SSP）標準 SSP 41170A《國際空間站技術狀態(tài)管理要求》，作為一個更為工程化的標準，明確了空間站項目技術狀態(tài)管理的目的和范圍、一般要求、目標、組織與職責、技術狀態(tài)標識、技術狀態(tài)控制、技術狀態(tài)紀實以及技術狀態(tài)確認 （審核）等技術狀態(tài)管理的基本要素和頂層要求。標準中規(guī)定國際空間站項目在實施過程中應建立功能基線、分配基線、產品基線和國際合作伙伴的聯(lián)合基線。

1.2 ESA技術管理過程

ESA技術管理由于其研發(fā)的技術處于不同的項目中，并且有不同的時間維度，覆蓋了不同成熟度等級。因此，為保證整個技術過程的透明度和有效性，確立了一個端到端 （end to end）的技術活動管理流程，其流程如圖4所示。

ESA通過ECSS（歐洲空間標準化合作組織）標準進行型號管理，ECSS標準體系分為項目管理、工程和產品保證，主要的技術管理標準歸為項目管理部分，與歐洲航天各公司的管理現(xiàn)狀相一致。ECSS項目管理包括項目策劃與實施、技術狀態(tài)和信息管理、成本與進度管理、綜合后勤保障、風險管理等，如圖5所示。

圖4 ESA技術管理流程

圖5 ECSS項目管理分支體系

1992年，ESA發(fā)布了ESA-PSS-01-11《ESA空間系統(tǒng)技術狀態(tài)管理與控制》。1995年，PSS標準體系轉換為ECSS標準體系，ECSS頒布了ECSS-M-40《空間項目管理 技術狀態(tài)管理》。ESA的技術狀態(tài)管理更加關注于頂層設計、指導，因此，在其標準中包含了對于技術狀態(tài)管理原理的論述，同時也包括了通用的要求，更適合在大型空間項目頂層的指導。

1.3 國外技術狀態(tài)管理的特點

總的來說，國外技術狀態(tài)管理是一種訂購方為主導的強制性管理，承包商 （設計方、生產方）處于被動、從屬的地位。

a）參照EIA-649A，NASA重點制定了自己的通用標準，其核心要素沒有變化，更多的是考慮技術狀態(tài)管理在航空航天領域的應用，注重更多的仍是通用方面的要求，對于具體航天計劃項目的指導作用較差。

b）SSP41170A作為專門針對空間站計劃的技術狀態(tài)管理要求，更具實用性。它是在NASASTD-0005基礎上，結合空間站項目的特殊需求，逐步細化形成的一項專門標準，對于實際的空間站項目的技術狀態(tài)管理更具有指導性和可操作性。

c）ESA的技術狀態(tài)管理更加關注于頂層設計與指導。在其標準中包含了對于技術狀態(tài)管理原理的論述，同時也包括了通用的要求，更適合對大型空間項目頂層的指導。

2 國內技術狀態(tài)管理情況

在我國國防工業(yè)領域，技術狀態(tài)管理問題的提出始于1987年國務院、中央軍委聯(lián)合頒布的《軍工產品質量管理條例》。在 “產品是設計、制造出來的，而不是檢驗出來的”思想指導下，條例明確要求 “承制軍工產品的單位，應建立技術狀態(tài)管理制度，嚴格控制技術狀態(tài)的更改”；強調了對產品研制、生產過程中的質量控制；提出了“承制方要建立技術狀態(tài)管理制度”，并規(guī)定了實施技術狀態(tài)管理4個方面的功能：技術狀態(tài)標識、技術狀態(tài)控制、技術狀態(tài)紀實和技術狀態(tài)審核。

從 《軍工產品質量管理條例》的制定發(fā)布與實施開始，技術狀態(tài)管理就基本上被納入承制單位技術管理和質量管理的范疇，訂購方處于監(jiān)控和參與的地位。承制單位通過執(zhí)行 “研制程序”、“定型工作條例”、 “圖樣及設計文件管理制度”、 “生產技術管理制度”、 “不合格品管理制度”以及實施 “凍結技術狀態(tài)”、 “質量評審”、“技術資料歸檔”和 “工程更改”等一些工程管理辦法來進行技術狀態(tài)管理。

1997年，原國家技術監(jiān)督局頒布了GB/T 19017《質量管理 技術狀態(tài)管理指南》，該標準等同采用ISO 10007《技術狀態(tài)管理指南》國際標準。2008年，對GB/T 19017進行修訂。1998年，原國防科工委頒布了國家軍用標準GJB 3206《技術狀態(tài)管理》，參照采用 ISO 10007、GB/T 19017和MIL-STD-973《技術狀態(tài)管理》。2010年，根據數年工程經驗積累，對GJB 3206進行了修訂，形成GJB 3206A—2010《技術狀態(tài)管理》，其中，明確規(guī)定了武器裝備及其配套產品在全壽命周期內技術狀態(tài)管理的內容、要求和方法。在GJB 3206編制過程中，把國際、國外標準中的要求與我國具體情況密切結合，主要根據ISO 10007、GB/T 19017開展標準制定，并以MIL-STD-973作為補充，同時為兼顧國內各單位已有的管理模式，允許對標準部分內容進行剪裁，給實施標準以較大的靈活性。

在GJB 3206的基礎上，航天和航空又分別頒布了其行業(yè)技術狀態(tài)管理標準，分別為QJ 3118《航天產品技術狀態(tài)管理》和HB 7807《航空產品技術狀態(tài) （構型）管理要求》。其中，QJ 3118參照采用ISO 10007和GJB 3206，在航天領域技術狀態(tài)管理形成了完整的文件體系。

總的來說，我國技術狀態(tài)管理發(fā)展已經逐步形成了從國標、國軍標一直到行業(yè)標準的一套完整的體系。

3 我國航天工程技術狀態(tài)管理流程

對于航天重大工程而言，完成其工程目標和科學目標需要跨系統(tǒng)之間的相互配合，需要根據現(xiàn)有的標準和規(guī)范，結合工程自身特點，規(guī)范工程技術狀態(tài)管理工作。我國載人飛船在研制過程中，一直采用科學的技術狀態(tài)控制方法和管理模式，并針對神舟飛船產品，建立了從總體到分系統(tǒng)再到每臺單機自上而下的神舟飛船產品配套信息。我國載人飛船建立了由接口數據單 (IDS)和產品數據報告共同組成的產品技術狀態(tài)控制網絡，形成從縱向到橫向2個維度的神舟飛船技術狀態(tài)管理控制體系[4]。

對于類似載人航天空間站工程的重大航天工程任務，神舟飛船產品技術狀態(tài)管理方法流程仍可作為各系統(tǒng)承研承制單位開展技術狀態(tài)管理工作的依據和參考。但仍需進一步明確3個層次（工程總體層面、系統(tǒng)級承研承制單位主管部門和各系統(tǒng)承研承制單位）的工程技術狀態(tài)管理工作，為規(guī)范工程技術狀態(tài)管理提供有效途徑，同時也為工程順利實施、相關要求的上傳下達提供相應的管理技術和方法流程。

3.1 航天工程技術狀態(tài)管理存在的問題

我國航天工程系統(tǒng)一般包括運載火箭系統(tǒng)、發(fā)射場系統(tǒng)、測控通信系統(tǒng)等。作為風險高、投入高、技術難度大的航天產業(yè)，在工程項目全壽命周期內，需要多部門、多系統(tǒng)協(xié)同開展相關論證、研制、生產等工作，其規(guī)模和難度均對管理工作提出了極高要求。航天工程技術狀態(tài)管理主要存在以下問題。

a）參與工程研制的單位多，存在各單位、各部門接口關系協(xié)調問題。

b）工程項目管理層級多，存在工程總體與系統(tǒng)、各系統(tǒng)間、系統(tǒng)與分系統(tǒng)協(xié)調問題。

c）工程研制涉及使用大量標準件，存在大批的元器件和試驗件等的相互提供及兼容問題。

d）工程本身在論證、研制和使用等階段有大量數據，存在海量技術數據和資料的交換與處理問題等。

3.2 規(guī)范航天重大工程技術狀態(tài)管理流程

技術狀態(tài)管理是用技術和行政的方法對產品的技術狀態(tài)實施指導、控制和監(jiān)督，其主要內容包括技術狀態(tài)標識、技術狀態(tài)控制、技術狀態(tài)紀實和技術狀態(tài)審核等。在規(guī)范航天重大工程技術狀態(tài)管理流程時，應當從以下幾個方面考慮。

a）總結我國航天重大工程技術狀態(tài)管理的成熟經驗，裁剪實施現(xiàn)行的GJB 3206A和QJ 3118。GJB 3206A適用于武器裝備及其配套產品在壽命周期內的技術狀態(tài)管理，主要是規(guī)范航天重大工程技術狀態(tài)管理的基線建立、技術狀態(tài)審核等。QJ 3118適用于航天產品 （航天器、運載火箭和導彈武器系統(tǒng)及其組成部分）技術狀態(tài)項目在研制、生產中的技術狀態(tài)管理，主要是規(guī)范航天重大工程技術狀態(tài)管理中的技術狀態(tài)標識、技術狀態(tài)基線、技術狀態(tài)更改分類、技術狀態(tài)紀實等。

b）將國際、國外標準中的要求與我國航天工程實際具體情況密切結合，突出有中國航天重大工程特色的技術狀態(tài)管理。參照ISO 10007和GB/T 19017，并以 MIL-STD-973、NASA-STD-0005和SSP 41170A作為補充。

c）考慮到各單位多年形成的不同的研制習慣和武器裝備的多樣性，制定確保技術狀態(tài)管理要求能夠落到實處的措施。考慮到我國航天重大工程的實際特點，確定工程研制與生產中的產品應建立功能基線、研制 （分配）基線和生產 （產品）基線，對于使用階段的產品應建立使用基線。

d）為規(guī)范航天重大工程的技術狀態(tài)管理流程，應從組織與職責、技術狀態(tài)標識、技術狀態(tài)控制、技術狀態(tài)紀實、技術狀態(tài)審核等方面進行規(guī)定。并實施三級 （工程總體、系統(tǒng)承研承制單位主管部門和系統(tǒng)承研承制單位）管理和控制。其中： “工程總體”負責審查技術狀態(tài)更改項目，承辦重大技術狀態(tài)更改以及不滿足工程總體要求的技術指標偏離和超差項目的審批； “系統(tǒng)級承研承制單位主管部門”負責所分管系統(tǒng)的技術狀態(tài)的審查和報批工作； “系統(tǒng)級承研承制單位”全面負責本系統(tǒng)的技術狀態(tài)管理工作。

圖6給出了地面設備技術狀態(tài)管理流程，涉及工程總體、系統(tǒng)主管部門、系統(tǒng)承研承制單位。從圖6可以看出，地面設備應確立2種技術狀態(tài)基線：功能基線、產品基線。 “功能基線”通常在方案設計階段建立，用以指導方案設計階段的研制； “產品基線”通常在研制階段初期建立。此外，對于執(zhí)行多次任務的地面設備而言，各類基線應當至少在使用初期建立，如果在使用階段出現(xiàn)技術狀態(tài)更改應當執(zhí)行相應的流程，并在單次任務結束后提出適應性改進方案，更改后產品狀態(tài)作為下次任務技術狀態(tài)基線。

地面設備在功能基線建立后的技術狀態(tài)更改應按I類技術狀態(tài)更改和II類技術狀態(tài)更改的規(guī)定進行，產品基線建立后的技術狀態(tài)更改應按III類技術狀態(tài)更改的規(guī)定進行。

圖6 地面設備技術狀態(tài)管理流程

對于不滿足工程總體要求的項目以及技術指標存在偏離和超差項目的放行，應由系統(tǒng)承研承制單位主管部門組織評審，并報工程總體審批。對于其它偏離和超差項目的放行，應由系統(tǒng)承研承制單位 “兩總”系統(tǒng)審批，并報工程總體備案。

應依據相關技術文件要求，對每個技術狀態(tài)項目進行功能技術狀態(tài)審核和物理技術狀態(tài)審核。技術狀態(tài)審核完成后，相關系統(tǒng)承研承制單位應及時做好技術狀態(tài)紀實。對審核中提出的遺留問題和待辦事項，應落實責任單位，限期完成并報告，由相應的技術狀態(tài)管理部門負責組織跟蹤落實。

通過明確技術狀態(tài)管理中各級機構的職責和工作流程，為工程總體開展頂層技術狀態(tài)管控工作提供了管理依據，規(guī)范了地面設備研制各單位的產品全壽命周期技術狀態(tài)管理工作過程。通過地面設備技術狀態(tài)三級管理和控制，實現(xiàn)了全壽命周期過程中對地面設備技術狀態(tài)的有效控制，同時提高了地面設備產品質量、縮短了產品研制周期，降低了產品研制階段風險。

本文針對航天重大工程科研管理的特點，根據我國航天工程的管理機構設置，提出了從工程總體、系統(tǒng)承研承制單位主管部門、系統(tǒng)承研承制單位進行三級管理和控制，以規(guī)范載人航天工程技術狀態(tài)管理，加強工程研制項目的技術狀態(tài)控制，確保研制過程的完整、有序和可追溯性。同時，以航天重大工程相關地面設備為例，給出了具體的技術狀態(tài)管理流程，為航天重大工程的技術狀態(tài)管理提供參考。