固體火箭發(fā)動機點火裝置型號與產品化一體化工作模式初探

張麗芳、唐宏、王玉強、胡偉、邱安萍 /西安航天動力技術研究所

新形勢下，各軍兵種對新裝備的需求越來越迫切，各種裝備系統(tǒng)的更新?lián)Q代呈現(xiàn)加速狀態(tài)，同時部隊實戰(zhàn)化要求裝備系統(tǒng)在通用化、系列化、高可靠、免維護等方面的需求日益增加，如何快速滿足裝備系統(tǒng)發(fā)展需求，提升裝備系統(tǒng)產品的研發(fā)效率及產品綜合能效，產品化工作首當其沖，發(fā)揮了極大的能效。受目前型號生產保障能力、研發(fā)模式的影響，現(xiàn)有的型號科研生產管理模式與產品化研制管理模式已逐漸暴露出一些難以適應的跡象，如通用產品型號化管理模式、通用產品的差異化設計等已經(jīng)成為制約型號順利研制生產的突出問題，亟需探索新的工作機制、協(xié)調機制和管理模式，加快推動科研生產模式轉型升級。

一、點火裝置組件級、單元級產品化建設

1.點火裝置型譜建設方案

固體火箭發(fā)動機小火箭式點火裝置主要由絕熱頂蓋、點火燃燒室、點火藥盒、隔熱環(huán)及非金屬密封圈等組成，其典型結構如圖1 所示。

圖1 典型的小火箭式點火裝置結構圖

本文按照具有獨立功能的零、部件劃分固體火箭發(fā)動機點火裝置，提出了組件級、單元級產品化模塊建設方案，點火裝置采用模塊化組合設計，分別選取點火裝置的四大部件的特征參數(shù)，確定點火裝置的型譜特征參數(shù)，建立產品型譜及產品樹，如圖2 所示。

圖2 小火箭式點火裝置產品樹

2.點火裝置產品型譜及標準化體系建設

小火箭式點火裝置型譜目前完成了點火燃燒室、點火藥盒、隔熱環(huán)及各類通用零件的產品型譜及標準化體系的建設，絕熱頂蓋因為受發(fā)動機接口影響無法整體完成產品化設計，但是已針對測壓孔、發(fā)火孔局部結構完成了產品化設計，在型譜規(guī)劃中保留絕熱頂蓋型譜位置，確保成熟一級確定一級。點火裝置產品化產品型譜及標準化體系如圖3所示。

圖3 小火箭式點火裝置產品化標準體系及產品型譜

二、點火裝置產品化工作組織架構

1.產品化師的設置原則

點火裝置產品化師按照“自頂向下”具有主要獨立功能的零、部件進行劃分，產品化師工作崗位結合每個最小單元設置，負責該最小單元的產品化設計。

2.產品化首席的設置原則

產品化隊伍設置產品化首席，負責每個最小單元產品化師之間的溝通協(xié)調工作，負責產品化型譜建設策劃，并對落實情況進行監(jiān)督，同時對新研產品是否滿足型譜化序列的要求進行全面的分析，負責點火裝置型譜化建設的有序增加。

3.產品化隊伍建設

點火裝置產品化師設置后，從產品化師的崗位職責權限、任職條件、晉升制度、考評體系等方面建立完善的制度，形成產品化隊伍建設的制度基礎。

4.組織架構及責任劃分

產品化師隸屬于專業(yè)研究室，履行“一崗雙責”，同時負責產品化工作和型號工作。產品化師負責某個最小單元產品的產品化工作，并與若干個型號設計師對接，只對產品負責。型號設計師負責某個型號的設計工作，按照總體的要求從各個最小單元產品中選型，與若干個產品化師對接，只對型號負責。各專業(yè)設置產品化首席，指定專人負責制定專業(yè)領域的產品化工作目標、型譜建設。各型號總師（副總師）、主任設計師負責協(xié)調本型號內部的產品化工作。產品化與型號研制組織架構如圖4 所示。

圖4 組織架構圖

三、點火裝置型號與產品化工作模式

1.一體化”工作思路

型號工作管理模式與產品化工作管理模式不斷融合的過程中，存在產品型號化管理模式、通用產品的差異化設計等問題，因此，必須進行工作思路的轉變，適應當前裝備系統(tǒng)高速更新?lián)Q代狀態(tài)，提高裝備系統(tǒng)的通用化、系列化、可靠性，促進型號工作與產品化工作的深度融合。

充分繼承：型號產品設計中充分繼承產品化工作成果，完善通用產品的產品序列，不斷健全通用產品標準體系建設；

融入型號：以服務宇航、航天裝備領域的型號需求為出發(fā)點，同步開展產品化工作與型號研制工作的管理模式融合研究；

突破瓶頸：系統(tǒng)開展產品化工作思路與技術標準體系的融合工作，把產品化的工作原則、要求納入到各類設計規(guī)范、試驗檢測方法、產品標準中；

順序推進：不斷總結提煉、學習提升，結合企業(yè)轉型目標不斷拓展工作思路，持續(xù)改進工作方法，積極向優(yōu)秀企業(yè)學習；同時，及時固化經(jīng)驗成果，不斷健全規(guī)章制度及標準體系，穩(wěn)步推進產品化工作向縱深發(fā)展。

2.“一體化”工作流程

以往的點火裝置產品研制過程中，設計師按照總體任務書的要求，細化分解指標，形成設計方案。而產品化工作與型號研制工作“一體化”的工作思路，就是打破這種定制化的工作過程，型號設計直接選用產品型譜序列中的已有產品，將各個最小單元產品模塊進行集合，形成設計方案。具體來說，型號任務輸入后，型號設計師對任務進行分解，按照指標要求在產品化系列化型譜數(shù)據(jù)庫中選擇各個最小單元產品，如果選取的產品集合適應任務要求，則形成設計；如果數(shù)據(jù)庫中不存在滿足任務要求的最小單元產品，則需與相關的產品化師進行溝通并進行新研設計，同時向產品化師提出產品化需求，產品化師進行需求論證及驗證考核后，將產品化序列進行擴充。同時，產品化師可以根據(jù)研制情況，提出產品化擴充的需求，按照流程對產品化序列進行擴充。具體工作流程如圖5 所示。在進行不斷的反饋與擴充后，最小單元產品的序列會逐漸覆蓋點火裝置的使用要求，在收到新的任務書后，大部分都可以在產品化序列中進行選用，極大地提高了研制效率。

圖5 產品化與型號工作“一體化”工作流程

3.“一體化”工作模式

依托航天型號“總體—分系統(tǒng)—單機”的傳統(tǒng)研制“自頂向下”工作模式，創(chuàng)新“型號—產品化”研制工作模式，建立“上下協(xié)同”產品化綜合推進機制及“自底向上”的“一體化”產品化工作模式，將型號研制工作與產品化工作相結合，全面貫徹標準化、產品化的科學管理方法，在各個工作層級實現(xiàn)技術條件及設備通用化、產品功能配置系列化、分系統(tǒng)按需求組合化，并以此全力促進技術成熟化、產品貨架化。

“自頂向下”工作模式強調“頂層牽引”的重要性，適合于型號研制及產品化初級階段，便于集中優(yōu)勢資源來主導產品開發(fā)，牽引發(fā)展模式，準確控制產品化工作推進目標，有效把控產品化工作進度，并能建立符合軍方及用戶需求的產品化總體架構，驅動產品化工作；“上下協(xié)同”工作模式是一種相互適應的工作方法，強調“合作、互動、變化”等動態(tài)因素的重要性，在產品化成長期發(fā)揮著重要作用。隨著產品化架構形式的完善，模塊化、單元級產品產品化完善，此時推行上下游的合作與互動將產品化工作推動得更為順暢，在互動中產品的變化調整也更為容易；“自底向上”的“一體化”產品化工作模式強調“主動、因地制宜、創(chuàng)造”的重要性，在產品化“成熟期”發(fā)揮著重要作用，適合產品化成熟階段，便于上下游相互適應，牽引共建模式，“自底向上”的“一體化”工作模式充分發(fā)揮承研單位的主動性和創(chuàng)造性，研究產品分類與類型擴展，主動推動產品的改良與性能提升，不斷豐富產品型譜與貨架產品，促進模塊化、單元級產品形成規(guī)模。

4.工作協(xié)調機制

型號研制可以為產品化序列的擴充提供依據(jù)和來源，反過來產品化也可以加速型號的研制進程，兩者互相促進，“一體化”發(fā)展，但兩者必然存在著分歧與矛盾，在實際工作中需要建立完善的協(xié)調機制，確保溝通順暢。研究室中產品化師和型號主管“一崗雙責”，建立型號研制和產品化工作中的部門分歧處理機制，負責與型號總設計師共同發(fā)揮“自頂向下”的牽引作用，在型號研制初期做好同類型產品接口統(tǒng)一、各類要求統(tǒng)一等工作，根據(jù)型號發(fā)展序列規(guī)劃與產品技術發(fā)展路徑提出研制任務書，建立頂層指導和要求，同時對研制任務書或合同進行需求統(tǒng)籌分析研究，并開展國內外同類產品技術要求對標及發(fā)展趨勢分析，將產品技術指標、環(huán)境條件、接口要求等指標相近的要求進行合理整合，優(yōu)化壓縮，形成通用技術要求。產品化研究室是產品化與型號研制“一體化”工作協(xié)調運行的具體業(yè)務部門，負責對擬開展產品化工作的產品，結合產品研制技術要求進行國內外同類產品對標及發(fā)展趨勢分析，合理規(guī)劃產品規(guī)格系列，用最少規(guī)格數(shù)量覆蓋已識別的產品需求，形成通用產品，同時配合總體研究室固化產品的技術狀態(tài)和產品數(shù)據(jù)包，優(yōu)化生產線，不斷提升產品成熟度，并使其成為貨架產品，以支撐更多型號選用。

四、產品化應用實效

1.產品化在工藝上的落地實現(xiàn)

（1）建立整套標準件工藝規(guī)程

依據(jù)設計產品化圖樣要求和標準規(guī)范要求，制定產品化零、部件工藝規(guī)程，落實產品化設計技術指標要求，細化工藝要求，形成標準件工藝規(guī)程、工藝路線表、材料消耗明細表、工藝裝備明細表等全套工藝文件，方便設計采用產品化標準件時，工藝做到直接引用的目的，使產品化工作落實細化到工藝要求，為產品化提供全套的工藝文件，將產品化工作落實到工藝層面的同時，提高工藝設計效率；

（1）建立工序通用要求及通用工序

結合產品化標準件工藝，梳理規(guī)范各工序通用要求，規(guī)范統(tǒng)一各工序的工藝技術指標，以指導工藝人員進行工藝設計。將標準件工藝規(guī)程中各工序工藝要求進行梳理整合，編制通用工序工藝規(guī)程，規(guī)范統(tǒng)一工序中各工步的具體要求，實現(xiàn)通用工序工藝文件的直接引用，將產品化工作落實到工序工藝設計中。

（2）建立通用工裝和通用記錄

針對標準產品，將專用工藝裝備和生產記錄進行通用化管理，在設計文件工藝性審查過程中，結合標準件工裝的推廣，實現(xiàn)工裝的通用化和系列化，在生產記錄工藝設計時，實現(xiàn)記錄的通用化，將產品化工作落實到工裝設計層面和產品記錄層面。

（3）建立現(xiàn)場作業(yè)標準

結合標準件工藝、通用工序、通用工裝、通用記錄等在生產一線形成一系列現(xiàn)場作業(yè)標準，實現(xiàn)工作流程、作業(yè)人數(shù)、作業(yè)時間、作業(yè)要求的規(guī)范統(tǒng)一，從而將產品化工作落實到生產一線，為產品化工作落實、落細打好工藝基礎，為數(shù)字化工藝的實施做好鋪墊。

2.應用情況

隨著大部分點火裝置的零、部件完成了產品化工作，在新研型號及型號轉階段產品的設計中，全面執(zhí)行標準化、組合化設計，新研點火裝置陸續(xù)使用了產品化設計，從設計源頭實現(xiàn)各型號配套件技術狀態(tài)統(tǒng)一，點火裝置型譜產品選用率逐年提升，從而減輕了設計、工藝大量的設計工作，實現(xiàn)了各型組件產品的組合、互換，明確了各型組件產品的性能指標、適用范圍及驗證考核要求，產品化系數(shù)達到90%以上。

點火藥盒、點火燃燒室在進行生產時均按通用件組批生產，生產單位均編制了通用生產工藝，完成了去任務化、去型號化生產的各項準備工作。兩種產品均按通用件單獨進行抽試試驗，只要通用件抽試合格，型號選用時就不需要再進行抽試，經(jīng)費節(jié)省了10%以上，研制階段經(jīng)費最多可節(jié)省50%，同時加快了型號生產進度，提高了科研生產效率，既降低了研制成本又提高了通用產品的技術成熟度，有效地緩解了研制生產壓力。

通過對固體火箭發(fā)動機型號及產品化研制工作的組織機構、工作模式、協(xié)調機制、工藝落實的初步探討， “一體化”工作的重點是將“自上而下”的型號工作與產品化“上下協(xié)同”及“自底向上”的產品化工作相結合，在產品化工作中，要轉變工作思路，促進下游承研單位主動研究產品分型擴展，不斷豐富產品型譜與貨架產品，促進模塊化、單元級產品形成規(guī)模，同時應健全長效的產品化與型號工作“一體化”工作機制、協(xié)調機制、管理模式，加快推動科研生產模式轉型升級，在產品研制生產各個層級全面貫徹標準化、產品化的科學管理方法，實現(xiàn)技術條件、工藝文件及設備通用化、產品功能配置系列化、分系統(tǒng)按需求組合化，并以此全力促進技術成熟化、產品貨架化。