基于航天領(lǐng)域產(chǎn)品化工程的探索研究

宗俊珺 /上海航天動力技術(shù)研究所

航天型號產(chǎn)品化是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的核心戰(zhàn)略，建立以型譜為基礎(chǔ)的產(chǎn)品體系，是實現(xiàn)低成本、快研制、高可靠的關(guān)鍵手段，更是型號研制模式改革的重要推力。上海航天動力技術(shù)研究所全面貫徹中國航天科技集團(tuán)有限公司新時期產(chǎn)品化工作總體方案和上海航天技術(shù)研究院新時期產(chǎn)品化工作實施方案，在產(chǎn)品化目標(biāo)、工作思路及實施策劃等必要性和可行性上進(jìn)行了深入分析研究，對組織機(jī)構(gòu)、產(chǎn)品體系、產(chǎn)品選用、成熟度定級與評價等方面開展了實踐，為航天型號產(chǎn)品化的發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗。

一、產(chǎn)品化目標(biāo)與工作思路

1.產(chǎn)品化目標(biāo)

產(chǎn)品化是指本單位所提供的產(chǎn)品面向更多的目標(biāo)用戶，獲取最大的市場收益。產(chǎn)品化的對象與結(jié)果都是產(chǎn)品，以統(tǒng)一、可持續(xù)和可迭代的策略設(shè)計產(chǎn)品，延長產(chǎn)品最大限度的生命周期，實現(xiàn)快速采購、設(shè)計、生產(chǎn)、試驗、裝配和運輸，從而大幅降低成本。

研究所作為國內(nèi)固體火箭發(fā)動機(jī)的專業(yè)單位之一，堅持以實現(xiàn)“高質(zhì)量、高效率和高效益”三高為目標(biāo)，運用產(chǎn)品化理念，制定針對型號/型譜產(chǎn)品研制的管理制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，配備產(chǎn)品化專業(yè)技術(shù)隊伍，建立以型號為中心的產(chǎn)品化工作體系，健全以型譜為基礎(chǔ)的配套產(chǎn)品體系，確保“三高”目標(biāo)的實現(xiàn)。

狹義的產(chǎn)品化通常指產(chǎn)品的“三化”，即通用化、系列化和組合化（模塊化）。廣義的產(chǎn)品化包含為達(dá)到產(chǎn)品“三化”所涉及的人、財、物方面的保障及為其配置的組織機(jī)構(gòu)、技術(shù)隊伍、管理模式和評價體系等環(huán)境和資源。在不同規(guī)格的裝備產(chǎn)品中，類型和用途大致相同，結(jié)構(gòu)相近的零部件經(jīng)過統(tǒng)型后，零部件以標(biāo)準(zhǔn)化形式實現(xiàn)相互借用轉(zhuǎn)換，可減少企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)同類部件、零件和工具型式尺寸的數(shù)量。

2.產(chǎn)品化工作思路

狹義的產(chǎn)品化通常指產(chǎn)品的“三化”，即通用化、系列化和組合化（模塊化）。廣義的產(chǎn)品化包含為達(dá)到產(chǎn)品“三化”所涉及的人、財、物方面的保障及為其配置的組織機(jī)構(gòu)、技術(shù)隊伍、管理模式和評價體系等環(huán)境和資源。在不同規(guī)格的裝備產(chǎn)品中，類型和用途大致相同，結(jié)構(gòu)相近的零部件經(jīng)過統(tǒng)型后，零部件以標(biāo)準(zhǔn)化形式實現(xiàn)相互借用轉(zhuǎn)換，可減少企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)同類部件、零件和工具型式尺寸的數(shù)量。

系列化是指通過對同一類產(chǎn)品發(fā)展規(guī)律的分析研究，對產(chǎn)品的主要參數(shù)、型式、尺寸和基本結(jié)構(gòu)做出合理的安排與計劃，以協(xié)調(diào)同類產(chǎn)品和配套產(chǎn)品之間的關(guān)系。固體火箭發(fā)動機(jī)是戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的重要組成部分，因此需要對固體火箭發(fā)動機(jī)的參數(shù)進(jìn)行分級、分檔，滿足同一規(guī)格的產(chǎn)品存在不同的型式。

組合化設(shè)計是指經(jīng)過前期調(diào)研分析，根據(jù)固體火箭發(fā)動機(jī)的產(chǎn)品特點人工切分幾大組合模塊，通過替換、重組和適配，實現(xiàn)固體火箭發(fā)動機(jī)的不同需求，滿足多品種、小批量的研制生產(chǎn)特點，簡化了產(chǎn)品生命周期中的設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)制造和服務(wù)保障。

研究所產(chǎn)品化工作思路是充分利用所內(nèi)資源，合理配置組織機(jī)構(gòu)、技術(shù)隊伍，形成相應(yīng)的管理模式和評價體系，以實現(xiàn)最少量（種）的不同規(guī)格產(chǎn)品。構(gòu)建能滿足可預(yù)判到的全部使用要求的型譜產(chǎn)品，策劃和實施單機(jī)產(chǎn)品，明確按型號開展研制。組件產(chǎn)品主要隨配套型號開展研制，零件產(chǎn)品獨立組批投產(chǎn)。在確保型號任務(wù)完成的同時，為型譜組件、零件產(chǎn)品的新研、成熟度提升、鑒定定級創(chuàng)造了條件，有助于型號和型譜工作的協(xié)同、科研生產(chǎn)資源的統(tǒng)籌，促進(jìn)型號選用，縮短型號研制周期，改善研制效益，提高型號質(zhì)量與可靠性，加速專業(yè)技術(shù)進(jìn)步。通過產(chǎn)品化建設(shè)，打破了“一個型號一類技術(shù)，一種產(chǎn)品一支研制隊伍”的傳統(tǒng)研制模式，按照“系統(tǒng)型譜化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊化、零部組件通用化、接口關(guān)系系列化”的型譜建設(shè)思路，對外整合需求，對內(nèi)壓縮品種，形成固體火箭發(fā)動機(jī)產(chǎn)品型譜超越型號的界限，不僅為現(xiàn)有的不同型號服務(wù)，更為未來的新型號服務(wù)。

二、產(chǎn)品化實踐

1. 明確產(chǎn)品化工作的組織機(jī)構(gòu)、主管部門以及產(chǎn)品隊伍

一是組建產(chǎn)品化工作建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組、工作小組和專家組，設(shè)立產(chǎn)品成熟度定級評價委員會，明確產(chǎn)品化工作建設(shè)第一負(fù)責(zé)人和產(chǎn)品成熟度定級評價委員會負(fù)責(zé)人；明確產(chǎn)品化工作建設(shè)實施的主管部門。

二是設(shè)置產(chǎn)品首席崗位，負(fù)責(zé)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃、產(chǎn)品方案審定，對產(chǎn)品主任師的工作給予指導(dǎo)。對單機(jī)、組件及下屬產(chǎn)品設(shè)置了主任師崗位，包括設(shè)計師和工藝師，負(fù)責(zé)相應(yīng)產(chǎn)品的開發(fā)和研制。

三是建立配套產(chǎn)品體系，構(gòu)建產(chǎn)品體系框架，同步策劃產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系：

（1）研究所產(chǎn)品分為系統(tǒng)、單機(jī)、組件、零件、坯件、毛坯、配方、組分、外購等9類；

（2）梳理形成固體發(fā)動機(jī)單機(jī)3個大類（發(fā)動機(jī)，燃?xì)獍l(fā)生器）7個小類（單室單推力，單室雙推力，脈沖推力，電液能源用、彈射動力裝置用燃?xì)獍l(fā)生器）共計55個規(guī)格的產(chǎn)品分類方案；

（3）梳理形成固體發(fā)動機(jī)組件產(chǎn)品5個大類（燃燒室殼體、噴管、點火裝置、燃燒室裝藥、驅(qū)動裝置），13個小類（鋼制和鋁制燃燒室殼體，常規(guī)，長尾、組合式和柔性噴管，頭部、中部、尾部和環(huán)形安裝的點火裝置，貼壁澆鑄和自由裝填的燃燒室裝藥，驅(qū)動裝置）共計375個規(guī)格的產(chǎn)品；

（4）梳理形成固體發(fā)動機(jī)零件2個大類（密封件、連接件），5個小類（O形圈、密封墊片、螺栓、銷釘、卡鍵）共計160個規(guī)格的產(chǎn)品；

（5）梳理形成固體發(fā)動機(jī)坯件1個大類（燃燒室殼體坯件），5個小類（裙、半球體、筒體、接頭件、外掛件）共計161個規(guī)格的產(chǎn)品；

（6）梳理形成固體發(fā)動機(jī)配方3個大類（推進(jìn)劑、絕熱層、襯層），6個小類（丁羥、聚醚、疊氮和特種推進(jìn)劑、絕熱層、襯層）共121個規(guī)格的產(chǎn)品。

產(chǎn)品體系框架作為現(xiàn)有產(chǎn)品統(tǒng)型和后續(xù)產(chǎn)品規(guī)劃的依據(jù)，是構(gòu)建研究所產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系的重要輸入，是產(chǎn)品管理信息化平臺的基本環(huán)境。產(chǎn)品體系框架將隨產(chǎn)品及技術(shù)的發(fā)展而不斷完善、提升，對技術(shù)體系構(gòu)建起到牽引的作用。

2.實施產(chǎn)品設(shè)計選用的工作流程

在某型號為主的多個新研項目中，實施組件產(chǎn)品去型號化的標(biāo)準(zhǔn)化大綱，組件產(chǎn)品代號按型譜產(chǎn)品編號規(guī)則隨型號產(chǎn)品同步研制，為組件產(chǎn)品在后續(xù)型號方案設(shè)計選用時做準(zhǔn)備。在新研型號項目設(shè)計方案中，實施對連接件、密封件等通用件（零件）產(chǎn)品的直接選用、新增選用?；拘纬蓡螜C(jī)產(chǎn)品明確按型號開展研制，組件及以下產(chǎn)品主要隨配套型號開展研制的科研生產(chǎn)模式。

3.產(chǎn)品成熟度分類分級的定級評價模式

開展型譜產(chǎn)品成熟度定級與評價模式研究，完成《研究所單機(jī)級產(chǎn)品成熟度定級實施細(xì)則》《型譜產(chǎn)品（組件）產(chǎn)品成熟度定級》《零件產(chǎn)品成熟度定級》3份成熟度頂層文件，為成熟度定級評價工作提供理論依據(jù)。

圍繞研究所產(chǎn)品體系框架，針對各層級產(chǎn)品的成熟度定級和評價策劃了分層級的模式：

單機(jī)產(chǎn)品作為直接交付的產(chǎn)品，其成熟度定級評價按照研究院以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求執(zhí)行；組件產(chǎn)品作為內(nèi)部配套的產(chǎn)品，其成熟度定級評價以單機(jī)產(chǎn)品的要求為基礎(chǔ)，結(jié)合自身特點作相應(yīng)調(diào)整，基本思路是以組件產(chǎn)品自身技術(shù)指標(biāo)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品基線；零件產(chǎn)品作為內(nèi)部的通用件產(chǎn)品，單獨制定成熟度定級評價，強(qiáng)調(diào)可靠性指標(biāo)的滿足程度，以通過產(chǎn)品鑒定評審的3級成熟度作為劃分試品和產(chǎn)品的標(biāo)志。

4.啟動單機(jī)、組件和零件產(chǎn)品分級研制模式

策劃并實施了按型譜規(guī)劃編號的典型組件產(chǎn)品隨型號計劃研制的科研模式。截至目前，共有14個新研型號28種規(guī)格的組件產(chǎn)品按照此模式進(jìn)行研制，初步形成了型譜產(chǎn)品研制與型號任務(wù)配套生產(chǎn)互相滲透、互相融合的模式，在確保型號任務(wù)完成的同時，為型譜組件產(chǎn)品的新研、成熟度提升、鑒定定級創(chuàng)造了條件。

策劃開展了型譜零件產(chǎn)品組批投產(chǎn)的科研生產(chǎn)管理模式，自實施以來，已在降低成本、保持庫存保有量等環(huán)節(jié)初見成效，有助于型號和型譜工作的協(xié)同、科研生產(chǎn)資源的統(tǒng)籌，為后續(xù)的型譜組件貨架產(chǎn)品選用奠定基礎(chǔ)。

5.推進(jìn)產(chǎn)品實現(xiàn)全過程信息化平臺規(guī)劃建設(shè)

開展產(chǎn)品化信息系統(tǒng)架構(gòu)建設(shè)，實現(xiàn)縱向與端到端集成，全面支撐科研生產(chǎn)業(yè)務(wù)高效協(xié)同，如圖1所示。強(qiáng)化產(chǎn)品全生命周期管理，將產(chǎn)品設(shè)計與仿真、工藝設(shè)計與仿真、系統(tǒng)測試等內(nèi)容并入產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)PLM；將數(shù)字化制造執(zhí)行部分向控制層、設(shè)備層延伸，納入SCADA以及所有制造資源形成制造運營管理系統(tǒng)MOM。

圖1 信息化平臺

三、問題和不足

1.與現(xiàn)有質(zhì)量體系文件不相融合

研究所產(chǎn)品化工作已經(jīng)在工作體系、制度體系和標(biāo)準(zhǔn)體系方面形成了25份文件，但在梳理現(xiàn)行有效的產(chǎn)品化制度，識別與產(chǎn)品化要求不相適應(yīng)的質(zhì)量管理體系文件、技術(shù)基礎(chǔ)制度、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范時發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量體系文件涉及產(chǎn)品化內(nèi)容較少，存在與產(chǎn)品化工作不相融合的地方。

2.產(chǎn)品體系建設(shè)不夠健全

產(chǎn)品化管理體制和流程還未完全成熟，仍處于探索階段。所級型譜產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)控制、質(zhì)量管理、物資管理、標(biāo)準(zhǔn)化、檔案資料管理等基礎(chǔ)管理要求與現(xiàn)有制度存在不協(xié)調(diào)的地方，產(chǎn)品化規(guī)范性文件未形成完整體系，型譜產(chǎn)品組批采購、驗收交付、報審價、考核獎懲等產(chǎn)品化管理制度有所欠缺，產(chǎn)品研制流程不夠完善，產(chǎn)品成熟度認(rèn)定及提升工作、產(chǎn)品貨架建立及管理工作剛剛起步。

研究所結(jié)合新時期上級單位產(chǎn)品化工作要求，深入開展制度體系、工作體系和標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，并將產(chǎn)品化工作內(nèi)容納入質(zhì)量體系文件，實現(xiàn)型號與型譜相融合。結(jié)合固體火箭發(fā)動機(jī)的特點，從技術(shù)水平、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展方向等方面持續(xù)開展以型譜為基礎(chǔ)的配套產(chǎn)品體系建設(shè)。完善型譜零件產(chǎn)品成熟度定級評價和組批投產(chǎn)、型譜產(chǎn)品貨架建設(shè)，完善貨架產(chǎn)品體系框架和產(chǎn)品目錄，對貨架產(chǎn)品上、下架實施動態(tài)管理。嚴(yán)格執(zhí)行型譜產(chǎn)品選用控制審查，實施新研型號的型譜產(chǎn)品選用審查常態(tài)化管理。