李金鑫、王立揚(yáng)、宋攀、徐騰、任安宇 /上海宇航系統(tǒng)工程研究所
1962 年,我國(guó)自行設(shè)計(jì)的第一顆近程導(dǎo)彈“東風(fēng)”二號(hào)首飛失利,航天系統(tǒng)深刻反思,建立“兩總”系統(tǒng),加強(qiáng)了總體部建設(shè),并提出了“一切通過(guò)總體,一切通過(guò)地面試驗(yàn)”的研制原則。“十三五”期間我國(guó)“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭進(jìn)入在役型號(hào)高密度發(fā)射和研制型號(hào)高強(qiáng)度研制的新時(shí)期。在踐行“兩個(gè)一切”保成功的道路上,運(yùn)載火箭在役型號(hào)和研制型號(hào)在研制流程和方法、管理模式上存在一定的差異,傳統(tǒng)的依靠人工投入保成功的工作模式已無(wú)法滿足當(dāng)前新形勢(shì)的需求,因此探索和實(shí)踐運(yùn)載火箭保成功管理模式意義重大。
一是型號(hào)任務(wù)發(fā)展的需要。當(dāng)前,運(yùn)載火箭正朝著批量化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展,研制任務(wù)呈現(xiàn)出多型號(hào)、多任務(wù)并舉的特點(diǎn),需要總體圍繞全領(lǐng)域的科研生產(chǎn)做好頂層技術(shù)規(guī)劃和技術(shù)統(tǒng)籌,優(yōu)化研制流程,開展全周期試驗(yàn)規(guī)劃等工作,確保適應(yīng)高密度發(fā)射和高強(qiáng)度研制的新形勢(shì)。
二是創(chuàng)新方法和手段的動(dòng)力。在型號(hào)保成功的同時(shí)應(yīng)注重研制效率,隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展,型號(hào)保成功的方法和手段也逐漸發(fā)生改變,更加科學(xué)、注重實(shí)效。如通過(guò)將“人盯人”模式轉(zhuǎn)變?yōu)榱鞒舔?qū)動(dòng)的數(shù)字化管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)施產(chǎn)品研制和發(fā)射場(chǎng)工作確認(rèn);通過(guò)將文檔驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟P万?qū)動(dòng)的MBSE 方法開展型號(hào)研制,均體現(xiàn)了總體對(duì)下游產(chǎn)品質(zhì)量的管控和對(duì)型號(hào)研制任務(wù)抓總作用。
三是新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。以太空探索技術(shù)公司、藍(lán)箭公司為代表的國(guó)內(nèi)外商業(yè)航天的蓬勃發(fā)展,推動(dòng)了運(yùn)載火箭技術(shù)的變革??芍貜?fù)使用技術(shù)、液氧甲烷推進(jìn)系統(tǒng)、飛行過(guò)程天地鏡像系統(tǒng)等新技術(shù)成果逐步應(yīng)用,運(yùn)載火箭朝著工業(yè)化、智能化發(fā)展,運(yùn)載火箭發(fā)發(fā)成功是新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ),也是“惟有成功,才能專注發(fā)展”的有效途徑。
為適應(yīng)當(dāng)前航天高密度發(fā)射和高強(qiáng)度研制的新形勢(shì),通過(guò)實(shí)施在役型號(hào)與研制型號(hào)差異化的保成功管控措施、使用新方法和新手段提升保成功能力,打破以往靠人力投入保成功的工作模式,實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭高質(zhì)量保證成功,高效率完成任務(wù),為高強(qiáng)密度發(fā)射和研制形勢(shì)下實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭“高質(zhì)量、零缺陷、發(fā)發(fā)成功”目標(biāo)提供有力保障。運(yùn)載火箭精準(zhǔn)化保成功管理模式(見(jiàn)圖1)。
圖1 運(yùn)載火箭精準(zhǔn)化保成功管理模式
一是持續(xù)保成功思想意識(shí)教育。產(chǎn)品質(zhì)量是影響火箭成敗的重要因素之一,然而影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素是研制隊(duì)伍的質(zhì)量意識(shí)。意識(shí)取決于行為,行為決定工作質(zhì)量,也決定了產(chǎn)品質(zhì)量。因此,持續(xù)保成功思想意識(shí)教育至關(guān)重要,型號(hào)研制隊(duì)伍需時(shí)刻做到堅(jiān)持“質(zhì)量是政治,質(zhì)量是生命,質(zhì)量是效益”的質(zhì)量意識(shí),時(shí)刻保持“如履薄冰、如臨深淵”的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí),堅(jiān)持強(qiáng)化“每一位員工的工作跟一發(fā)箭的成敗密切相關(guān),責(zé)任在身上、質(zhì)量在手中”的責(zé)任意識(shí),確保型號(hào)成功。
二是建立全要素管理的型號(hào)項(xiàng)目辦公室,研制隊(duì)伍設(shè)立技術(shù)、計(jì)劃、產(chǎn)保、經(jīng)費(fèi)等全要素、全周期管理的型號(hào)項(xiàng)目辦公室,以風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與控制為核心,形成技術(shù)流程、計(jì)劃流程和產(chǎn)保流程“三流程”結(jié)合的頂層策劃。組建以主任師為骨干,產(chǎn)保師、專業(yè)師、產(chǎn)品師協(xié)同的“四師”隊(duì)伍,強(qiáng)調(diào)“專業(yè)的人做專業(yè)的事”,確保設(shè)計(jì)方案正確、產(chǎn)品過(guò)程受控,同時(shí)加強(qiáng)跨型號(hào)間的人員交叉統(tǒng)籌,進(jìn)入研制型號(hào)的人員先經(jīng)過(guò)在役型號(hào)研制和發(fā)射的鍛煉,快速熟悉流程,提升隊(duì)伍研制能力。
三是建章立制,實(shí)施全過(guò)程的產(chǎn)保工作。完善規(guī)章,標(biāo)準(zhǔn)先行。建立4 個(gè)維度,3 個(gè)層級(jí)的運(yùn)載火箭領(lǐng)域產(chǎn)品保證工作標(biāo)準(zhǔn)體系(見(jiàn)圖2),按照領(lǐng)域、系統(tǒng)、專業(yè)、產(chǎn)品4 個(gè)維度,以運(yùn)載領(lǐng)域通用產(chǎn)保要求和型號(hào)大綱要求為頂層要求,覆蓋產(chǎn)保要素的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范族群為第2 層級(jí),產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程實(shí)施表單為第3 個(gè)層級(jí),構(gòu)建完整的產(chǎn)保工作標(biāo)準(zhǔn)體系(見(jiàn)圖3),實(shí)施全過(guò)程產(chǎn)保工作,確保各項(xiàng)工作有依據(jù)、按依據(jù)、可追溯。
圖2 運(yùn)載火箭領(lǐng)域產(chǎn)保組織體系
圖3 運(yùn)載火箭領(lǐng)域產(chǎn)保標(biāo)準(zhǔn)體系
在役型號(hào)火箭經(jīng)歷了多發(fā)飛行驗(yàn)證,積累了大量的飛行子樣和數(shù)據(jù),保成功的核心在于做好精細(xì)化過(guò)程控制,確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性,通過(guò)可靠性提升、“三再”(再設(shè)計(jì)、再分析、再驗(yàn)證)等工作,
不斷提升產(chǎn)品可靠性。
一是區(qū)分常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)和本發(fā)任務(wù)特有風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別與控制。在役型號(hào),因其方案特點(diǎn)存在無(wú)法徹底消除的風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目,但控制措施經(jīng)過(guò)多發(fā)飛行驗(yàn)證,根據(jù)不同發(fā)射任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別與控制主要分為常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)和本發(fā)任務(wù)特有風(fēng)險(xiǎn)。常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)主要是型號(hào)固有特點(diǎn)對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn),如火工品測(cè)試安裝、推進(jìn)劑加注、箭體吊裝對(duì)接等,其控制措施經(jīng)多發(fā)驗(yàn)證考核發(fā)現(xiàn),防范重點(diǎn)是不斷細(xì)化、固化控制措施并嚴(yán)格落實(shí)、確認(rèn)。特有風(fēng)險(xiǎn)主要由于每發(fā)火箭發(fā)射任務(wù)不同,如構(gòu)型變化、星箭接口變化、新技術(shù)應(yīng)用等,需按不同線索確保風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別全面,明確控制措施并跟蹤落實(shí),確保風(fēng)險(xiǎn)可控。
二是產(chǎn)品質(zhì)量一致性保證。產(chǎn)品成功數(shù)據(jù)包絡(luò)線分析是評(píng)價(jià)運(yùn)載火箭產(chǎn)品質(zhì)量一致性的重要手段。通過(guò)多個(gè)子樣產(chǎn)品在單機(jī)、分系統(tǒng)、總裝總測(cè)、發(fā)射場(chǎng)測(cè)試、飛行試驗(yàn)等全生命周期測(cè)試數(shù)據(jù)的分析和比對(duì),形成產(chǎn)品測(cè)試數(shù)據(jù)的成功包絡(luò)線,建立產(chǎn)品質(zhì)量的評(píng)價(jià)模型。在役型號(hào)產(chǎn)品積累了大量的飛行子樣數(shù)據(jù),已形成穩(wěn)定的成功包絡(luò)線,其關(guān)鍵核心在于做好新批次生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量一致性評(píng)估,對(duì)關(guān)鍵參數(shù)超出成功包絡(luò)線的產(chǎn)品開展充分的分析和必要的補(bǔ)充試驗(yàn)。
三是實(shí)施可靠性增長(zhǎng)專項(xiàng)。隨著火箭研制和發(fā)射任務(wù)的增加,產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題隨之增多,可靠性薄弱環(huán)節(jié)逐漸暴露,按照“用3 年左右的時(shí)間,實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭實(shí)際飛行可靠性提高1 ~2 個(gè) 百分點(diǎn)”的目標(biāo),急需從全箭頂層梳理可靠性評(píng)估結(jié)果相對(duì)較低的分系統(tǒng),找準(zhǔn)可靠性提升落腳點(diǎn);從產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)全周期梳理薄弱環(huán)節(jié)提出改進(jìn)、優(yōu)化方向,實(shí)施運(yùn)載火箭產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)專項(xiàng)工程,切實(shí)提高火箭可靠性。
四是老產(chǎn)品“三再”。產(chǎn)品開發(fā)流程通常要經(jīng)歷一個(gè)完整的“V”字模型過(guò)程。老產(chǎn)品經(jīng)過(guò)多輪迭代、不斷完善和提升,經(jīng)歷了第二個(gè)甚至多個(gè)“V”字模型過(guò)程,形成一個(gè)“W”模型的研發(fā)模式?!叭佟笔呛教飚a(chǎn)品“W”研發(fā)模式使用的重要方法,通過(guò)對(duì)老產(chǎn)品進(jìn)行“三再”,不斷提升產(chǎn)品的固有可靠性,確保產(chǎn)品質(zhì)量從而逐步提高產(chǎn)品的成熟度。
研制型號(hào)重點(diǎn)要做好首飛保成功工作,通過(guò)全流程、全周期的策劃與實(shí)施,不斷迭代識(shí)別、控制和消除風(fēng)險(xiǎn),通過(guò)成立第三方專家隊(duì)伍開展獨(dú)立評(píng)估,組織首飛保成功專題的策劃和推進(jìn)工作,做到首飛風(fēng)險(xiǎn)可控。
研制型號(hào)重點(diǎn)要做好首飛保成功工作,通過(guò)全流程、全周期的策劃與實(shí)施,不斷迭代識(shí)別、控制和消除風(fēng)險(xiǎn),通過(guò)成立第三方專家隊(duì)伍開展獨(dú)立評(píng)估,組織首飛保成功專題的策劃和推進(jìn)工作,做到首飛風(fēng)險(xiǎn)可控。
一是全流程、全周期的策劃與實(shí)施。在研制初期需形成全流程的研制工作策劃,全周期的試驗(yàn)頂層策劃,做到研制技術(shù)流程、研制計(jì)劃流程和產(chǎn)品保證流程匹配和統(tǒng)一,并將工作按階段進(jìn)行分解推進(jìn)實(shí)施,確保研制工作順利進(jìn)展、研制過(guò)程受控。
二是型號(hào)風(fēng)險(xiǎn)迭代式管理。研制型號(hào)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與控制貫穿型號(hào)全周期,是一個(gè)不斷深入,迭代更新的動(dòng)態(tài)過(guò)程(見(jiàn)圖4)。按照風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、分析、控制、評(píng)估的方法對(duì)方案、初樣、試樣等不同階段重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目進(jìn)行識(shí)別,并通過(guò)不斷迭代,消除和控制風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)針對(duì)發(fā)射場(chǎng)的工作,識(shí)別風(fēng)險(xiǎn),制定控制措施,確保型號(hào)首飛風(fēng)險(xiǎn)可控。
圖4 風(fēng)險(xiǎn)迭代式管理工作流程
三是首飛保成功的專題策劃與實(shí)施。在進(jìn)入型號(hào)首飛前的關(guān)鍵沖刺階段,以“飛行試驗(yàn)零故障,總裝和發(fā)射場(chǎng)操作零反復(fù),試驗(yàn)數(shù)據(jù)比對(duì)分析零遺漏”為目標(biāo)開展首飛保成功的專題策劃,從系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)和任務(wù)剖面的角度出發(fā),從“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”各環(huán)節(jié)進(jìn)一步識(shí)別薄弱環(huán)節(jié),開展專題策劃并組織實(shí)施,保障產(chǎn)品質(zhì)量、保障首飛資源,保證首飛成功。
四是建立第三方的獨(dú)立評(píng)估機(jī)制。建立以第三方專家為主的專家隊(duì)伍開展火箭首飛前的獨(dú)立評(píng)估。圍繞型號(hào)首飛任務(wù)成功的目標(biāo)要求,在型號(hào)已開展工作的基礎(chǔ)上,通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)識(shí)別影響任務(wù)成敗的重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目,分析和評(píng)估重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、生產(chǎn)和過(guò)程控制等方面存在的薄弱環(huán)節(jié),提出防控措施與建議,為確保首飛成功提供決策支持。
通過(guò)數(shù)字化手段,以流程驅(qū)動(dòng)和智能分析代替?zhèn)鹘y(tǒng)的方式,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品驗(yàn)收和發(fā)射場(chǎng)工作質(zhì)量確認(rèn)制等新的質(zhì)量管理理念和方法在型號(hào)上應(yīng)用。建成“前方指揮測(cè)試和操作、后方數(shù)據(jù)判讀和分析”的運(yùn)載火箭型號(hào)全新測(cè)發(fā)模式,提升工作質(zhì)量與效率。
一是建設(shè)數(shù)據(jù)包管理系統(tǒng),實(shí)施產(chǎn)品驗(yàn)收在線確認(rèn)(見(jiàn)圖5)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)包管理系統(tǒng)通過(guò)“數(shù)據(jù)包策劃—數(shù)據(jù)采集—數(shù)據(jù)管理—數(shù)據(jù)應(yīng)用”的業(yè)務(wù)流程,實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、管理、監(jiān)控和利用,采用信息化手段實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研制質(zhì)量信息結(jié)構(gòu)化在線提交確認(rèn),支撐型號(hào)在線產(chǎn)品保證的實(shí)現(xiàn),提升了總體對(duì)型號(hào)產(chǎn)品各級(jí)供應(yīng)鏈質(zhì)量的管控能力,落實(shí)中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司提出的“產(chǎn)品驗(yàn)收由會(huì)議驗(yàn)收向產(chǎn)品結(jié)果確認(rèn)”的研制模式優(yōu)化升級(jí)。
圖5 產(chǎn)品數(shù)據(jù)包管理系統(tǒng)框架
二是建設(shè)發(fā)射場(chǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng),推進(jìn)發(fā)射場(chǎng)工作質(zhì)量確認(rèn)制。運(yùn)載火箭發(fā)射場(chǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng)(見(jiàn)圖6)主要依據(jù)發(fā)射場(chǎng)工序手冊(cè)、發(fā)射場(chǎng)質(zhì)量管理流程、質(zhì)量確認(rèn)制要求以及型號(hào)研制過(guò)程各項(xiàng)規(guī)定,通過(guò)泛化發(fā)射場(chǎng)規(guī)程、精準(zhǔn)策劃崗位實(shí)施工作與質(zhì)量確認(rèn)工作、自動(dòng)編排調(diào)度資源、數(shù)據(jù)聯(lián)合追溯,全面實(shí)現(xiàn)型號(hào)試驗(yàn)過(guò)程中各階段工作的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化背景下運(yùn)載火箭發(fā)射場(chǎng)全流程、全要素的質(zhì)量管理。
圖6 運(yùn)載火箭數(shù)字化管理系統(tǒng)框架圖
三是建設(shè)遠(yuǎn)程測(cè)發(fā)支持系統(tǒng),建立運(yùn)載火箭測(cè)發(fā)新模式。為提高運(yùn)載火箭型號(hào)發(fā)射隊(duì)伍人力資源利用效率,緩解高密度發(fā)射任務(wù)和科研生產(chǎn)的矛盾,在充分參考國(guó)內(nèi)外宇航型號(hào)組織經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合運(yùn)載火箭測(cè)發(fā)現(xiàn)狀的特點(diǎn),建設(shè)遠(yuǎn)程測(cè)發(fā)支持系統(tǒng),建立運(yùn)載火箭專職測(cè)發(fā)隊(duì)伍,形成了前后方協(xié)作、后方支持前方的遠(yuǎn)程測(cè)試與支持的運(yùn)載火箭新測(cè)發(fā)模式,與以往的按發(fā)射任務(wù)需求臨時(shí)組建發(fā)射試驗(yàn)隊(duì)相比,“遠(yuǎn)程測(cè)發(fā)+專職測(cè)試”的發(fā)射隊(duì)伍崗位精簡(jiǎn),工作高效。
圍繞兩個(gè)“一切”,實(shí)施運(yùn)載火箭保成功管理措施,上海航天技術(shù)研究院在2020 年圓滿完成了創(chuàng)歷史新高的17 次運(yùn)載火箭發(fā)射任務(wù),2021 年創(chuàng)造了1 周3 次發(fā)射的新記錄,全年的任務(wù)量預(yù)計(jì)達(dá)到28 次發(fā)射,同時(shí)多型號(hào)并行研制,踐行了航天科技集團(tuán)高質(zhì)量保證成功、高效率完成任務(wù)的要求,為高效益推動(dòng)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
一是探索形成運(yùn)載火箭精準(zhǔn)化保成功工作模式。逐步形成了運(yùn)載火箭保成功的管理模式,通過(guò)隊(duì)伍、體系、思想建設(shè)提供組織保障;通過(guò)在役型號(hào)和研制型號(hào)差異化管控措施,做好過(guò)程控制精細(xì)化管理,確保產(chǎn)品質(zhì)量和風(fēng)險(xiǎn)可控;通過(guò)新質(zhì)量管理方法研究、數(shù)字化等新手段、新技術(shù)的應(yīng)用,持續(xù)改進(jìn),打造數(shù)字火箭、智能火箭,進(jìn)一步提升保成功能力。
二是提升過(guò)程控制精細(xì)化、提高工作效率。通過(guò)在役型號(hào)和研制型號(hào)精準(zhǔn)化的保成功管控措施,研制隊(duì)伍更能夠聚焦風(fēng)險(xiǎn)、聚焦產(chǎn)品、聚焦細(xì)節(jié),產(chǎn)品驗(yàn)收質(zhì)量確認(rèn)制形成了52 項(xiàng)通用表單,108 項(xiàng)記錄表單;發(fā)射場(chǎng)工作質(zhì)量確認(rèn)制形成了206 項(xiàng)質(zhì)量記錄和表單,對(duì)全箭130 個(gè)關(guān)鍵參數(shù)、11 個(gè)極性項(xiàng)目、182 項(xiàng)防差錯(cuò)操作等進(jìn)行了確認(rèn),過(guò)程控制精細(xì)化程度進(jìn)一步提升。輔助以數(shù)字化的手段,使得在役型號(hào)在發(fā)射場(chǎng)的有效工作時(shí)間由最初的33 天縮短至13 天,進(jìn)場(chǎng)人員配置從100 余人精簡(jiǎn)至75 人,有力支撐了高質(zhì)量保證成功、高效率完成任務(wù)的目標(biāo)。
三是提升研制能力和技術(shù)發(fā)展?fàn)恳芰ΑP吞?hào)項(xiàng)目辦公室全要素、全周期管理模式、“四師”隊(duì)伍的建設(shè)模式、研制人員從在役型號(hào)再到研制型號(hào)遞進(jìn)式的培養(yǎng)模式,體現(xiàn)了領(lǐng)域注重專業(yè)的人做專業(yè)的事,讓資源回歸基礎(chǔ)、回歸專業(yè)、回歸管理,有效提升了研制隊(duì)伍能力。同時(shí),技術(shù)發(fā)展?fàn)恳芰︼@著提升,末子級(jí)應(yīng)用、可重復(fù)使用運(yùn)載技術(shù)等一批前沿項(xiàng)目獲得用戶的支持,為運(yùn)載火箭領(lǐng)域后續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
面對(duì)當(dāng)前高強(qiáng)密度研制和發(fā)射任務(wù)需求,為了提高研制質(zhì)量和效率,筆者提出了運(yùn)載火箭精準(zhǔn)化保成功的管理模式,通過(guò)隊(duì)伍、體系、思想等方面的保成功建設(shè),在役型號(hào)與研制型號(hào)差異化的質(zhì)量管控措施,以及質(zhì)量管理新方法、新理念和數(shù)字化新手段、新技術(shù)應(yīng)用,提升運(yùn)載火箭保成功能力。實(shí)踐證明,該模式推動(dòng)了型號(hào)研制質(zhì)量理念和方法的創(chuàng)新,牽引了新技術(shù)的發(fā)展,提高了工作質(zhì)量和效率,取得了良好的效果,在高強(qiáng)密度研制和發(fā)射任務(wù)形勢(shì)下有力支撐運(yùn)載火箭 “高質(zhì)量、零缺陷、發(fā)發(fā)成功”的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)?!?/p>