馬雪梅、李雅瓊、雎冬名、卜朝燕、胡良元 /中國(guó)航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院
航天型號(hào)研制是由相關(guān)部門開展的航天器、運(yùn)載火箭及導(dǎo)彈產(chǎn)品的研制工作,以項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)為主體完成型號(hào)方案設(shè)計(jì)、初樣研制、正樣研制、飛行驗(yàn)證或在軌測(cè)試等過程,一般包括計(jì)劃論證階段、方案階段、工程研制階段和定型階段。航天科研生產(chǎn)研制模式是為了滿足和實(shí)現(xiàn)航天科研生產(chǎn)和成功研制的既定目標(biāo),組織相關(guān)研制資源與要素,形成貫穿型號(hào)研制全生命周期(研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、試驗(yàn)、發(fā)射)的一整套相對(duì)穩(wěn)定的方法、活動(dòng)和組織運(yùn)行方式,主要回答“研制什么”“由誰研制”“如何研制”“在哪研制”“如何組織管理”等一系列與型號(hào)研制相關(guān)的問題。
黨的十九大明確提出了建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)的宏偉戰(zhàn)略目標(biāo)。未來航天重大工程任務(wù)復(fù)雜度更高、技術(shù)難度更大、研發(fā)周期更長(zhǎng),對(duì)航天型號(hào)研制的技術(shù)、工藝、試驗(yàn)?zāi)芰Χ继岢隽烁叩囊?,急需能提升研制效率的生產(chǎn)管理方法,來提高型號(hào)研制效率,降低研制成本、縮短研制周期、滿足進(jìn)度需求、提升產(chǎn)品質(zhì)量。相較于國(guó)外主要航天國(guó)家簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、降低成本、大協(xié)作和短流程的科研生產(chǎn)研制模式,我國(guó)航天科研生產(chǎn)研制模式仍處于發(fā)展與探索階段。另一方面,我國(guó)航天在取得一系列舉世矚目成就的同時(shí),也日益呈現(xiàn)出多型號(hào)研制并舉、高密度發(fā)射的研制特點(diǎn),但航天主要科研生產(chǎn)及研制單位均面臨不同程度的研制能力不足、短期內(nèi)研發(fā)能力無法實(shí)現(xiàn)較大提升、研制進(jìn)度緊張、技改技措條件建設(shè)落后于型號(hào)研制進(jìn)度和需要等問題,科研生產(chǎn)研制模式已不適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展,因此,急需對(duì)我國(guó)科研生產(chǎn)的研制模式進(jìn)行改進(jìn),通過簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、降低成本的精益化研制,實(shí)現(xiàn)降成本、提質(zhì)量、縮周期,推動(dòng)我國(guó)航天科研生產(chǎn)能力的提升。在我國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)的關(guān)鍵時(shí)期,如何優(yōu)化和創(chuàng)新我國(guó)航天科研生產(chǎn)研制模式尤為關(guān)鍵。
在當(dāng)前中國(guó)從航天大國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)的關(guān)鍵時(shí)期,具備一流的航天科研生產(chǎn)研制模式是建設(shè)成為航天強(qiáng)國(guó)的必要保證,加快航天科研生產(chǎn)研制模式轉(zhuǎn)型升級(jí),對(duì)我國(guó)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)、國(guó)家綜合實(shí)力提升有著十分重要的意義。
創(chuàng)新航天科研生產(chǎn)研制模式是未來我國(guó)航天工業(yè)發(fā)展的重要方向和戰(zhàn)略任務(wù)。推動(dòng)航天科研生產(chǎn)研制模式轉(zhuǎn)型升級(jí),可以強(qiáng)力引領(lǐng)機(jī)、電、光、液等各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的改造升級(jí)、創(chuàng)新和迅猛發(fā)展,牽引精密制造技術(shù)、新材料、新工藝等相關(guān)領(lǐng)域科研能力、生產(chǎn)能力的大幅度提升,對(duì)我國(guó)科學(xué)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步發(fā)揮巨大的牽引作用,提升我國(guó)工程技術(shù)整體發(fā)展水平和科技綜合實(shí)力,進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)在一些關(guān)鍵領(lǐng)域形成引領(lǐng)世界相關(guān)技術(shù)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)能力,實(shí)現(xiàn)航天技術(shù)的新跨越,強(qiáng)有力地支撐航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)。
推動(dòng)航天科研生產(chǎn)研制模式轉(zhuǎn)型升級(jí),是我國(guó)進(jìn)一步開展載人航天、月球探測(cè)、火星探測(cè)、太陽系行星探測(cè)等一系列重大航天工程任務(wù)的必然要求,可大幅提升我國(guó)進(jìn)出空間、利用空間、控制空間的能力,滿足我國(guó)探索深空、大規(guī)模開發(fā)和利用空間、拓展人類生存空間、維護(hù)我國(guó)日益擴(kuò)大的太空利益的戰(zhàn)略需求,保障后續(xù)航天任務(wù)的順利開展,為我國(guó)航天未來發(fā)展提供更大的舞臺(tái),是航天強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志,對(duì)我國(guó)國(guó)家工業(yè)發(fā)展、航天發(fā)展、國(guó)防發(fā)展都具有非常重要的意義。
推動(dòng)航天科研生產(chǎn)研制模式轉(zhuǎn)型升級(jí),在協(xié)調(diào)模式、組織模式、監(jiān)管模式、實(shí)施模式、運(yùn)行模式、保障模式、提供模式、執(zhí)行模式等方面將產(chǎn)生必要和重要變革,可以提高航天型號(hào)設(shè)計(jì)、仿真、設(shè)計(jì)生產(chǎn)和試驗(yàn)驗(yàn)證能力,完善關(guān)鍵零部組件的研制保障能力,帶動(dòng)航天研發(fā)制造體系轉(zhuǎn)型,同時(shí)牽引航天發(fā)射場(chǎng)、測(cè)控、地面應(yīng)用、航天器等其它相關(guān)領(lǐng)域的協(xié)調(diào)發(fā)展。此外,推動(dòng)航天科研生產(chǎn)研制模式轉(zhuǎn)型升級(jí),不僅能促進(jìn)航天技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,還可應(yīng)用于核、航空、電子、船舶等其他重要領(lǐng)域,加速推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展和跨越,推動(dòng)國(guó)家基礎(chǔ)工業(yè)水平的整體提升,帶動(dòng)我國(guó)現(xiàn)有研制模式的整體變革和創(chuàng)新,增強(qiáng)國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力。
推動(dòng)航天科研生產(chǎn)研制模式轉(zhuǎn)型升級(jí),可以最大程度利用社會(huì)智力和條件資源,集智攻關(guān)使研制流程更優(yōu),利用軍民協(xié)同提升型號(hào)的研制效率,全國(guó)協(xié)作共同完成研制任務(wù),同時(shí)帶出若干符合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品、技術(shù)和能力,帶動(dòng)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
歷經(jīng)60 多年波瀾壯闊的發(fā)展,我國(guó)航天按照系統(tǒng)工程思想逐步形成了適合中國(guó)航天型號(hào)研制需要的,由總體、分系統(tǒng)、關(guān)鍵單機(jī)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、生產(chǎn)單位構(gòu)成的組織管理、運(yùn)行機(jī)制和研制能力布局,在研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、試驗(yàn)驗(yàn)證等方面奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),建立了一套覆蓋研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造、試驗(yàn)等環(huán)節(jié)的獨(dú)立自主、完整配套的科研生產(chǎn)研制體系,在保障我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用,但現(xiàn)有研制模式已難以適應(yīng)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)需要,與研制時(shí)間緊、任務(wù)重、經(jīng)濟(jì)性要求越來越高的發(fā)展趨勢(shì)產(chǎn)生了較大矛盾。
當(dāng)前,航天科研生產(chǎn)研制的新方法、新理念、新手段均取得較大進(jìn)步,但總體上,研制模式的進(jìn)步越來越受思維習(xí)慣的制約,部分管理人員管理理念跟不上時(shí)代發(fā)展,研制思維與理念存在局限性,需要改變型號(hào)人員思維、理念和習(xí)慣。同時(shí),研制手段也相對(duì)欠缺、創(chuàng)新不足。以航天器試驗(yàn)環(huán)節(jié)為例,虛實(shí)結(jié)合的手段欠缺、創(chuàng)新性的方案研究不夠等問題突出。國(guó)際上采用的縮比驗(yàn)證、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、3D 打印、飛行試驗(yàn)等創(chuàng)新性試驗(yàn)方案在我國(guó)應(yīng)用并不多。以測(cè)試環(huán)節(jié)為例,我國(guó)智能化的分析手段和有效便捷的自動(dòng)測(cè)試手段極為缺乏,多學(xué)科多專業(yè)聯(lián)合仿真協(xié)同不夠,且測(cè)試項(xiàng)目復(fù)雜,全周期測(cè)試流程長(zhǎng),導(dǎo)致需要投入大量的人力資源。此外,支撐航天科研生產(chǎn)研制所需的共性技術(shù)基礎(chǔ)和關(guān)鍵工藝能力嚴(yán)重不足,缺乏高效的研制手段和保障能力。
航天型號(hào)產(chǎn)品的系統(tǒng)性和復(fù)雜性決定了其不可能由某個(gè)單位獨(dú)立完成,但現(xiàn)有模式缺乏系統(tǒng)性的“一盤棋”規(guī)劃,型號(hào)之間以及各研制關(guān)鍵環(huán)節(jié)之間的管理缺乏有效的協(xié)同和交流,導(dǎo)致部門、單位之間的資源、技術(shù)、信息和人員的融合共享不夠充分,同時(shí)固有的統(tǒng)籌能力不強(qiáng)的特點(diǎn)又加劇了協(xié)調(diào)工作的難度。型號(hào)研制進(jìn)度與物資采購(gòu)、生產(chǎn)制造、計(jì)劃調(diào)度、人力資源以及績(jī)效考核等方面的配置不完全協(xié)調(diào),部門、單位內(nèi)部型號(hào)之間相互爭(zhēng)奪資源的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,這也逐漸成為制約航天科研生產(chǎn)研制模式優(yōu)化和創(chuàng)新的瓶頸問題。此外,傳統(tǒng)的依靠設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的分布式設(shè)計(jì)和串行大周期迭代工作模式,帶來研制鏈條長(zhǎng)、管理流程僵化、技術(shù)狀態(tài)不統(tǒng)一、通用性差的問題,研制總體和分系統(tǒng)、多學(xué)科多專業(yè)并行協(xié)同不夠、單位壁壘多、專業(yè)耦合性差,難以解決復(fù)雜耦合問題,造成研制周期長(zhǎng)、重復(fù)性勞動(dòng)較多、資源使用效率低下、研制成本居高不下。
在航天60 多年型號(hào)科研生產(chǎn)研制過程中,隨著型號(hào)種類和數(shù)量的日益增多,積累了大量全壽命周期的研制數(shù)據(jù)和寶貴研制經(jīng)驗(yàn),這些歷史數(shù)據(jù)對(duì)于推動(dòng)航天科研生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要價(jià)值。但是,目前還缺乏深度的知識(shí)、數(shù)據(jù)發(fā)掘及管理,知識(shí)化、平臺(tái)化能力不足,行業(yè)之間、單位之間、型號(hào)之間知識(shí)共享不夠,跟不上研制任務(wù)的需要。知識(shí)和數(shù)據(jù)管理手段亟待完善,實(shí)際的管理水平不高、難度大。例如,一些業(yè)務(wù)還在以紙質(zhì)文件流轉(zhuǎn),業(yè)務(wù)過程執(zhí)行效率偏低,且無法實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)過程的統(tǒng)一管理,也無法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和標(biāo)準(zhǔn)化,質(zhì)量追溯和持續(xù)改進(jìn)能力不足。
當(dāng)前,基于信息化、智能化的協(xié)同管理手段不足,航天科研生產(chǎn)尚未形成相對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)化能力,研制生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制、數(shù)字化加工水平低,智能化、柔性化制造發(fā)展水平不夠,具體表現(xiàn)在:信息智能技術(shù)尚未融入研制全流程,模式手工作業(yè)仍然占據(jù)一定的比例;數(shù)字化建模和仿真、先進(jìn)的研發(fā)設(shè)計(jì)理念和方法應(yīng)用不夠,基于模型、集成供應(yīng)鏈、虛實(shí)融合的研究理念急需提升;相配套的自動(dòng)化輔助工藝裝備嚴(yán)重不足,難以保證型號(hào)制造過程的穩(wěn)定性和持續(xù)優(yōu)化。
瞄準(zhǔn)我國(guó)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)和未來航天任務(wù)需求,對(duì)標(biāo)世界一流航天科研生產(chǎn)的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和驗(yàn)證體系水平,航天科研生產(chǎn)研制模式建設(shè)應(yīng)立足長(zhǎng)遠(yuǎn)、著眼未來。以全壽命周期管理為主線,以提高研制質(zhì)量、效率和效益為目標(biāo),統(tǒng)籌整合需求和能力、優(yōu)化配置構(gòu)成和布局。從理念、標(biāo)準(zhǔn)、工具和手段等方面進(jìn)行革新,通過堅(jiān)持不懈的努力,使我國(guó)真正具備完備的先進(jìn)設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)等保障能力和技術(shù)基礎(chǔ),確保研制生產(chǎn)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和適用性,實(shí)現(xiàn)研制水平國(guó)際一流,助力我國(guó)航天工業(yè)發(fā)展,支撐航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)。
航天科研生產(chǎn)研制是一項(xiàng)龐大的復(fù)雜的系統(tǒng)工程,研制模式構(gòu)成要素包括體制機(jī)制、組織架構(gòu)、人才隊(duì)伍、資源文化等,研制過程呈現(xiàn)控制因素多、過程階段要求高等特點(diǎn),需統(tǒng)籌做好頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃,持續(xù)開展相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃和研究,建立科學(xué)合理、創(chuàng)新、高效的組織機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制,及時(shí)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、工藝、制造、實(shí)驗(yàn)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的研制工作,保障研制過程中的重要、共性問題得到及時(shí)解決,保證研制目標(biāo)、行動(dòng)和能力的匹配,切實(shí)推動(dòng)研制模式的創(chuàng)新和升級(jí)。特別要把系統(tǒng)工程的思想用在共性的型號(hào)研制管理、流程優(yōu)化上,解決型號(hào)研制的共性問題,將經(jīng)驗(yàn)升華為組織的知識(shí)。我國(guó)航天60年發(fā)展積累大量寶貴經(jīng)驗(yàn),如航天系統(tǒng)工程總體研制模式、指揮系統(tǒng)和設(shè)計(jì)師系統(tǒng)雙線技術(shù)和計(jì)劃管理模式以及成功的質(zhì)量管理模式等,在充分繼承這些寶貴經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,研究航天科研生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵要素、核心問題以及新方法、新技術(shù)、新手段在研制過程中的應(yīng)用,創(chuàng)新研制各環(huán)節(jié)中需要改進(jìn)的地方,如串行分布式設(shè)計(jì)模式、信息化水平較低的生產(chǎn)制造模式、傳統(tǒng)試驗(yàn)方法以及相對(duì)傳統(tǒng)的管理理念等。
強(qiáng)化航天科研生產(chǎn)研制全流程的數(shù)字化、信息化手段,促進(jìn)數(shù)字化、信息化與型號(hào)研制業(yè)務(wù)相融合。以并行工程為指導(dǎo)思想,實(shí)施數(shù)字孿生、數(shù)字驅(qū)動(dòng),構(gòu)建基于流程和知識(shí)管理,能夠覆蓋航天科研生產(chǎn)研制全壽命周期、全要素,數(shù)字化驅(qū)動(dòng)的綜合科研生產(chǎn)研制平臺(tái)。構(gòu)建完整的結(jié)構(gòu)化知識(shí)庫(kù),加強(qiáng)數(shù)據(jù)資源管理能力,開展數(shù)據(jù)治理,突破設(shè)計(jì)、仿真、試驗(yàn)驗(yàn)證和生產(chǎn)瓶頸,實(shí)現(xiàn)各型號(hào)、各系統(tǒng)、各單位在統(tǒng)一架構(gòu)下的互連、互通,實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)單位在幾十年研制生產(chǎn)過程中積累的數(shù)據(jù)共享,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)、總裝的一體化、信息化、智能化,實(shí)現(xiàn)全壽命周期、全要素?cái)?shù)字化的綜合管理,形成高效、可靠的數(shù)字化研制流程及成熟的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用能力,加快提升研制的整體效率和質(zhì)量。統(tǒng)籌規(guī)劃數(shù)字化相關(guān)軟件建設(shè),布局和積累一批核心知識(shí)產(chǎn)權(quán),同時(shí)研究制定相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、共享、分配機(jī)制,促進(jìn)在行業(yè)、單位、型號(hào)之間知識(shí)共享。廣泛應(yīng)用基于模型的系統(tǒng)工程,能夠融入研制全周期,各專業(yè)各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)模型化,形成從概念到最后發(fā)射,從總體到單機(jī),從試驗(yàn)到測(cè)試的全研制過程模型,全過程集成運(yùn)用。打造具備數(shù)字化信息化技術(shù)及管理能力的人才隊(duì)伍。
加強(qiáng)基于模型的研制思想(MBSE)、基于產(chǎn)品研發(fā)的思想(IPD)、集成供應(yīng)鏈思想(ISC)等先進(jìn)理念和方法在航天研制過程中的應(yīng)用。突破一批制造關(guān)鍵共性技術(shù),提升高檔數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、增材制造裝備、新型傳感器、測(cè)量?jī)x表水平,加強(qiáng)基礎(chǔ)支撐技術(shù)建設(shè)。軟件方面需要重點(diǎn)研究軟件國(guó)產(chǎn)化、軟件工程化、軟件復(fù)雜度、軟件自主可控等。加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、可靠性、原器件材料、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證保障等技術(shù)基礎(chǔ),完善基礎(chǔ)準(zhǔn)則和規(guī)范。此外,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是高效航天科研生產(chǎn)研制的通用要求,在研制工作中占有舉足輕重的地位,要注重航天科研生產(chǎn)研制的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范建設(shè),按照“規(guī)范先行,標(biāo)準(zhǔn)跟進(jìn)”的思路,建立覆蓋基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)、技術(shù)、管理等多個(gè)維度的研制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。
航天科研生產(chǎn)具有研制難度大、關(guān)鍵技術(shù)多、新材料新工藝多,技術(shù)跨度大等特點(diǎn),對(duì)承研單位的技術(shù)創(chuàng)新能力和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)要求較高,協(xié)同創(chuàng)新的范圍和規(guī)模大,需要全國(guó)軍民多個(gè)部門大力協(xié)同,具有典型的軍民協(xié)同創(chuàng)新需求和特點(diǎn)。因此,需要探索廣泛的合作模式,最大程度利用社會(huì)智力和條件資源,鼓勵(lì)航天系統(tǒng)內(nèi)外企業(yè)、高校、民營(yíng)企業(yè)廣泛參與,集智攻關(guān),提升型號(hào)研制效率。進(jìn)一步解放思想,將成熟的型號(hào)整體推向市場(chǎng),把國(guó)有科研力量從繁雜的生產(chǎn)任務(wù)中解脫出來,有助于提高待遇、專心科研,但所有型號(hào)研制生產(chǎn)都需經(jīng)國(guó)家審批。針對(duì)全國(guó)協(xié)作共同完成研制任務(wù),建立完整配套的產(chǎn)品和技術(shù)供應(yīng)商網(wǎng)站平臺(tái),打破信息溝通的壁壘,可以從市場(chǎng)采購(gòu)產(chǎn)品中非核心零部件,充分利用社會(huì)資源完善配套,實(shí)現(xiàn)全國(guó)大協(xié)作。軍民協(xié)同的核心是標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一化制定,在軍民協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)化過程中,軍用產(chǎn)品核心部件和先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)一定要堅(jiān)持自主可控。