基于數字化集成平臺的飛航武器總體研發管理實踐

◎中國航天科工飛航技術研究院第三總體設計部

隨著信息技術的不斷發展和市場競爭的日益激烈，中國航天科工飛航技術研究院第三總體設計部作為飛航武器的重要研發基地，必須在飛航武器總體研發管理上不斷創新，以提高科技創新和自主研發能力。總體部針對戰略轉型需求及企業的中長期發展規劃確立了研發戰略目標，即在現有技術體系的基礎上，以不斷提升多平臺對地、對海、對空、對天精確打擊能力為牽引，以實現導彈在復雜環境下綜合突防實戰能力的跨越，信息化作戰條件下體系作戰能力的跨越，反航母作戰和反潛作戰能力的跨越，遠程快速打擊地下高價值加固目標與時間敏感目標能力的跨越，由對海陸空作戰到對海陸空天一體化作戰的跨越，以及從戰術到戰略的跨越為目標，不斷填補飛航技術體系上的空白。多年來，總體部一直努力建設一流的設計手段和試驗條件，大力推進飛航武器數字化總體研發體系建設，研發效率與管理水平得到了快速提升。

一、數字化集成研發平臺的構建

1.建立柔性組織機構

總體部原有的組織模式是按照型號劃分總體室，每個總體室都由控制、結構、電器等專業組成，這種模式便于人力資源調配和產品改型升級。但“十五”以來，特別是高新工程開展以來，型號研制生產任務劇增，戰術技術指標不斷提高，技術難度急劇加大，舊的組織模式已難以適應發展需要。

為此，總體部對科研生產組織布局進行了調整，通過對總體室進行拆分和整合形成了“橫縱聯合”的柔性組織機構。在縱向上形成了幾個系統總體室及導引與光電對抗、結構與動力、火控與發射裝置等若干個專業室。在研究室之上建立了總體部科技委專業組，以促進各個專業的橫向交流。這種布局適應總體部的發展需要，可以優化人力資源，滿足目前多種類產品在研、預研和創新的需要。與此同時，要繼續突出各專業的作用，在為型號提供共性或通用化技術支持的同時，綜合考慮專業的自身發展，以形成合理的組織結構布局，優化資源配置；要求各專業不能孤立的尋求發展，要按照“戰略轉型—使命任務—軍事能力—裝備發展”的思路規劃本專業的發展，注重自身能力的培養，掌握核心技術，做到以我為主，占據本領域的領先地位。

2.研發流程的優化

總體部原有的飛航武器研發流程如圖1所示，這種“瀑布”式串行研發方式存在著技術更新緩慢，研發能力低下；產品結構設計以二維設計為主，數字化技術和設計工具應用不夠；物理樣機試制、物理試驗頻次高，研發成本居高不下；協調基本以開會、電話為主，沒有開展協同研發環境等問題。

圖1 原有的飛航武器研發流程

針對原有研發流程存在的問題，總體部以流程再造思想為指導，對原有研發流程進行了調整和優化，如圖2所示。改造后的飛航武器研發流程中各階段工作內容都有交叉且互相聯系，整個過程是一種持續的、循環改善的并行研發方式。該研發流程具有以三維設計技術為主、二維設計技術為輔，以虛擬樣機技術為主、以物理樣機制造為輔，以虛擬驗證技術為主、以物理試驗為輔的特點。同時，基于統一的三維虛擬樣機模型協同開展設計與驗證工作，大大減少了物理樣機的數量，提升了飛行試驗的成功率。在設計初期，工藝人員提前參與型號總體設計過程，協同開展工作，驗證設計思想和發現設計問題，提高了設計的一次成功率。

3.建立數字化集成研發平臺

圖3 飛航武器數字化集成研發平臺

總體部堅持“突破常規、系統策劃、整體推進”的原則，應用數字樣機、多學科協同設計等虛擬產品研發技術，實現了產品、過程、資源的有機集成，建立了飛航武器數字化集成研發平臺，如圖3所示。

數字化集成研發平臺主要由基礎網絡資源、產品數據中心和業務功能模塊組成。整個數字化集成研發平臺采用B/S（Browser/Server）的架構模式。服務端使用的是Oracle數據庫集群、SQL Server數據庫集群和服務器虛擬集群，采用的是負載均衡、冗余備份千兆網絡環境，提供的是基于網格技術的高性能計算系統和基于虛擬現實技術的虛擬樣機中心，大大提高了平臺運行的可靠性和穩定性。用戶只需要通過網絡瀏覽器即可訪問數字化集成研發平臺，大大提高了平臺的運行效率和方便性。

產品數據中心以產品設計數據管理為核心，集成了分析數據、試驗數據和制造資源數據、綜合保障數據的管理思路，基于產品結構樹實現產品數據集中管理，以達到數據集成和共享，實現對產品研發數據全壽命周期管理，支撐產品研發全過程的統一管理，為在同一數據源下實現產品協同設計、數據交換、數據歸檔、數據重用提供了有力支撐。

業務功能模塊是基于統一的數字化集成平臺，不同專業的型號設計人員協同開展研發工作。設計人員基于飛航武器總體設計的多領域知識管理系統，抽取與重構信息系統（產品數據管理系統、仿真分析管理系統、試驗數據管理系統等）中的知識，充分利用專業詞典庫、領域本體庫、知識索引庫、物理模型庫、經驗規則庫、知識模板庫6個知識庫，將多領域知識嵌入到飛航武器總體設計過程中，實現了知識與研發過程的融合，有力支撐了基于“知識驅動”的飛航武器總體設計。

二、數字化集成平臺的實施

基于優化后的飛航武器研發流程，型號研發人員在統一的數字化集成研發平臺上可進行高效協同的產品研發，如圖4所示。

圖4 產品研發體系圖

在研發過程中，總體部、各分系統、總裝廠之間存在2種協同模式，即緊耦合協同模式和松耦合協同模式。緊耦合協同模式是在總體部部署應用系統，分系統、總裝廠共用總體部的應用系統，通過緊耦合模式實現工作組級的在線協同設計。例如，在權限范圍內利用有關系統軟件，實現包括高超型號隊伍中總體、分系統、總裝廠結構設計人員和工藝人員的工作組級在線結構協同設計。松耦合協同模式是在總體部、分系統、總裝廠分別部署應用系統，通過松耦合模式實現跨單位協同。例如，通過各單位的產品數據管理（PDM）系統實現跨域會簽、共享、電子發文，實現總體與分系統、總裝廠之間設計數據的共享；基于院級產品數據中心，將各單位PDM系統中受控的設計數據匯總到院級產品數據中心，實現統一管理，并在權限許可范圍內進行數據重用。

1.強化研發過程的質量管理

總體部制定了“以人為本、創新飛航、質量制勝、顧客滿意、持續改進、爭創一流”的質量方針，嚴管設計質量、外協質量，建立研發過程質量管理制度，提高型號總體設計、開發、生產和服務水平及質量保證能力，持續滿足顧客需求；建立了科學的質量管理體系，頒布了總體部質量體系有效運行的法規性文件；制定了《型號產品設計質量管理辦法》，提出了設計過程質量控制的要求和內容，有效提高了型號設計質量，設計質量成本得到控制。

在數字化集成研發平臺的支撐下，總體部進一步強化了型號研發過程中質量信息管理。通過信息平臺，元器件、外協產品的驗收、設計評審跟蹤、質量歸零問題的過程跟蹤、內部審核問題的閉環跟蹤等過程的管理信息得到了整合，大大提升了研發過程的掌控能力，所形成的過程資產可以在信息平臺上發布、共享，提高了總體部的設計質量。

2.強化基礎工作及知識產權保護

總體部加強開展情報、標準化等技術基礎工作，在研制經驗的總結提煉、標準規范的制定等方面取得了顯著成績。強化標準的貫徹實施與監督，推動產品的“三化”工作，并積極探索預先研究的標準化工作，實現預先研究的工程化管理；情報工作緊密圍繞重大背景型號及關鍵技術，開展信息收集、跟蹤和課題研究；建立了《總體部知識產權管理辦法》，以完善知識產權保護機制。

3.完善激勵機制

總體部將形勢任務教育貫穿全年，一方面為了弘揚“國家利益高于一切”的核心價值理念，以維護國防安全為己任，增強政治使命感；另一方面為了培育職工的危機意識、責任意識、成長意識和創新意識，增強現實緊迫感，鼓勵職工樹立成就一番事業的雄心，以積極投入到創新和專業技術發展工作中，把推動事業創新與個人的成長緊密結合起來。營造“學習工作化，工作學習化”的學習氛圍，大力宣傳“人人是人才，人人可成才”的理念，為不斷實現自我超越而努力。同時，建立預研研究師、標準化工程師、項目工程師和專業工程師隊伍，參照型號設計師任職規定，出臺相關管理辦法，明確工作職責和任職條件及享受待遇，調動各類人員的積極性，保證各項任務的順利開展。

在薪酬、獎勵、職稱評聘、型號任職、住房分配、學習培訓等方面制定了相應的傾斜政策，充分保護并調動重點型號、項目隊伍及專業技術骨干力量的積極性；實施專業技術崗位任職后備人員培養制度，結合職業生涯管理，做好各類專業技術骨干人員的培養；發揮專業工程師、預研研究師、學術帶頭人作用，全面開展各類專業的專業建設及發展工作；建立“導師制”制度，充分發揮專業骨干人員對新員工“傳幫帶”的重要作用。

基于360度業績評價方法的全員績效考核指標體系，總體部針對員工不同角色建立了《總體部副總師考核暫行辦法》、《總體部中層領導干部考核暫行辦法》、《總體部職工考核暫行辦法》3套考核辦法，對年度考核優秀職工設立工資系數調整細則；依據每年度的個人業績考核結果制定了津貼調整細則，同時設立了勞動模范、十佳青年、創新先進個人等獎勵。

三、實施效果

通過實施基于數字化集成平臺的飛航武器總體研發管理，實現了不同學科、研究室和設計人員以及總體部與各分系統廠所和總裝廠之間跨域會簽、跨域協調、跨域收發文等，形成了高效協同的科研生產管理模式，促進了飛航武器系統的研發由“性能主導”模式轉變為“效能和品質主導”模式，由“單學科串行設計”轉變為“多學科并行協同設計”，由“實物驗證為主”轉變為“虛擬驗證為主”，由“經驗設計”轉變為“預測設計和仿真設計”。這些轉變有效地克服了飛航武器裝備組成復雜、研制過程復雜、系統性能和行為復雜等問題，科研生產管理能力和企業經濟效益躍上新的臺階。

通過實施基于數字化集成平臺的飛航武器總體研發管理，使總體部飛航武器總體研發能力明顯提升，一體化設計、多學科優化、虛擬設計以及分布式協同設計等手段不斷完善，總體研發水平有效提升，實現了飛航武器裝備數字化設計、數字化試驗、數字化管理和數字化綜合保障的融合。從戰術技術指標確定、總體方案制定到各專業的設計和研發，充分采用數字化技術，切實提升了型號研制能力和速度，型號研制周期大大縮短。系統方案快速概念設計由6～12個月縮減為1～2個月；數字化設計分析中有限元計算速度從2～3個月縮短至2～3天；原本在計算機平臺上無法開展的數字驗證和計算分析等工作，現在可以通過高性能計算提前發現問題，從而減少了飛行試驗次數，大大提升了靶試成功率，在有效縮短研制周期的同時也節省了研制經費。