基于網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模型的新型復(fù)雜衛(wèi)星研制項(xiàng)目進(jìn)度管理方法研究及應(yīng)用

葛興濤 詹克強(qiáng)

（中國(guó)空間技術(shù)研究院通信衛(wèi)星事業(yè)部，北京 100094）

0 引言

隨著我國(guó)航天事業(yè)的快速發(fā)展，衛(wèi)星研制進(jìn)入了繁榮發(fā)展的新時(shí)期，這為衛(wèi)星研制院所帶來(lái)了更大的發(fā)展機(jī)遇，但同時(shí)也面臨著更大的挑戰(zhàn)，特別是在新型復(fù)雜衛(wèi)星研制項(xiàng)目的進(jìn)度管理方面。目前衛(wèi)星研制項(xiàng)目由以往的單衛(wèi)星研制向多衛(wèi)星并行研制、單衛(wèi)星執(zhí)行任務(wù)向星座聯(lián)合執(zhí)行任務(wù)方向發(fā)展。新型復(fù)雜衛(wèi)星研制項(xiàng)目具有研制技術(shù)管理復(fù)雜、經(jīng)費(fèi)投產(chǎn)規(guī)模大、質(zhì)量要求高、承研單位多的特殊性，能否保證產(chǎn)品的順利研制、發(fā)射和在軌的穩(wěn)定運(yùn)行，提高進(jìn)度計(jì)劃管理水平是國(guó)內(nèi)衛(wèi)星研制院所面臨的緊迫任務(wù)。

目前衛(wèi)星研制項(xiàng)目采用多級(jí)管理計(jì)劃模式開(kāi)展研制工作，含有集團(tuán)公司、研究院、部/所/廠等不同管理計(jì)劃層次。但是由于衛(wèi)星產(chǎn)品計(jì)劃復(fù)雜性、制約因素眾多，在實(shí)際的研制生產(chǎn)中，研制計(jì)劃只包含大節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖或者年度網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖，傳統(tǒng)的管理方法仍依賴于人工調(diào)度、專題會(huì)議等形式推動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃僅作為輔助手段應(yīng)用，研制節(jié)點(diǎn)無(wú)法按照計(jì)劃實(shí)施。本文結(jié)合衛(wèi)星研制項(xiàng)目進(jìn)度管理經(jīng)驗(yàn)，研究并分析衛(wèi)星研制項(xiàng)目進(jìn)度管理的特點(diǎn)，提出了新型復(fù)雜衛(wèi)星研制項(xiàng)目進(jìn)度管理的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃管理模型建立方法，通過(guò)時(shí)間參數(shù)計(jì)算和關(guān)鍵路徑分析進(jìn)行進(jìn)度管理。

1 衛(wèi)星研制項(xiàng)目管理特點(diǎn)

衛(wèi)星研制項(xiàng)目中涉及進(jìn)度、費(fèi)用與質(zhì)量，是項(xiàng)目實(shí)施的三項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容，其中進(jìn)度計(jì)劃管理是項(xiàng)目能否按期實(shí)現(xiàn)的基本保證。在衛(wèi)星研制項(xiàng)目中存在多管理體制并存、研制項(xiàng)目分級(jí)管理、層次間調(diào)用關(guān)系復(fù)雜的特點(diǎn)。

1.1 指令型及合同約束型科研管理體制并存

衛(wèi)星研制任務(wù)來(lái)源一般分為兩類，即國(guó)家指令型批復(fù)研制立項(xiàng)及商業(yè)研制合同立項(xiàng)。前者為國(guó)家統(tǒng)一決策，并以指令型計(jì)劃下達(dá)研制，研制經(jīng)費(fèi)由國(guó)家撥付下達(dá)；后者以商業(yè)模式簽署合同，根據(jù)合同條款確定研制及交付日期，研制經(jīng)費(fèi)根據(jù)合同交付條款撥付研制單位。

無(wú)論是指令型還是合同型科研管理體制，在進(jìn)行科研衛(wèi)星研制項(xiàng)目的進(jìn)度管理方面目標(biāo)一致，即按照指令目標(biāo)或者合同目標(biāo)的周期限制完成研制任務(wù)。

1.2 新型復(fù)雜衛(wèi)星研制項(xiàng)目分級(jí)管理模式

根據(jù)衛(wèi)星研制項(xiàng)目發(fā)展，形成了包含集團(tuán)公司、研究院、部/所/廠在內(nèi)的管理、設(shè)計(jì)、工程研制、試驗(yàn)、出廠發(fā)射一體化的科研生產(chǎn)管理體系。

集團(tuán)公司根據(jù)研制合同節(jié)點(diǎn)或者指令計(jì)劃設(shè)定最高級(jí)考核節(jié)點(diǎn)，研究院根據(jù)集團(tuán)公司考核節(jié)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步分解，設(shè)定次高級(jí)考核節(jié)點(diǎn)，部/所/廠根據(jù)院考核節(jié)點(diǎn)定制形成單機(jī)、文檔等層層細(xì)化的考核節(jié)點(diǎn)，并以上述各級(jí)考核節(jié)點(diǎn)為依據(jù)進(jìn)行衛(wèi)星研制項(xiàng)目多級(jí)管理。

1.3 文檔、項(xiàng)目活動(dòng)并存，層次調(diào)用關(guān)系復(fù)雜

衛(wèi)星研制項(xiàng)目過(guò)程復(fù)雜，文檔/活動(dòng)非常龐大，并且在各層次間有著復(fù)雜的調(diào)用關(guān)系。每層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃里面均含有復(fù)雜的輸入輸出控制流，各項(xiàng)輸入輸出控制流包含的文件/設(shè)計(jì)圖、項(xiàng)目活動(dòng)以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)組成了龐大的衛(wèi)星研制項(xiàng)目多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃。

2 衛(wèi)星研制項(xiàng)目的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模型

基于上述，傳統(tǒng)的管理方法與現(xiàn)有的衛(wèi)星研制項(xiàng)目管理相比存在不適應(yīng)性。本文基于系統(tǒng)工程的思想，引入網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的優(yōu)勢(shì)，提出基于新型復(fù)雜衛(wèi)星研制項(xiàng)目多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模型的建立方法及應(yīng)用，為衛(wèi)星研制項(xiàng)目科研管理人員提供參考。

針對(duì)新型復(fù)雜衛(wèi)星研制項(xiàng)目多級(jí)管理、多層管控，并且各層次之間調(diào)用關(guān)系復(fù)雜的情況，利用系統(tǒng)工程管理的方法層層分解，建立起基于新型復(fù)雜衛(wèi)星研制項(xiàng)目管理模式的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模型，形成多級(jí)、多層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，進(jìn)行時(shí)間參數(shù)計(jì)算和關(guān)鍵路徑計(jì)算，并進(jìn)行關(guān)鍵路徑分析及進(jìn)度管理策略的制定。

2.1 建立新型復(fù)雜衛(wèi)星研制項(xiàng)目單層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模型

單層衛(wèi)星研制項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃Pi（i=0，1，…，n）可以分為j個(gè)活動(dòng)Tij（j=1，2，…，m）以及在活動(dòng)之間傳遞的文檔/設(shè)計(jì)圖流Dik（k=1，2，…，l）、開(kāi)始節(jié)點(diǎn)結(jié)束節(jié)點(diǎn)Ei所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，見(jiàn)圖1。

式中，i=0，2，…，n；j=1，2，…，m；k=1，2，…，l。

單層衛(wèi)星研制項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃參數(shù)定義：?jiǎn)螌泳W(wǎng)絡(luò)計(jì)劃Pi是集團(tuán)公司級(jí)、研究院、部/所/廠級(jí)等的某一層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，包含衛(wèi)星系統(tǒng)/子系統(tǒng)/單機(jī)文件設(shè)計(jì)圖編制活動(dòng)T、衛(wèi)星系統(tǒng)間傳遞文檔/設(shè)計(jì)圖流D、單層衛(wèi)星項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始節(jié)點(diǎn)S、結(jié)束節(jié)點(diǎn)E、某活動(dòng)節(jié)點(diǎn)完成時(shí)間tj等參數(shù)的集合。

圖1 單層衛(wèi)星研制項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖

單層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃由開(kāi)始節(jié)點(diǎn)Si至某個(gè)活動(dòng)Tij間傳遞的文檔/設(shè)計(jì)圖流Dik為Tij活動(dòng)輸出物，完成時(shí)間tj為開(kāi)始節(jié)點(diǎn)Si至某個(gè)活動(dòng)Tij間的最短完成時(shí)間，據(jù)此可以計(jì)算出單層網(wǎng)絡(luò)最終輸出物的最短完成時(shí)間。

2.2 建立衛(wèi)星研制項(xiàng)目多層、多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模型

多層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃是單層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的復(fù)合體，例如衛(wèi)星研制項(xiàng)目一般建立0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)網(wǎng)絡(luò)。

0級(jí)網(wǎng)絡(luò)為頂層約束或者集團(tuán)公司級(jí)考核節(jié)點(diǎn)計(jì)劃，此0級(jí)計(jì)劃只針對(duì)衛(wèi)星研制過(guò)程大型里程碑節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)立，例如衛(wèi)星轉(zhuǎn)階段、衛(wèi)星出廠、衛(wèi)星在軌交付節(jié)點(diǎn)。

1級(jí)網(wǎng)絡(luò)為院級(jí)分解節(jié)點(diǎn)計(jì)劃，針對(duì)衛(wèi)星研制過(guò)程里程碑節(jié)點(diǎn)分解廠所計(jì)劃，例如衛(wèi)星總裝、測(cè)試、試驗(yàn)計(jì)劃等。

2級(jí)網(wǎng)絡(luò)為廠所級(jí)單機(jī)層次工作計(jì)劃，根據(jù)衛(wèi)星研制項(xiàng)目里程碑計(jì)劃設(shè)定單機(jī)級(jí)別研制工作計(jì)劃，例如天線產(chǎn)品研制、結(jié)構(gòu)板產(chǎn)品研制等工作計(jì)劃等。

3級(jí)及更下級(jí)網(wǎng)絡(luò)為單機(jī)層面以下層次計(jì)劃，將根據(jù)上述單機(jī)級(jí)別計(jì)劃進(jìn)一步分解為工藝流程級(jí)或者PCB板加工等更微小顆粒度層次計(jì)劃。

根據(jù)上述分解程序，還可以進(jìn)一步分解工作計(jì)劃至無(wú)限層次，見(jiàn)圖2，目前根據(jù)整星管理顆粒度，建議分解為0～3級(jí)層次，以實(shí)現(xiàn)整星層次有效管理。

圖2 衛(wèi)星研制項(xiàng)目多層、多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模型

2.3 衛(wèi)星研制項(xiàng)目多層、多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃完成時(shí)間的計(jì)算及關(guān)鍵路徑分析

2.3.1 衛(wèi)星研制項(xiàng)目完成時(shí)間的計(jì)算

建立衛(wèi)星多層、多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模型后即可進(jìn)行衛(wèi)星研制項(xiàng)目完成時(shí)間的計(jì)算，對(duì)衛(wèi)星研制項(xiàng)目中單層次網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃活動(dòng)的Tij進(jìn)行時(shí)間計(jì)算，例如活動(dòng)Tij為衛(wèi)星東下結(jié)構(gòu)板研制，衛(wèi)星東下結(jié)構(gòu)板研制總時(shí)差TF衛(wèi)星東下結(jié)構(gòu)板研制自由時(shí)差FF，衛(wèi)星東下結(jié)構(gòu)板研制最早啟動(dòng)時(shí)間ES，衛(wèi)星東下結(jié)構(gòu)板研制最早結(jié)束時(shí)間EF，衛(wèi)星東下結(jié)構(gòu)板研制最晚啟動(dòng)時(shí)間LS，衛(wèi)星東下結(jié)構(gòu)板研制最晚結(jié)束時(shí)間LF

編制形成每一層衛(wèi)星研制項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的各項(xiàng)活動(dòng)Tij后，通過(guò)進(jìn)度計(jì)劃制訂及各級(jí)考核下達(dá)獲得集團(tuán)公司、研究院、部/所/廠級(jí)完成時(shí)間，每一層的完成時(shí)間T（Pi）均相同，即合同要求或者上級(jí)用戶要求的研制目標(biāo)時(shí)間。

2.3.2 衛(wèi)星研制項(xiàng)目多層多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃關(guān)鍵路徑分析

計(jì)算出各單層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃時(shí)間參數(shù)后，選取總時(shí)差為0的Tij活動(dòng)集合，連接起來(lái)即為本層計(jì)劃的關(guān)鍵路徑。

由此可以看出，每層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃均有各自的關(guān)鍵路徑，但并不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，而是由頂至底的層層放大，形成各級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃。

3 多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃在衛(wèi)星研制項(xiàng)目中的應(yīng)用

受篇幅所限，圖3中列出部分多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃在衛(wèi)星研制項(xiàng)目過(guò)程中的應(yīng)用。

圖3 衛(wèi)星研制項(xiàng)目多層、多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃應(yīng)用圖

通過(guò)進(jìn)行各層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃時(shí)間參數(shù)計(jì)算，T（Pi）=1095d，衛(wèi)星研制完成的目標(biāo)時(shí)間為1095d。廠所級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃關(guān)鍵路徑為：衛(wèi)星立項(xiàng)→衛(wèi)星頂層規(guī)范文件編寫→……→衛(wèi)星東西向結(jié)構(gòu)板設(shè)計(jì)→衛(wèi)星東西向結(jié)構(gòu)板研制→……→衛(wèi)星在軌測(cè)試總結(jié)→衛(wèi)星在軌交付。

通過(guò)建立此多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，并進(jìn)行關(guān)鍵路徑分析，直觀地展示各層級(jí)間關(guān)鍵路徑，對(duì)此衛(wèi)星研制項(xiàng)目計(jì)劃管理起到至關(guān)重要的作用。通過(guò)為各層級(jí)管理者展示關(guān)鍵路徑對(duì)型號(hào)研制計(jì)劃的風(fēng)險(xiǎn)影響，獲得各層級(jí)管理者的一致支持，型號(hào)隊(duì)伍共同努力完成了型號(hào)研制短線項(xiàng)目攻關(guān)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著衛(wèi)星研制項(xiàng)目任務(wù)的急劇增長(zhǎng)，對(duì)衛(wèi)星的管理工作和研制周期提出了更高的要求。本文結(jié)合眾多成功衛(wèi)星研制項(xiàng)目的進(jìn)度管理經(jīng)驗(yàn)，建立集團(tuán)公司、研究院、部/所/廠級(jí)等多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模型，并將多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模型在衛(wèi)星研制項(xiàng)目中成功應(yīng)用，為科研管理人員有效監(jiān)控管理進(jìn)度提供了手段，并為各級(jí)各層領(lǐng)導(dǎo)決策提供了直觀依據(jù)。

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