型號研制流程和發(fā)射場流程優(yōu)化管理的實踐

◎上海航天技術(shù)研究院 李建強 姚瑞芳 金煜 任安宇

型號研制流程和發(fā)射場流程優(yōu)化管理的實踐

◎上海航天技術(shù)研究院 李建強 姚瑞芳 金煜 任安宇

介紹了運載型號研制流程和發(fā)射場流程優(yōu)化管理方面的工作策劃和具體實踐，通過實施頂層策劃開展重點型號研制流程優(yōu)化及應(yīng)用，以及發(fā)射場流程優(yōu)化的策劃和實踐活動，推進了信息化、數(shù)字化技術(shù)在型號中的應(yīng)用，取得了良好效果。

“十二五”時期國防科技工業(yè)的迫切需求與航天技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展給我國航天事業(yè)帶來了很好的機遇，宇航發(fā)射任務(wù)量在近幾年得到了飛速增長。隨著“企業(yè)化、市場化”需求的提升和航天型號任務(wù)的迅猛發(fā)展，航天型號重大轉(zhuǎn)型需求將主要體現(xiàn)為：任務(wù)性質(zhì)的變化，從科研試驗任務(wù)向應(yīng)用服務(wù)任務(wù)轉(zhuǎn)變；研制規(guī)模的變化，從型號獨立應(yīng)用向系統(tǒng)組網(wǎng)應(yīng)用轉(zhuǎn)變；應(yīng)用需求的變化，從少數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域需求向多領(lǐng)域需求轉(zhuǎn)變。

上海航天技術(shù)研究院經(jīng)過50多年的發(fā)展已成為彈、箭、星、船、器多領(lǐng)域并舉，軍民融合式發(fā)展的國防科技工業(yè)核心企業(yè)之一。當(dāng)前，結(jié)合型號研制、發(fā)射密集化需求，研究院對型號系統(tǒng)級優(yōu)化工作開展了頂層策劃，同時針對各條型號線成立專題工作組，開展型號研制流程及發(fā)射場測試流程優(yōu)化工作。根據(jù)高密度研制和發(fā)射的實際需求，研究院通過年初策劃、中間執(zhí)行、年中及年底總結(jié)提高的運行模式，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下識別薄弱環(huán)節(jié)、提高工作效率、縮短工作周期，使研制流程及發(fā)射場流程優(yōu)化取得了明顯成效。

一、流程優(yōu)化的實施過程

1．優(yōu)化管理模式

研究院修改完成了《CZ-2D/ CZ-4火箭產(chǎn)品保證大綱》，梳理編制了各發(fā)火箭的技術(shù)狀態(tài)簡表、研制技術(shù)流程和計劃、型號基線文件等，提前預(yù)示了各發(fā)火箭的技術(shù)狀態(tài)和投產(chǎn)狀態(tài)，以便于各研制生產(chǎn)單位提前開展工作。通過在研制過程中落實“再設(shè)計、再生產(chǎn)、再驗證”的要求，在充分識別、重點總結(jié)短線產(chǎn)品流程優(yōu)化工作經(jīng)驗和存在不足的前提下，梳理產(chǎn)品流程優(yōu)化管理思路，形成適應(yīng)產(chǎn)品生產(chǎn)實際的流程優(yōu)化管理模式。

2．開展流程優(yōu)化策劃工作

重點從型號研制和試驗流程2個方面開展優(yōu)化工作。在研制過程中推動數(shù)字化、信息化的應(yīng)用，優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)計手段，縮短研制周期；在試驗流程方面重點開展發(fā)射場的工作流程優(yōu)化工作，做到在測試覆蓋性不降低的情況下實現(xiàn)縮短工作周期、減少進場人員的目的。

一是推動數(shù)字化、信息化在型號中的應(yīng)用。

2012年以前，CZ-2D運載火箭研制的總體設(shè)計時間約為3個月。在高密度研制任務(wù)下，按照之前的設(shè)計流程開展研制工作時經(jīng)常出現(xiàn)分系統(tǒng)設(shè)計輸入與研制計劃不協(xié)調(diào)的情況，導(dǎo)致分系統(tǒng)的研制進度受到影響。經(jīng)過梳理分析和廣泛調(diào)研，研究院針對總體研制流程的特點開展了分布式的多學(xué)科集成與協(xié)同環(huán)境建設(shè)，以實現(xiàn)自動化的總體方案設(shè)計流程，使設(shè)計人員擺脫繁瑣、低價值的數(shù)據(jù)處理工作，進而提高工作效率和工作質(zhì)量。通過近幾年的建設(shè)，多學(xué)科協(xié)同工作平臺已在CZ-2D火箭研制中得到推廣使用，大幅提高了工作效率和準確性。

二是提高總體及系統(tǒng)的仿真預(yù)示能力。

根據(jù)以往研制經(jīng)驗和做半，在接到新的衛(wèi)星任務(wù)時，特別是并聯(lián)發(fā)射狀態(tài)或支承艙側(cè)壁搭載狀態(tài)構(gòu)型時，為驗證結(jié)構(gòu)動力學(xué)建模的準確性和結(jié)構(gòu)連接的動強度，需開展星箭組合體模態(tài)試驗和振動試驗，這就使全箭的研制周期至少需要增加3個月。

通過對歷史試驗數(shù)據(jù)和模型的差異性進行整理，不斷完善修正支承艙、包帶等的有限元模型，并充分參考相近狀態(tài)衛(wèi)星模型的仿真結(jié)果，從中總結(jié)、歸納并聯(lián)發(fā)射狀態(tài)、支承艙側(cè)壁搭載狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)規(guī)律，從而提高了星箭組合體模態(tài)的仿真預(yù)示水平。在星箭耦合分析方面，利用歷次發(fā)射飛行試驗中的環(huán)境遙測參數(shù)，通過反演持續(xù)對運載火箭的動力學(xué)模型進行修正，使分析的結(jié)果更趨真實，節(jié)約了研制成本，縮短了研制周期。

三是推動型號項目內(nèi)專業(yè)和人員的融合。

運載火箭研制是個大系統(tǒng)工程，在高密度研制和發(fā)射狀態(tài)下，部分系統(tǒng)和專業(yè)工作量繁重、人員緊張，這時通常采取人員擴充的方式進行解決，但易導(dǎo)致型號研制隊伍龐大，增加人工和管理成本，工作效率相對較低。

在考慮CZ-2D火箭自身特點的前提下，研究院與各研制單位進行了充分溝通，從2010年始提出了“型號項目內(nèi)相近專業(yè)融合”的要求。在經(jīng)過多次討論后，推動了總體性能與總體結(jié)構(gòu)、制導(dǎo)與彈道、控制總體與推進、結(jié)構(gòu)與包帶等10多個專業(yè)的融合工作。經(jīng)過4年多時間的磨合，目前已實現(xiàn)“一人多崗、一人多能”的局面，解決了型號設(shè)計、試驗等方面的人員單點問題，實現(xiàn)了工作效率的內(nèi)部挖潛。

3．優(yōu)化發(fā)射場流程

為了提高發(fā)射場測試效率，縮短發(fā)射場測試發(fā)射流程，研究院從2003年開始對CZ-2D、CZ-4火箭首次采用遠距離測試發(fā)射模式，并取消了火箭技術(shù)區(qū)水平狀態(tài)的動力和電氣系統(tǒng)測試，在保證測試覆蓋性的前提下優(yōu)化了測試項目，提高了測試效率，使發(fā)射場工作時間由過去的40天左右縮短到了30天左右。

進入“十二五”以后，為提高運載型號隊伍的工作效率，提高出廠前的產(chǎn)品和工作質(zhì)量，滿足計劃周期內(nèi)的研制任務(wù)，研究院持續(xù)開展了發(fā)射場工作流程的優(yōu)化改進以及實施專業(yè)、崗位的合理再分配工作，同時進一步改進測試設(shè)備，提高設(shè)計、操作等各類人員的技術(shù)能力和操作水平。

一是發(fā)射場流程優(yōu)化。

以CZ-2D火箭發(fā)射場流程優(yōu)化為例，如圖1所示。流程中取消了部分發(fā)射場重復(fù)檢測的項目，包括取消技術(shù)區(qū)的姿態(tài)控制發(fā)動機單元測試；開展了取消或簡化伺服機構(gòu)、箭機等裝箭單機測試項目的研究；取消裝箭平臺模擬飛行軟件驗收，減少飛行軟件驗收項目；取消各分系統(tǒng)測試項目，對測試內(nèi)容進行重組，由總體統(tǒng)一實施；減少總檢查次數(shù)，直接縮短發(fā)射區(qū)測試時間。

二是測試設(shè)備技術(shù)改進。

提高發(fā)射場使用測試設(shè)備的自動化程度，實現(xiàn)部分測試崗位與發(fā)射場的移交，精簡崗位人員，減少或不設(shè)二崗；改進后端指揮/判讀終端的顯示、判讀功能，提高自動判讀水平，減少判讀人員；改進各系統(tǒng)前置終端，實現(xiàn)交互指令、數(shù)據(jù)的實時存儲功能，并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到后端，測試數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動化判讀，交互指令實現(xiàn)后端的實時監(jiān)測功能，取消各系統(tǒng)前置終端崗位；改進平臺加溫控制器、罩內(nèi)溫濕度監(jiān)測儀等軟件，增加自動報警功能。

三是人員統(tǒng)籌管理。

在現(xiàn)有條件下對人員進行精細化管理，并在短期內(nèi)減少一定的進場人員數(shù)量；設(shè)置火箭轉(zhuǎn)場、發(fā)射區(qū)開始總檢查2個控制點，并對這2個節(jié)點的人員進行動態(tài)調(diào)整；發(fā)射場工作實現(xiàn)總體測試+總裝操作為主的工作模式，實現(xiàn)試驗隊伍的專業(yè)化，大幅減少分系統(tǒng)人員，取消單機保駕人員；取消各分系統(tǒng)箭上狀態(tài)崗位，按箭上指揮+技術(shù)負責(zé)+總裝操作來進行統(tǒng)一管理；保證單機到發(fā)射場無產(chǎn)品質(zhì)量問題，若有問題返回原單位進行歸零；調(diào)整獎勵政策，統(tǒng)籌考慮前后方人員安排。

二、取得的成效

1．縮短了研制和發(fā)射周期

圖1 CZ-2D火箭流程優(yōu)化前后對比圖

從技術(shù)要求明確到出廠評審，運載火箭研制時間由原來的18個月縮短到15個月。經(jīng)過對發(fā)射場流程的優(yōu)化，運載火箭在發(fā)射場的有效工作時間變?yōu)?9～21天，進場人員配置在90～95人以內(nèi)。

2．緩解了研制與發(fā)射人員間的矛盾

在當(dāng)前型號高密度發(fā)射任務(wù)的情況下，通過優(yōu)化研制流程和發(fā)射場流程，有效地緩解了研究院運載火箭面臨的壓力和挑戰(zhàn)。通過設(shè)計師資源的釋放，使型號在任務(wù)立項、技術(shù)改進、新技術(shù)研發(fā)等方面有足夠的資源投入，緩解了人員配置在研制和發(fā)射上的矛盾。

3．提升了型號人員的專業(yè)技術(shù)能力

通過對產(chǎn)品研制、系統(tǒng)設(shè)計等的深入研究，查找內(nèi)在的特性和規(guī)律并開展相關(guān)專題分析與試驗，將型號研制規(guī)律、經(jīng)驗顯性化，使設(shè)計師對產(chǎn)品、技術(shù)的認識更到位，在不影響產(chǎn)品可靠性的前提下研究和探索改進研制思路、辦半，以更好地開展型號研制流程和發(fā)射流程優(yōu)化工作，進而提升型號人員的專業(yè)技術(shù)能力。

三、經(jīng)驗體會與改進思路

1．經(jīng)驗體會

研究院在運載火箭研制、生產(chǎn)、工藝和試驗等方面有著成熟的經(jīng)驗與做半，是幾十年來運載領(lǐng)域研制工作積累的成果。進入“十二五”以來，隨著火箭技術(shù)狀態(tài)的逐漸固化，火箭研制進入了小批量投產(chǎn)階段，這個過程中也逐漸暴露出以往研制流程中存在的不足，因此研究院要結(jié)合存在的問題不斷創(chuàng)新技術(shù)和管理思路，通過開展技術(shù)分析論證工作推動型號研制流程和發(fā)射場流程的優(yōu)化工作。

此外，在開展流程優(yōu)化工作時往往面臨著重重困難和阻力，特別是各分系統(tǒng)和產(chǎn)品研制單位認為，精簡工作流程對產(chǎn)品的可靠性不利，也增加了技術(shù)風(fēng)險。但流程的優(yōu)化并不是簡單的裁減工作項目，而是通過開展大量的分析論證和試驗工作來更清楚地識別產(chǎn)品的固有質(zhì)量特性。從長期來看，流程優(yōu)化工作會促使設(shè)計人員深入了解產(chǎn)品特性，并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)進行改進，從而最終提升產(chǎn)品質(zhì)量。

2．改進思路

圍繞中國航天科技集團公司和研究院的中心工作，以及自身“十三五”發(fā)展規(guī)劃和運載領(lǐng)域的既定方針與工作目標，繼續(xù)深入推進流程優(yōu)化工作，加強對成熟產(chǎn)品的“再設(shè)計、再生產(chǎn)、再驗證”工作，使運載火箭的研制流程更加高效。

一是推動結(jié)構(gòu)、動力產(chǎn)品的流程改進。持續(xù)推進研究院現(xiàn)役火箭發(fā)射場流程優(yōu)化工作，特別在動力、結(jié)構(gòu)等箭體恢復(fù)、加注等方面，以有效減少發(fā)射場實際工作量，在滿足測試覆蓋性的前提下合理優(yōu)化測試項目。

二是實施遠程測試發(fā)射模式。通過發(fā)射遠程支持系統(tǒng)的建設(shè)，將當(dāng)前發(fā)射場集成的指揮操作和判讀分析功能一分為二，形成“前方指揮測試和操作、后方數(shù)據(jù)判讀和分析”的全新測試發(fā)射模式。將運載火箭在發(fā)射場測試發(fā)射及飛行的相關(guān)測試數(shù)據(jù)推送至研究院后方設(shè)計師的電腦桌面，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時判讀和處理，使后方人員能夠?qū)Πl(fā)射場試驗進行遠程監(jiān)控和調(diào)度，同時對關(guān)鍵節(jié)點和環(huán)節(jié)進行遠程決策，實現(xiàn)后方故障模擬與診斷，以提高快速排除能力。

型號研制流程優(yōu)化對上海航天技術(shù)研究院提升密集發(fā)射能力具有重要意義，同樣也是適應(yīng)國際宇航發(fā)展趨勢、降本增效的體現(xiàn)，研究院將在航天科技集團的領(lǐng)導(dǎo)下持續(xù)改進管理，提高管理成熟度，實現(xiàn)又快又好的發(fā)展。?