型號與產(chǎn)品融合研制模式思考

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 張珂 劉均華 宋濤 續(xù)堃 張鑫

型號與產(chǎn)品融合研制模式思考

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 張珂 劉均華 宋濤 續(xù)堃 張鑫

在當(dāng)前和未來相當(dāng)長的一段時間,中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院的主業(yè)呈現(xiàn)出型號數(shù)量越來越多、產(chǎn)品種類越來越豐富、任務(wù)規(guī)模越來越大、新技術(shù)越來越復(fù)雜、研制周期越來越短、型號質(zhì)量要求越來越高、保障資源越來越困難的特點(diǎn)。以產(chǎn)品體系建設(shè)為抓手,研究院通過梳理現(xiàn)有產(chǎn)品,編制產(chǎn)品型譜,壓縮產(chǎn)品種類,減少低水平重復(fù)開發(fā),快速提高產(chǎn)品成熟度,推進(jìn)產(chǎn)品更新?lián)Q代,使產(chǎn)品有序發(fā)展,可以有效適應(yīng)研究院現(xiàn)階段任務(wù)特點(diǎn),解決發(fā)展中遇到的難題。

北京宇航系統(tǒng)工程研究所作為研究院總體設(shè)計單位之一,在產(chǎn)品化工作中起著技術(shù)頂層牽引的作用。2012年以來,研究所在研究院相關(guān)部門的指導(dǎo)下大力推進(jìn)產(chǎn)品體系建設(shè),開展了產(chǎn)品型譜、產(chǎn)品貨架、環(huán)境與驗收條件統(tǒng)一、典型產(chǎn)品壓縮、通用產(chǎn)品研制等一系列工作。為了在不影響現(xiàn)有繁重型號研制任務(wù)的前提下加快推進(jìn)產(chǎn)品建設(shè),產(chǎn)品化工作一直與型號研制工作并行獨(dú)立開展,導(dǎo)致產(chǎn)品化工作對型號研制的促進(jìn)作用并不明顯。為深入推廣產(chǎn)品化工作成果在型號研制中的應(yīng)用,必須改變現(xiàn)有型號研制模式,使產(chǎn)品化與型號研制工作有機(jī)結(jié)合,構(gòu)建產(chǎn)品研制與型號研制融合的新型研制模式。

一、現(xiàn)有研制模式分析

研究所在系統(tǒng)工程思想方法的指引下,按照總體、分系統(tǒng)及單機(jī)產(chǎn)品的系統(tǒng)架構(gòu)和可行性論證、方案、初樣、試樣與定型的工程階段劃分,通過面向型號的人員設(shè)置、技術(shù)流程和管理流程,構(gòu)建了以型號為主線的研制模式,直接參與了“兩彈一星”、載人航天、探月工程三大里程碑工程,取得了輝煌的成就。

1．人員設(shè)置

研究所的型號項目隊伍由型號管理人員（含市場、計劃、調(diào)度、經(jīng)費(fèi)、質(zhì)量等崗位要素）、設(shè)計師系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)化人員組成,為不同型號安排了相應(yīng)的正副主任設(shè)計師以及設(shè)計人員。

2．技術(shù)流程

型號研制流程一般分為可行性論證、方案、初樣、試樣、定型和批生產(chǎn)及售后服務(wù)階段。

總體設(shè)計人員接收原始的技術(shù)指標(biāo)與使用需求,并對其進(jìn)行分解,同時開展小回路設(shè)計與大回路設(shè)計,提出總體技術(shù)條件,對分系統(tǒng)設(shè)計提出要求。通過策劃與實(shí)施大型地面試驗來驗證設(shè)計指標(biāo)的滿足性,在地面試驗完成的基礎(chǔ)上開展飛行試驗,并在定型過程中補(bǔ)充試驗。

分系統(tǒng)設(shè)計人員接收總體提出的環(huán)境、接口和性能指標(biāo)要求,開展分系統(tǒng)設(shè)計,提出單機(jī)設(shè)計任務(wù)書,策劃并實(shí)施分系統(tǒng)級地面試驗,用以驗證分系統(tǒng)設(shè)計的正確性。

單機(jī)設(shè)計人員接收分系統(tǒng)提出的單機(jī)任務(wù)書,開展新產(chǎn)品研制,通過單機(jī)試驗驗證來評價產(chǎn)品滿足任務(wù)書的情況。

3．管理流程

經(jīng)費(fèi)管理。研究所作為型號總體設(shè)計單位,約90%的經(jīng)濟(jì)收入來源于型號研制撥款。型號研制撥款必須按照型號的研制需求專款專用,上級單位定期對經(jīng)費(fèi)使用情況進(jìn)行審計,要求撥付的經(jīng)費(fèi)只能支持本型號研制,無法用于其它型號或解決單位共性問題。在研制過程中型號經(jīng)費(fèi)大部分用于支持新產(chǎn)品研制和大型地面試驗,在批生產(chǎn)和定型期間大部分用于產(chǎn)品生產(chǎn)。

計劃管理。計劃調(diào)度工作主要是策劃、組織型號全生命周期各項工作的正常開展,確保型號計劃按時完成。具體包括型號策劃擬定、會議組織、設(shè)計文件分發(fā)、產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度跟蹤、總裝過程協(xié)調(diào)、大型地面試驗和飛行試驗組織、資源統(tǒng)籌分配、型號工作總結(jié)等。

質(zhì)量管理。質(zhì)量管理貫穿型號研制的全過程,每個階段都需要編制或修訂質(zhì)量保證大綱,提出具體質(zhì)量要求。在型號研制的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)組織各類評審,如產(chǎn)品方案評審、試驗大綱評審、技術(shù)狀態(tài)變化評審、驗收評審、歸零評審、結(jié)果評審等,同時還組織各種質(zhì)量保證活動,如復(fù)核復(fù)算、舉一反三等。

4．適應(yīng)性分析

傳統(tǒng)的型號研制模式可以最大限度地集中人力、物力和財力,破解早期基礎(chǔ)工業(yè)薄弱所造成的原材料、元器件缺乏以及電子、機(jī)電和機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、工藝水平低的難題,確保每個型號產(chǎn)品與系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計和充分驗證,還可以通過型號研制帶動基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展。

但是,隨著航天型號種類和數(shù)量的不斷增多,原有的型號研制模式越來越不適應(yīng)新形勢發(fā)展的需要。對于定制化、個性化、多品種、小批量的單機(jī)產(chǎn)品,由于其需求的微小差異會帶來技術(shù)狀態(tài)的重大變化,所以給設(shè)計人員造成設(shè)計難度,同時給生產(chǎn)人員在生產(chǎn)組織上制造了極大的麻煩,制約了型號研制生產(chǎn)進(jìn)度,造成研制費(fèi)用的重復(fù)投入和產(chǎn)品質(zhì)量的難以保證。

二、新研制模式設(shè)想

研究院將產(chǎn)品分為系統(tǒng)級、分系統(tǒng)級、子系統(tǒng)級、單機(jī)級、組件級、部件級和元器件（零件）級7個層級。其中系統(tǒng)級對應(yīng)整彈（箭）,分系統(tǒng)級對應(yīng)動力系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等,子系統(tǒng)對應(yīng)分系統(tǒng)下的子系統(tǒng),如測量系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)綜合子系統(tǒng)。

新型研制模式在現(xiàn)有型號階段劃分的基礎(chǔ)上增加了型譜制定階段并面向所有型號,用以制定7層貨架中每層產(chǎn)品的型譜,并作為型號選用的基礎(chǔ)。不僅保留型號現(xiàn)有研制階段劃分,還強(qiáng)調(diào)型號對貨架式產(chǎn)品的優(yōu)先選用,新研產(chǎn)品時按照產(chǎn)品型譜培育通用產(chǎn)品,同時在型號研制中加入產(chǎn)品化會簽以及相應(yīng)評審節(jié)點(diǎn),從而起到約束與監(jiān)督作用。

1．人員設(shè)置

產(chǎn)品隊伍由技術(shù)隊伍與管理隊伍組成。根據(jù)總體設(shè)計部的特點(diǎn),產(chǎn)品技術(shù)隊伍包括少量總體和分系統(tǒng)設(shè)計人員、大量單機(jī)及以下設(shè)計人員。總體人員主要負(fù)責(zé)領(lǐng)域型譜規(guī)劃、環(huán)境條件統(tǒng)一、機(jī)械與電氣接口統(tǒng)一以及總體技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)一等工作,并對型號隊伍貫徹總體技術(shù)指標(biāo)情況進(jìn)行監(jiān)督；分系統(tǒng)人員主要負(fù)責(zé)分系統(tǒng)型譜規(guī)劃、平臺建設(shè)、驗收要求統(tǒng)一等工作,并對型號隊伍對貨架式產(chǎn)品選用、驗收要求統(tǒng)一的執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)督；單機(jī)產(chǎn)品人員主要負(fù)責(zé)單機(jī)型譜規(guī)劃、現(xiàn)有產(chǎn)品優(yōu)化、貨架建設(shè)、新產(chǎn)品開發(fā)等工作,為型號提供產(chǎn)品。

管理隊伍包含計劃、經(jīng)費(fèi)與質(zhì)量保證人員。

2．技術(shù)流程

總體設(shè)計包括制定領(lǐng)域型譜；根據(jù)領(lǐng)域型譜指導(dǎo)新型號開發(fā)；可行性論證與方案論證需滿足產(chǎn)品化要求（按照型譜進(jìn)行研制）；向下級單位提出分系統(tǒng)任務(wù)書及環(huán)境條件,經(jīng)過產(chǎn)品化會簽。

領(lǐng)域型譜由產(chǎn)品隊伍編制；型號系統(tǒng)級設(shè)計文件由型號隊伍編制,產(chǎn)品隊伍負(fù)責(zé)會簽。

分系統(tǒng)設(shè)計包括制定分系統(tǒng)型譜；將型譜向總體推介；按照分系統(tǒng)任務(wù)書及環(huán)境條件開展分系統(tǒng)方案設(shè)計；分系統(tǒng)方案經(jīng)過產(chǎn)品化會簽及評審,滿足產(chǎn)品化要求（按照型譜與任務(wù)書進(jìn)行研制）；根據(jù)下級單機(jī)單位型譜確定是進(jìn)行產(chǎn)品選用還是產(chǎn)品研制,產(chǎn)品選用直接輸出選型任務(wù)書,產(chǎn)品研制則輸出研制任務(wù)書,且任務(wù)書需經(jīng)過產(chǎn)品化會簽。

分系統(tǒng)型譜由產(chǎn)品隊伍編制；型號分系統(tǒng)級設(shè)計文件由型號隊伍編制,產(chǎn)品隊伍負(fù)責(zé)會簽。

單機(jī)設(shè)計包括制定單機(jī)型譜；將型譜向上級單位推介；型譜中產(chǎn)品分2類,一類是已有產(chǎn)品,另一類是規(guī)劃出的產(chǎn)品。型譜中規(guī)劃出的產(chǎn)品又分2類,一類是有明確型號背景的產(chǎn)品,另一類是沒有明確型號背景的產(chǎn)品,前者的規(guī)劃產(chǎn)品依托型號進(jìn)行產(chǎn)品的研制,后者的規(guī)劃產(chǎn)品通過單位優(yōu)化型號成本進(jìn)行產(chǎn)品研制（達(dá)到成熟度2級）。若接到上級單位選型任務(wù)書,則直接進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)；若接到上級單位研制任務(wù)書,則開展產(chǎn)品設(shè)計,并將新研制產(chǎn)品補(bǔ)充到產(chǎn)品型譜。單機(jī)級所有設(shè)計文件均由產(chǎn)品隊伍編制。

產(chǎn)品化會簽是為了保證貫徹型號研制對產(chǎn)品化的要求,切實(shí)實(shí)現(xiàn)型號研制與產(chǎn)品研制模式融合,在技術(shù)流程中增加產(chǎn)品化會簽環(huán)節(jié)。由產(chǎn)品技術(shù)隊伍對研究所承研的關(guān)鍵單機(jī)、子系統(tǒng)、分系統(tǒng)和型號總體論證報告、設(shè)計方案、研制任務(wù)書、設(shè)計圖樣、涉及技術(shù)狀態(tài)變化的更改單進(jìn)行產(chǎn)品化會簽,對設(shè)計/研試文件符合產(chǎn)品化工作要求情況進(jìn)行審查。

3．管理流程

經(jīng)費(fèi)管理。型號經(jīng)費(fèi)的使用原則是,在完成型號研制任務(wù)的同時支撐產(chǎn)品化工作的需求。即在原有型號經(jīng)費(fèi)供型號研制使用的基礎(chǔ)上,有明確型號背景的通用產(chǎn)品依托型號進(jìn)行產(chǎn)品的研制,同時還將一部分經(jīng)費(fèi)撥付產(chǎn)品隊伍,用于一些基礎(chǔ)性產(chǎn)品化工作,如現(xiàn)有產(chǎn)品優(yōu)化、暫無明確型號背景的通用產(chǎn)品預(yù)研。

計劃管理。在原有型號計劃調(diào)度人員的基礎(chǔ)上,針對被多個型號選用的產(chǎn)品和無型號背景的新產(chǎn)品設(shè)立計劃調(diào)度崗位,接收型號的產(chǎn)品齊套計劃,負(fù)責(zé)產(chǎn)品的研制經(jīng)費(fèi)獲取、集中訂貨、全程跟產(chǎn)和產(chǎn)品出入庫管理,并按時交付產(chǎn)品。

質(zhì)量管理。在原有型號質(zhì)量管理人員的基礎(chǔ)上,針對被多個型號選用的產(chǎn)品和無型號背景的新產(chǎn)品設(shè)立質(zhì)量管理崗位,負(fù)責(zé)產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)過程和交付過程中各階段的質(zhì)量管理,如組織方案評審、詳細(xì)設(shè)計評審、工藝評審、物資選用評審、試驗方案評審、成熟度定級評審、組批驗收及問題歸零等工作。同時,型號質(zhì)量管理人員還需對現(xiàn)有型號的技術(shù)評審節(jié)點(diǎn)增加產(chǎn)品化審查要求。

在增加產(chǎn)品化會簽與產(chǎn)品化審查要求后,產(chǎn)品的研制流程如圖1所示。產(chǎn)品的設(shè)計方案不僅需要滿足型號需求,更需要按照產(chǎn)品型譜中已規(guī)劃的發(fā)展路徑制定。產(chǎn)品方案需要經(jīng)過產(chǎn)品技術(shù)隊伍會簽,方案評審與轉(zhuǎn)階段評審需要邀請產(chǎn)品化專家參與,通過這種方式使產(chǎn)品化要求貫穿型號研制始末,以約束設(shè)計人員落實(shí)型號選用和培育通用產(chǎn)品的規(guī)定。

4．適應(yīng)性分析

型號與產(chǎn)品融合研制模式是型號研制縱向管理與產(chǎn)品研制橫向管理的優(yōu)勢結(jié)合,可以增強(qiáng)型號對貨架式產(chǎn)品的選用以及對通用產(chǎn)品研制的支撐,必將極大促進(jìn)型號研制進(jìn)度、利潤以及質(zhì)量。

通過產(chǎn)品化會簽與評審約束型號選用已有產(chǎn)品或培育通用產(chǎn)品。選用已有產(chǎn)品將減少型號單機(jī)研制數(shù)量,加快研制進(jìn)度,保證產(chǎn)品質(zhì)量；培育通用產(chǎn)品將減少未來型號產(chǎn)品的研制數(shù)量,加快新型號研制進(jìn)度。

選用貨架式產(chǎn)品將節(jié)約設(shè)計人員、工藝人員、生產(chǎn)人員以及管理人員的時間,避免低水平開發(fā)占用大量研制經(jīng)費(fèi),進(jìn)而聚焦核心技術(shù),研制性能更優(yōu)、質(zhì)量更高、成本更低的新產(chǎn)品。同時,型號培育通用產(chǎn)品可以解決通用產(chǎn)品目前缺乏研制經(jīng)費(fèi)的現(xiàn)狀。大量使用貨架式產(chǎn)品將使產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)迅速暴露,便于快速提升產(chǎn)品成熟度,形成高可靠產(chǎn)品。

在型號研制模式中融入產(chǎn)品研制模式,對型號縱向管理增加了產(chǎn)品化要求,新研產(chǎn)品所需的流程增長出現(xiàn)設(shè)計方案被產(chǎn)品化會簽退回、不滿足產(chǎn)品化要求評審而中止的情況,導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計周期將延長。但從產(chǎn)品研制的全生命周期來看,如果最終結(jié)果是選用貨架式產(chǎn)品,則產(chǎn)品研制周期縮短；如果還需要新研產(chǎn)品,通過對產(chǎn)品的“三化”設(shè)計,將為其它型號選用產(chǎn)品奠定基礎(chǔ),從長遠(yuǎn)來看還是提升了研制速度和效率。▲