戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品化發(fā)展策略研究

◎中國運載火箭技術(shù)研究院戰(zhàn)術(shù)武器事業(yè)部 王洪波 楊大偉 王麗華 姜開 史若沖

戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品化發(fā)展策略研究

◎中國運載火箭技術(shù)研究院戰(zhàn)術(shù)武器事業(yè)部 王洪波 楊大偉 王麗華 姜開 史若沖

新形勢下各兵種對武器作戰(zhàn)效能需求迫切，而戰(zhàn)術(shù)武器面臨種類繁雜、通用化程度低、研制成本高等多項困境，將產(chǎn)品化創(chuàng)新性地應(yīng)用到戰(zhàn)術(shù)武器發(fā)展中，構(gòu)建導(dǎo)彈艙段、電氣、軟件、總線、結(jié)構(gòu)貨架方案，建立適應(yīng)不同平臺、不同彈徑、不同成本的通用標(biāo)準(zhǔn)體系，形成以模塊化、產(chǎn)品貨架、通用標(biāo)準(zhǔn)為基點，以技術(shù)和管理為主線，圍繞產(chǎn)品重組、流程重組、人員重組的產(chǎn)品科研管理體系，全面推進(jìn)適應(yīng)戰(zhàn)術(shù)武器的產(chǎn)品化發(fā)展策略。

我國戰(zhàn)術(shù)武器經(jīng)過60余年的發(fā)展，在國際戰(zhàn)術(shù)武器領(lǐng)域取得重大優(yōu)勢地位。然而，隨著需求和產(chǎn)品序列的不斷變化，研制形式也在不斷變化，逐漸呈現(xiàn)出型號數(shù)量繁多、產(chǎn)品種類豐富、任務(wù)規(guī)模龐大、新技術(shù)復(fù)雜、研制周期短、型號質(zhì)量高、保障資源困難等突出問題。

如何快速滿足戰(zhàn)術(shù)武器發(fā)展需求，提升戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品的研發(fā)效率及產(chǎn)品綜合效能，成了戰(zhàn)術(shù)武器發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。在戰(zhàn)術(shù)武器發(fā)展過程中推廣產(chǎn)品化工作，可以提高武器裝備的快速批生產(chǎn)能力、測試性/維修性及綜合作戰(zhàn)效能，為戰(zhàn)術(shù)武器研制模式改革和新體系建設(shè)起到重要推動作用。

一、模塊化產(chǎn)品貨架建設(shè)方案

1.導(dǎo)彈艙段模塊化貨架

導(dǎo)彈武器模塊化主要是對戰(zhàn)術(shù)武器進(jìn)行系統(tǒng)級劃分，結(jié)合任務(wù)需求與裝備的功能需求分割為艙段級模塊，如導(dǎo)引頭艙、戰(zhàn)斗部艙、控制艙、動力裝置等，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)與電氣通用化模塊化連接設(shè)計。

經(jīng)過分解和規(guī)范后的模塊可納入戰(zhàn)術(shù)武器模塊庫進(jìn)行統(tǒng)一編制整理。模塊庫主要包含2個方面內(nèi)容:一是體現(xiàn)功能參數(shù)，如控制器件的功能及路數(shù)、發(fā)動機(jī)的推力及比沖等;二是體現(xiàn)各模塊與外界的接口指標(biāo)，包含電氣與結(jié)構(gòu)，如電氣接口路數(shù)及采用的接插件型號、數(shù)據(jù)傳輸類型等，以及結(jié)構(gòu)接口的接口形式與尺寸重量等。

2.電氣系統(tǒng)模塊化貨架

根據(jù)戰(zhàn)術(shù)武器電氣系統(tǒng)功能，模塊化產(chǎn)品將按照系列進(jìn)行劃分。系列化模塊化產(chǎn)品貨架建設(shè)應(yīng)按照總體牽引的思路進(jìn)行，由總體規(guī)定出標(biāo)準(zhǔn)的電氣接口和機(jī)械接口，明確每個產(chǎn)品系列所需要的最低功能配置與最高功能配置，提出模塊系列化設(shè)計要求，由分系統(tǒng)單位完成同一系列不同等級產(chǎn)品的開發(fā)，經(jīng)成熟度驗證試驗后，可以補充到單機(jī)產(chǎn)品貨架。

具體實施路徑是:以模塊化體系架構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以標(biāo)準(zhǔn)模塊為組成單元，以點突破為主，完成專項技術(shù)攻關(guān)，并進(jìn)行系列化擴(kuò)展，逐漸完善通用模塊產(chǎn)品貨架。

3.軟件產(chǎn)品模塊化貨架

軟件系統(tǒng)的開放性、可維護(hù)性、可重用性、高可靠性和高安全性是實現(xiàn)綜合模塊化彈上電氣系統(tǒng)的必要條件。采用開放式體系結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)軟件與硬件隔離，是彈上電氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一。未來，將通過采用標(biāo)準(zhǔn)接口的模塊化軟件設(shè)計，減少軟件重復(fù)開發(fā)，增強軟件的通用性。未來的軟件運行平臺要具備時間和空間分區(qū)，依賴這種軟件運行平臺，系統(tǒng)集成商能夠?qū)鹘y(tǒng)的多個子系統(tǒng)綜合到單一的硬件平臺中，并要求其基礎(chǔ)軟件平臺能夠提供各子系統(tǒng)在時間、空間上的隔離，保證各子系統(tǒng)能夠獨立運行，且實現(xiàn)可靠及時通信。

戰(zhàn)術(shù)武器系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)框架模塊化設(shè)計、仿真系統(tǒng)軟件模塊化設(shè)計和諸元管理軟件通用化設(shè)計等可以成為軟件模塊貨架化建設(shè)的重點。

4.總線通用協(xié)議貨架

現(xiàn)有戰(zhàn)術(shù)武器的總線設(shè)計多采用分層架構(gòu)，即“中低速總線+高速接口”的設(shè)計方案。彈上總線分為控制總線和數(shù)據(jù)總線2個部分。其中，控制總線采用低速總線，實時完成導(dǎo)彈的控制、測量等任務(wù);數(shù)據(jù)總線采用高速接口，實現(xiàn)彈上大容量數(shù)據(jù)的交換、處理和傳輸。由于各型號采用的總線不同、總線協(xié)議各異，導(dǎo)致信息傳輸體制設(shè)計復(fù)雜，增加了通信系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜度。

未來，戰(zhàn)術(shù)武器電氣系統(tǒng)將面臨數(shù)據(jù)鏈、圖像處理等高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅邆漭^強的數(shù)據(jù)傳輸能力和擴(kuò)展能力。為了簡化通信系統(tǒng)傳輸體制、提高通用性和可擴(kuò)展性，可以采用單一總線，進(jìn)行總線通用協(xié)議研究。

5.結(jié)構(gòu)產(chǎn)品模塊化貨架

傳統(tǒng)的導(dǎo)彈設(shè)計過程中，針對型號特定要求，主要的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品均采用定制化設(shè)計、生產(chǎn)的模式。這種模式帶來了設(shè)計工作繁重、試驗重復(fù)浪費、生產(chǎn)組織困難等問題，為了加快戰(zhàn)術(shù)武器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計速度，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，需要開展彈上典型結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品化研究工作。

結(jié)構(gòu)產(chǎn)品化體系建設(shè)的工作思路是:從分析結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的功能和特點出發(fā)，通過識別結(jié)構(gòu)件的關(guān)鍵參數(shù)，建立產(chǎn)品貨架。

二、通用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展方案

在貨架建設(shè)基礎(chǔ)上，積累大量設(shè)計經(jīng)驗，形成可用于不同彈徑、不同平臺、不同成本要求的各類型戰(zhàn)術(shù)武器通用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，逐步建立通用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)庫，從管理角度對產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行綜合約束，使產(chǎn)品設(shè)計的各個環(huán)節(jié)都能做到有章可循、有法可依，提升武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。

1.模塊化導(dǎo)彈武器標(biāo)準(zhǔn)

針對某一任務(wù)或目標(biāo)研制的導(dǎo)彈，定制性強、設(shè)計工作量較大、研發(fā)費用較高。在此背景下，開展模塊化導(dǎo)彈研究已經(jīng)成為一種有效的提升手段。目前開展的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈系列化設(shè)計，按照直徑、發(fā)射平臺、彈道等形成系列化設(shè)計。

在未來戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品化推進(jìn)過程中，可依據(jù)導(dǎo)彈的幾何尺寸、發(fā)射平臺、彈道形式為約束條件，通過分系統(tǒng)模塊化、零部件通用化來實現(xiàn)導(dǎo)彈系統(tǒng)整體性能的優(yōu)化。在此過程中，將制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)約束經(jīng)分解的模塊和通用的部件，為后續(xù)戰(zhàn)術(shù)武器模塊化貨架建設(shè)提供指導(dǎo)。

2.通用化導(dǎo)彈武器標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)對戰(zhàn)術(shù)武器在研、在役以及未來型號的梳理，三軍通用化武器系統(tǒng)在現(xiàn)階段仍有許多困難，通過研究多平臺公共性的技術(shù)成果、通用性的零部件來實現(xiàn)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的集成，同時歸納同一發(fā)射平臺的共性問題，實現(xiàn)同一發(fā)射平臺導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的通用化。

通用化導(dǎo)彈武器標(biāo)準(zhǔn)研究將以現(xiàn)有型號研制為基礎(chǔ)，重點從武器系統(tǒng)與發(fā)射平臺接口統(tǒng)一、武器系統(tǒng)地面設(shè)備優(yōu)化、彈頭與彈體接口統(tǒng)一、發(fā)動機(jī)系列化研究等方面著手，研究制定標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計指導(dǎo)文件，為后續(xù)發(fā)展提供指導(dǎo)。

3.電氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

隨著戰(zhàn)術(shù)武器彈上電氣系統(tǒng)集成化水平的提高，系統(tǒng)組成模塊間的電磁兼容性、熱設(shè)計等問題隨之而來，因此后續(xù)將針對這些問題開展相應(yīng)的規(guī)范制定，包括模塊化的戰(zhàn)術(shù)武器電磁兼容設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、基于模塊化的戰(zhàn)術(shù)武器結(jié)構(gòu)熱設(shè)計等。在此基礎(chǔ)上，還將開展戰(zhàn)術(shù)武器彈上電氣系統(tǒng)通用模塊系列化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、通用電氣接口設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、通用總線設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等的關(guān)聯(lián)工作，加快推動戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品化的進(jìn)程。

4.軟件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

戰(zhàn)術(shù)武器軟件系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)接口的模塊化軟件設(shè)計思路，減少軟件重復(fù)開發(fā)，增強軟件的通用性，通過系統(tǒng)級/體系級的需求分析、頂層構(gòu)架設(shè)計，制定規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，約束所有軟件，在標(biāo)準(zhǔn)中明確軟件基礎(chǔ)框架，建立軟件模塊貨架，形成軟件產(chǎn)品樹，如任務(wù)規(guī)劃軟件可從接口、開發(fā)模板、通信機(jī)制、開發(fā)方案、集成方案等方面形成任務(wù)規(guī)劃軟件標(biāo)準(zhǔn)，對任務(wù)規(guī)劃軟件基礎(chǔ)框架進(jìn)行約束，為不同軍兵種、不同平臺導(dǎo)彈提供同一任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)框架。

5.統(tǒng)一環(huán)境條件標(biāo)準(zhǔn)

對在研、在役戰(zhàn)術(shù)武器型號的運輸環(huán)境和飛行振動環(huán)境開展地面試驗數(shù)據(jù)和飛行遙測數(shù)據(jù)梳理與統(tǒng)計分析，建立運輸統(tǒng)一環(huán)境條件。同時與“十二五”期間初步建立的典型艙段飛行振動統(tǒng)一環(huán)境試驗條件對比分析，完善典型艙段飛行振動統(tǒng)一環(huán)境試驗條件，建立相應(yīng)的統(tǒng)一環(huán)境條件標(biāo)準(zhǔn)。

6.地面產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

長久以來，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈吊具多采取“一型彈一型吊具”的設(shè)計和生產(chǎn)模式，造成吊具設(shè)計差異大，方案不統(tǒng)一，設(shè)計成本高。開展吊具產(chǎn)品化發(fā)展研究，總結(jié)各型吊具在設(shè)計和使用中存在的共性，對吊具進(jìn)行分檔化、系列化，形成了吊具型譜圖和統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

三、產(chǎn)品化發(fā)展策略

1.頂層策劃

戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品化工作以面向產(chǎn)品為基本原則，推動產(chǎn)品化工作必須明確當(dāng)前以及未來戰(zhàn)術(shù)武器的發(fā)展需求，從不同專業(yè)、不同角度出發(fā)，做出頂層策劃，制定詳細(xì)而完備的實施方案。

2.點式突破

一是制定模塊化導(dǎo)彈計劃。模塊化導(dǎo)彈計劃應(yīng)重點從2個方面入手:

一方面是模塊化設(shè)計和生產(chǎn)。戰(zhàn)術(shù)武器的模塊化包含總體架構(gòu)、模塊單元以及系統(tǒng)組合化設(shè)計，戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品化發(fā)展要針對這3點綜合發(fā)揮各種技術(shù)力量，以典型的演示驗證項目或預(yù)研項目為支撐，開展先行研究工作。另一方面是適應(yīng)模塊化技術(shù)管理。建立“小而精”的研發(fā)個體，在基于模塊統(tǒng)一接口界面的條件下，減小管理規(guī)模和環(huán)節(jié)，簡化各設(shè)計單位之間的設(shè)計信息流，在企業(yè)自身領(lǐng)域提高對管理方法的針對性研究和應(yīng)用。

二是建立戰(zhàn)術(shù)武器通用產(chǎn)品貨架。戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品化的發(fā)展要以通用產(chǎn)品貨架為重要切入點，通過產(chǎn)品體系建設(shè)解決傳統(tǒng)研制模式的不足;通過構(gòu)建通用產(chǎn)品體系，實現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品的通用化和系列化。

初期階段采取繼承和提升的措施，在原有的武器系統(tǒng)體系架構(gòu)基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)設(shè)備或單機(jī)進(jìn)行升級，新增構(gòu)架方案，實現(xiàn)新系統(tǒng)對老系統(tǒng)的接口、功能覆蓋。中期和后期階段應(yīng)以武器系統(tǒng)模塊為基本組成單元進(jìn)行產(chǎn)品重組，以模塊代替設(shè)備或單機(jī)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的武器系統(tǒng)架構(gòu)，實現(xiàn)武器系統(tǒng)快速重組和基本功能單元的快速替代、升級。

通用架構(gòu)和產(chǎn)品重組的全過程應(yīng)以滿足未來武器系統(tǒng)需求為根本出發(fā)點，兼顧對現(xiàn)有武器的功能兼容，立足關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計通用性較強的自主研發(fā)產(chǎn)品，并按成熟度管理規(guī)定進(jìn)行成熟度提升。自主研發(fā)產(chǎn)品可供型號選用但不依托型號，完全走技術(shù)牽引型號的產(chǎn)品化路線。

三是建立通用標(biāo)準(zhǔn)庫。標(biāo)準(zhǔn)庫是未來產(chǎn)品設(shè)計的源泉，在未來較長一段時間內(nèi)，戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品化工作應(yīng)采取統(tǒng)籌規(guī)劃、總結(jié)經(jīng)驗、共性提煉、形成標(biāo)準(zhǔn)的模式，開展戰(zhàn)術(shù)武器標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，并初步形成以通用化設(shè)計為核心的體系架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并在此基礎(chǔ)上不斷升級和改進(jìn)。

3.主線發(fā)展

以型號牽引為主線的企業(yè)發(fā)展到一定階段后，必將面臨發(fā)展后勁不足等問題。未來產(chǎn)品化發(fā)展應(yīng)充分借鑒經(jīng)驗，從技術(shù)牽引和產(chǎn)品開發(fā)兩條主線推進(jìn)。

一是技術(shù)牽引主線。技術(shù)開發(fā)要求建立獨立于型號研制的組織機(jī)構(gòu)，專注于對戰(zhàn)術(shù)武器基礎(chǔ)技術(shù)研究、應(yīng)用以及專項驗證，始終把握國際上最先進(jìn)的技術(shù)，努力進(jìn)行跨專業(yè)和跨領(lǐng)域研究，實現(xiàn)新技術(shù)在產(chǎn)品上的應(yīng)用，構(gòu)建出通用的技術(shù)貨架，為型號開發(fā)提供技術(shù)支撐。

二是產(chǎn)品開發(fā)主線。產(chǎn)品開發(fā)主線是繼承原有產(chǎn)品研發(fā)模式，以型號研制為核心，確保各類型號產(chǎn)品的成功、成熟以及批生產(chǎn)。產(chǎn)品開發(fā)主線要充分借鑒和吸納技術(shù)開發(fā)所取得的成果，利用技術(shù)貨架、產(chǎn)品貨架進(jìn)行組合化設(shè)計，為滿足用戶需求而從多角度出發(fā)，進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計。

4.全面推進(jìn)

全面推進(jìn)產(chǎn)品化工作，完善產(chǎn)品管理，建成與型號科研生產(chǎn)體系協(xié)調(diào)匹配的產(chǎn)品科研生產(chǎn)體系，促進(jìn)科研生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型。按照“統(tǒng)籌策劃，分級負(fù)責(zé);先梳理，后規(guī)劃”的思路開展型譜建設(shè)，發(fā)揮型譜在產(chǎn)品化工作中的龍頭和牽引作用;按照“以成熟度提升為主線，以系統(tǒng)(分系統(tǒng))和單機(jī)級產(chǎn)品為重點，以貨架為型號與產(chǎn)品的橋梁，逐步建立采購—生產(chǎn)管理模式”的思路開展產(chǎn)品管理，促進(jìn)產(chǎn)品走向市場;按照“先試點機(jī)制，逐步改變體制;先期以行政推進(jìn)為主，最終以利益導(dǎo)向為主，逐步建立四個面向”的思路開展保障體系建設(shè);按照“系統(tǒng)策劃，急用先行，試點推進(jìn)，逐步完善”的思路開展產(chǎn)品化標(biāo)準(zhǔn)制度體系建設(shè)。

四、實踐效果

1.建立戰(zhàn)術(shù)型譜

對戰(zhàn)術(shù)武器在研、在役及未來型號的型譜進(jìn)行梳理。按照導(dǎo)彈的彈徑，將導(dǎo)彈劃分為多個直徑系列產(chǎn)品;按照發(fā)射平臺，劃分為陸基、海基、空基3個系列;按照彈道形式，劃分為彈道式、彈道再入機(jī)動式、滑翔機(jī)動式和助推滑翔式導(dǎo)彈。

2.建立戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品樹

全面梳理了戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品，完成了各型號、各分系統(tǒng)的產(chǎn)品統(tǒng)一和歸類，形成基于測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、姿控動力系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、彈頭系統(tǒng)、模塊化通用產(chǎn)品的戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品樹。

3.建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)制度體系

按照“系統(tǒng)策劃，急用先行，試點推進(jìn)，逐步完善”的思路，先完成產(chǎn)品化標(biāo)準(zhǔn)制度體系框架和部分急需的標(biāo)準(zhǔn)制度。目前，研究院已經(jīng)完成產(chǎn)品化標(biāo)準(zhǔn)制度體系框架以及基于通用模塊的機(jī)械、電氣、總線、監(jiān)測等6項標(biāo)準(zhǔn)的編制。

4.軟件產(chǎn)品化建設(shè)

戰(zhàn)術(shù)武器軟件產(chǎn)品化工作的重點是:從軟件開發(fā)平臺、軟件架構(gòu)、共用組件庫3個層次開展軟件產(chǎn)品化工作。同時，制定軟件產(chǎn)品化工作指導(dǎo)性意見，將軟件工程化與產(chǎn)品化結(jié)合起來，并納入成熟化、貨架化、市場化的要素，指導(dǎo)全院開展軟件產(chǎn)品化工作。

5.貨架建設(shè)

近十年來，研究院大力推動戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品貨架建設(shè)，各廠所也開展了大量的實效性工作，初步建立了火工品貨架、結(jié)構(gòu)產(chǎn)品貨架、遙測系統(tǒng)“兩器”貨架、彈頭產(chǎn)品貨架、發(fā)射平臺產(chǎn)品貨架以及其它分系統(tǒng)單機(jī)產(chǎn)品貨架。

6.通用設(shè)備艙及演示驗證型號

按照“頂層策劃、總體設(shè)計;樣機(jī)牽引、形成平臺;固化成果、形成規(guī)范;總體牽引、推動建設(shè)”的工作思路，開展了以“基于OpenVPX標(biāo)準(zhǔn)、模塊化和開放式電氣系統(tǒng)架構(gòu)、結(jié)構(gòu)電氣一體化設(shè)計”為特點的通用設(shè)備艙原理樣機(jī)的設(shè)計、生產(chǎn)及部分試驗驗證工作，并成功將產(chǎn)品化成果應(yīng)用到某演示驗證型號項目中。

戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品化發(fā)展形成以“點”帶“線”、以“線”帶“面”、螺旋漸進(jìn)、全面推廣式的發(fā)展態(tài)勢，必將成為未來戰(zhàn)術(shù)武器產(chǎn)品化發(fā)展的主旋律，對推進(jìn)與型號科研生產(chǎn)體系協(xié)調(diào)匹配的產(chǎn)品科研生產(chǎn)體系的建成和科研生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型起到關(guān)鍵作用，在未來戰(zhàn)術(shù)武器研制開發(fā)中具有重要的指導(dǎo)意義。