適應去任務化組批投產的箭上電纜網研產模式研究與實踐

◎北京航天自動控制研究所 韓峰 孫岳 趙樂

適應去任務化組批投產的箭上電纜網研產模式研究與實踐

◎北京航天自動控制研究所 韓峰 孫岳 趙樂

介紹了CZ-3A系列運載火箭控制系統，為適應去任務化和組批投產的研制要求、滿足連續高強密度研制發射任務的“新常態”，從系統工程角度出發，深入尋找研制短線及瓶頸，積極探索管理模式轉型，實現了箭上電纜網的去任務化和組批投產研產模式轉變，極大提高了產品研產效率，有效保障了型號產品研制交付進度。

CZ-3A系列火箭經歷了2輪高密度發射，共計完成了近50發的發射研制任務，在高密度發射的趨勢下拓展了相關的快速研制和管理流程，使除箭上電纜網以外的各單機產品實現了20發次以上的單批投產交付能力，有效地保障了產品技術狀態一致性、工藝狀態一致性，合理地控制了產品成本并縮短了投產在制和庫存周期，取得了良好的經濟效益。

但在傳統的配套產品研產模式中，箭上配套單機電子設備由于具備通用性和互換性，故除電纜網以外均已實現了組批投產。箭上電纜網產品由于受衛星接口、火箭箭體結構構型、當發任務要求引起的線路變化的影響，以往只能夠采用總體要求逐一明確單發箭上電纜網圖紙狀態及生產的管理方法，這一方法當前已不能滿足高強密度和百發批產任務的需求。

為 圓 滿 完 成 2015～2020 年以及后續逐漸常態化的高強密度連續研制發射任務，首先就要突破現有箭上電纜網目前的研產模式。通過研產模式的轉變來解決設計、生產環節的瓶頸，提高公有資源的利用率，提前策劃、組批排產，提高箭上電纜網產品的研制、生產效率，保障產品設計、工藝技術狀態穩定和產品控制的一致性。

一、工作思路與方案

1.總體思路

針對CZ-3A系列運載火箭前期高密度發射時總結的任務特點和管理方式，結合控制系統箭上電纜網的研制特點和研產模式，綜合項目優勢和任務適應性，嘗試通過多構型、多狀態的技術狀態梳理與控制、系統線路統一化設計、分支結構最大包絡分析、電纜網分類組批投產研產模式轉型以及測試性設計改進等工作，實現箭上電纜網的統一構型及組批投產控制管理模式，提高箭上電纜網的設計、投產、交付效率，進而保障CZ-3A系列運載火箭后續高強密度發射的任務需求。

電纜網統一構型的目的在于解決高密度發射期箭上電纜網技術狀態多、研制周期緊的設計生產問題。在產品技術狀態相對穩定的情況下，既可以保證箭上電纜網設計圖紙的正確性、技術狀態的一致性，又減少設計、生產、工藝控制過程中的重復工作和歸檔、檢驗等環節，縮短箭上電纜網產品的研制、生產周期，為系統提供質量可靠、交付及時、狀態可控的產品。

2.實施方案

一是技術狀態梳理與控制。

首先，通過梳理箭上電纜網的火箭構型狀態(包含CZ-3A構 型2型、CZ-3B構 型3型、CZ-3C構型2型，共計7種構型和技術狀態的產品集)、清理總體結構限制的星箭接口狀態(包含多達8種衛星接口線路要求)、整合系統線路設計(包含系統冗余構型、助推器構型等)，對梳理出的設計狀態、總體要求、系統構型進行歸類和整合，用于系統線路統一化設計改進和分支結構最大包絡分析，為電纜網統一狀態后的組批投產要求提供必要的技術基礎支撐。

二是系統線路統一化設計。

由于研制年代不同，CZ-3A系列運載火箭各構型在線路設計上未實現通用化設計，CZ-3A系列控制系統箭上電纜網多種構型電纜共計180根，為高密度發射條件下的產品配套及問題查找帶來較大影響。

控制系統線路設計采用系列化的設計思想，以現有最大的構型CZ-3B火箭為基礎進行了線路分析，對比了3種構型火箭控制系統的差異，采用最大包絡的方法和走線分區布置的方案，針對3種基本構型火箭同步開展了線路設計規劃，建立了系列化的系統線路拓撲結構，使系列火箭箭上電纜網線路的通用化程度達到85%以上，箭上電纜網電纜總數量減至94根，為實現箭上電纜網組批投產奠定了堅實的技術基礎。

三是分支結構最大包絡分析。

協調統一全箭各狀態分支長度要求，以CZ-3B構型G3狀態為基礎，實現各級主干分支電纜長度、狀態一致;整合星箭接口分支線路要求，統一各自任務構型下的最大包絡狀態，產品狀態由8種整合為4種;整合整流罩拋罩分支線路要求，將原有5個狀態的分支統一為3種構型分支;整合I、II、III級和助推級的控制系統主干分支電纜的8種、12個狀態的產品等，使CZ-3B、CZ-3C等不同構型的相同級段主干分支電纜拓撲結構與分支長度盡量保持一致，為實現組批投產搭建了清晰的產品架構。

四是基于統一化設計的電纜網分類組批投產管理。

控制系統根據型號3年滾動計劃中的任務基本狀態，通過執行任務的火箭構型、發射的有效載荷類型不同，對箭上電纜網進行狀態分類。對任務要求、技術狀態、有效載荷相近的項目，實施電纜網組批投產管理。通過對生產單位明確組批投產包含的具體發次及各狀態數量，下發涵蓋全部狀態的整批組電纜網明細表及電纜圖紙;通過下發對應火箭各狀態的電纜網明細表來明確生產任務;如遇單發設計要求變更，可通過技術通知單明確個別分支的變更內容。減少了大量設計、歸檔和生產、工藝過程控制及檢驗等環節的重復性工作，有效的提高了設計、生產及交付效率。

生產單位根據生產計劃和設計要求，按狀態集中組織開展箭上電纜網的生產工作，并根據計劃節點進行驗收交付工作。系統在驗收完成后，依照不同任務要求對驗收的電纜網產品進行型號任務配套管理，明確相應配套關系、開展控制系統綜合試驗驗證并依照型號配套要求進行產品交付。

五是電纜網測試性設計改進。

針對箭上單機產品批組間的技術狀態變化，對箭上電纜網進行適應性修改，通過對電纜網線路的調整使其能夠兼容適應新老2個狀態產品，從而減少了電纜網的技術狀態與不同狀態單機產品的匹配性限制，減少了測試狀態。

二、效果與后續思路

1.實踐效果

控制系統已于2013年開始策劃啟動并逐步實施了箭上電纜網統一化設計、組批投產控制管理模式轉型。通過連續3年的不斷管理過程完善、生產模式轉變，已使箭上電纜網具備了年10發以上當量的組批投產能力，同時不同組批之間互不干涉，具備多組批、滾動生產的流水線式的研制、生產管理能力。

至今，控制系統已累計下達了4個組批電纜網的投產計劃，目前正在按計劃節點有序交付，通過上述組批投產計劃的下達，實現了一次下圖、多狀態多發次箭上電纜網同時生產的管理模式，降低了設計、生產、檢驗環節的出錯概率，縮短62.5%的研產周期。有效地保障了CZ-3A系列運載火箭高強密度發射、研制計劃的順利開展，為運載火箭“百發批產”計劃的順利實施奠定了基礎。

2.后續思路

該項目的研究成果可以在CZ-2C、YZ系列等有組批投產及去任務化研制模式轉型需求的型號內推廣應用，可以實現提前策劃和保障設計資源，也有利于生產廠的合理排產，有效保障生產資源，有效控制產品成本，取得良好的社會和經濟效益。