基于“系統架構+貨架產品”的平臺化研制模式建立及實施

/北京航天自動控制研究所

對比北京航天自動控制研究所近7年業務數據可以看出:2017年型號數量較2010年增長近50%,控制系統交付產品數量較2010年上漲68%,任務平均研制周期較2010年壓縮近50%。在不考慮首飛型號占用資源較多的情況下,粗略計算可知:按照現有型號定制型研制模式,設計、生產及工藝人員年均工作量相較2010年增長約250%,人員數量及模式效率的不匹配將給單位的發展帶來較大的質量風險、交付風險及經營風險。此外,為適應未來發展需求,研究所提出在“十三五”期間應形成每年完成10型首飛、100發飛行試驗、1000套控制系統集成交付的能力,按照現有科研生產模式發展及人力資源規劃,到“十三五”末,距離實現“10、100、1000”的能力目標尚有較大差距。

在此情況下,研究所貫徹落實中國航天科技集團有限公司、中國運載火箭技術研究院產品化發展思路,積極推進產品驅動戰略,在產品體系建設、系統架構研究、產品型譜發展等方面取得了一定成果,但研制模式仍然是型號定制型,該研制模式存在2個方面的問題:一是模式效率及效益較低,導致產品研制周期較長,成本較高;二是同類產品未形成規格化、系列化,導致不同型號間產品設計、生產各環節資源重復投入。

在型號數量、科研生產及經濟指標壓力持續增加的形勢下,為解決現有科研模式效率效益低及不同型號間資源重復投入等問題,降低研究所經營風險,實現“10、100、1000”能力目標,根據研究所業務實際,建立了基于“系統架構+貨架產品”的平臺化研制模式,并在新研型號中應用實踐。

一、工作與實踐

以降本增效、解決型號間資源重復投入為出發點,通過制修訂相關辦法及標準,完善相關規章制度及激勵機制,建立相對獨立的產品隊伍,加強各專業聯動,提升設計及管理水平;梳理固化現有控制系統架構及其核心單機,形成并發布“中樞”系列系統架構及“航控”系列核心單機;制定控制系統架構及產品核心標準群,開展產品貨架建設,根據相關規章制度,建立滿足于型號需求的基于功能、性能、質量、成本等多要素多層次的產品貨架;持續推進新產品開發及通用產品成熟度提升;建立面向“系統架構+貨架產品”平臺化研制模式的信息化平臺,實現系統架構及貨架產品可視化展示及架構與單機匹配關系推送,便于用戶選擇及售后跟蹤,為“系統架構+貨架產品”平臺化研制模式的推廣實踐提供基礎支撐。

此外,通過將XX項目行政決策評審納入型號研制流程,實現對新研型號的技術經濟性、系統架構及貨架產品選用等方面決策評審,并對型號研制關鍵過程進行有效監管,確保平臺化研制模式實施落地。

二、實施方案

1.完善體制機制

通過研究制定XX“十三五”產品發展規劃、XX加快推進產品驅動發展的若干意見紅外文件,為基于“系統架構+貨架產品”的平臺化研制模式的建立發展及實施落地提供頂層政策支撐。

梳理產品研發流程和管理要求,將“系統架構+貨架產品”平臺化研制模式落實到程序文件中,優化產品研制、選用、管理,建立包含產品召回、更新、報廢的產品處置機制。

修訂XX貨架管理辦法,豐富擴充產品貨架,將成熟的外協配套產品納入單位貨架,以型號需求及體驗為導向,建立貨架產品準入退出流程和評審機制,發布貨架產品指標及選用說明,健全貨架產品管理機制。制定XX產品型譜管理辦法,規范貨架產品型譜化發展思路,完善通用產品“組批投產+預投”制度,制定XX新產品開發管理辦法,規范新產品立項、檢查、驗收、發布和考核流程,加強新產品立項與產品規劃的對標力度,確保新產品的核心技術和產品所有權在手。

建立項目行政決策評審實施細則,加強控制系統架構及貨架產品選用審查及過程監管。強化產品成本控制機制,將限價開發、成本考核、成本變化控制等工作融入研制流程和考核機制,加快開展型譜產品價格數據收集、談判確定組批投產貨架產品價格,形成產品價格快速測算機制,對產品進行獨立核算,實現產品成本的精準控制,形成搶占市場份額的成本優勢,支撐型號的利潤實現,全面建成面向產品的財務核算體系,實現產品選用及產品研制雙向激勵。

上文從檢驗員的角度對空氣儲罐的定期檢驗過程進行了研究，接下來從使用單位的角度對空氣儲罐在使用過程中的注意事項進行探討，以期杜絕事故的發生，保障生產安全以及人員財產安全。

2.建立組織機構及人才隊伍

成立由研究所一把手擔任組長的產品工程建設領導小組,統一指揮平臺化研制模式組織實施,成立由產品主管所領導為主任的產品工程專家委員會,并下設系統架構專家組和貨架產品專家組等機構,為新型平臺化研制模式的具體執行提供支撐保障,研究所產品工程組織機構,如圖1所示。

圖1 產品工程組織機構

分別建立產品研發、實現、生產、保障和管理隊伍,明確產品副總設計師負責研究所產品規劃和產品體系建設;建設不同類別系統架構和型譜產品的產品研發和實現隊伍,并按需設置產品首席;建設負責集成交付、總成總測等生產過程的產品生產隊伍,培養工藝、檢驗、調試、試驗等生產人員,并按需聘任生產總監;在各科研機構建設產品保障隊伍,負責產品的跟產服務、售后服務及元器件、六性、電氣系統仿真、軟件測試、FPGA測試、電磁兼容測試、試驗技術的研究與實施等產品支持工作;在研究所職能機關和產品相關研究機構按需配置專兼職產品管理人員,研究產品管理制度,開展產品管理活動,產品隊伍結構如圖2所示。

圖2 產品隊伍結構

3.梳理固化控制系統架構

以現有控制系統架構為基礎,規范控制系統體系架構及彈地接口、設備組成和通用級間接口,編寫院/所級接口標準規范,持續推進系統架構及產品核心標準群建設。發布“中樞”系列控制系統架構及“航控”系列核心單機,結合未來型號發展需求,以型譜化發展思路開展新型“中樞”控制系統架構研究,推進“中樞”系統架構上貨架工作,為型號選用提供基礎保障。

4.豐富擴充產品貨架

以做強核心產品、做大通用產品為目標,堅持控制系統自研和外協產品型譜化發展原則,將現有型號產品和非型號產品按照“編型譜、建貨架”的思路進行全面梳理,結合后續型號及市場對產品的需求,依據產品的重要程度將產品劃分為系統核心產品、系統關鍵產品、系統一般產品和型號外重點發展產品4類。按照XX貨架管理辦法和XX型譜管理辦法的要求,針對不同類別的產品進行差異化管理。

以XX型譜新產品開發和關鍵技術攻關項目管理辦法為依據,各產品首席為直接責任人,推進落實新產品立項、審查、結題工作。

梳理各型號配套成熟產品,剝離抽取后擴充到產品貨架中,按照產品功能、性能、質量、成本等方面,以PLC、CPCI、火工品等效器及絕緣電阻測試儀為試點,開展產品不同等級系列化研制,形成高、中、低各產品規格,滿足各型號的差異化需求。

持續推進產品成熟度提升,健全貨架產品準入退出流程和評審機制,堅持成熟度2級及以上產品上貨架,定期更新發布貨架產品目錄及使用說明,滿足不同用戶使用需求。

5.開展信息化平臺建設

6.型號推廣實踐

以豐富的系統架構、貨架產品及信息化平臺為基礎,通過XX項目行政決策評審,實施控制系統架構及貨架產品選用及關鍵過程監管,助力新型平臺化研制模式在新研型號的推廣應用。

三、創新性及亮點

一是發布“中樞”系統架構及“航控”核心單機，實現控制系統架構型譜化發展。

總結梳理現有型號的共性特點,以能夠表征控制系統特征、利于劃分產品系列為前提,兼顧未來型號發展,采用“總線方式+控制方式+組合方式+軟件架構”為區分依據,劃分確定3型“中樞”系統架構及3型“航控”核心單機,并以紅頭文件及現場成果發布會的形式實施發布。此次系統架構總結及發布,標志著研究院控制系統正式步入型譜化發展,也為研究所科研模式的轉型奠定了堅實基礎。

二是創新性提出“八化”工作思路，助推新型研制模式實施。

研究所綜合考慮業務范圍、研制優化、專業發展、軟硬件結合、效率提升等要素,創新性的提出“八化”工作思路,即研制流程規范化、接口定義標準化、指標體系歸集化,系統架構系列化、產品研制型譜化、數學模型通用化、軟件開發重用化、控制算法IP化。通過優化產品研制流程提升產品研制效率,規范及固化各接口標準為后續產品研制提供依據,軟硬件產品去型號化設計為實現產品通用化提供設計基礎,控制算法的硬件實現為產品性能提升帶來新途徑,從而多維度實現系統架構、貨架產品系列化、型譜化發展,助推新型研制模式實施。

三是率先開展通用產品組批投產及控制系統組織型驗收，探索控制系統“去型號化”“去任務化”管理方法。

針對整機級通用產品及模件級產品,率先開展生產任務單和生產過程“去型號化”“去任務化”工作,初步實現了部分通用產品統一訂貨、組批生產、統一驗收、統一交付、統一問題處理。充分分析現有產品驗收模式在組織效率和質量保證2個方面存在的問題,形成控制系統產品組織型驗收模式實施方案,并以第一階段產品(相同要求的產品或者是可以將現有要求合并成相同要求的產品)為試點,探索控制系統“去型號化”“去任務化”管理方法。

四、實踐效果

1.型號研制效率大幅提升

基于“系統架構+貨架產品”的平臺化研制模式已在XX15、XXF等4個新研型號推廣應用,充分驗證了新型研制模式的可行性及正確性。采用新型研制模式以來,在較少的人員投入情況下,上述4個新研型號控制系統研制周期(從系統研制到交付用戶)均縮短至1年以內,研制效率提升100%以上,控制系統研制成本大幅降低。

2.型號間產品化率大幅提升，資源重復投入有效降低

新型研制模式對單機級及模板級產品的型譜化及模塊化發展提出了較高的要求,采用新型研制模式以來,型號間產品化率大幅提升,極大地減少型號間資源重復投入。

一是在型號間產品化率方面,在某武器型號A基礎上,B、C2個型號彈上控制系統產品通用率分別達到59.3%、69.6%,“航控”1號模塊級產品通用率分別達到97.1%、96.4%;在某武器型號D基礎上,E、F2個型號彈上控制系統產品通用率分別達到33.1%、40.8%,“航控”2號模塊級產品通用率分別達到80.0%、90.0%;采用“航控”3號的4個戰術型號中,“航控”3號模塊通用率達到98.3%。

二是在型號間資源重復投入方面,通過開展試點通用產品組批投產及組織型驗收,積累了初步的管理經驗及實踐方法。PLC及CPCI產品已經初步實現了“去型號化”“去任務化”的目標,在降低資源重復投入的基礎上,產品質量及一致性均得到較大提升。