火工品產品化與成本控制探討

孫泉、陳云波、陳勇、施廷杰、尹鑫 /四川航天川南火工技術有限公司

當前我國航天裝備的發展已進入戰略轉型期，軍民融合、競爭性采購已成為新常態，企業面臨更多競爭對手的挑戰，產品成本控制已成為企業核心競爭力的重要體現。然而，航天火工品的高價格一直為用戶所在意，究其原因主要是企業遵循“型號牽引產品發展”科研生產模式下的產品高成本所致。具體表現為：一是研制成本高。由于早期企業受型號定制及對火工品“三化”設計認知不足，產生了很多結構類似、功能相近的產品，在型號研制過程中做了大量重復性設計和試驗工作，極大地增加了產品研制成本和研制周期。二是生產成本高。企業受其工藝水平和制造能力限制，產品裝配以手工操作為主，極大地增加了產品生產成本。三是驗收成本高。由于各型號驗收要求不統一，使得同一批產品面向不同型號應用時均需再次驗收，極大地增加了產品驗收成本。產品的“三高”成本造成了產品的高價格，已開始制約企業的可持續發展。因此，迫切需要轉變科研生產模式，加強產品成本控制，提升企業的核心競爭力。四川航天川南火工技術有限公司推行火工品產品化，實現向“基于專業產品發展為主的型號系統集成”的新模式轉型，加強產品研制、生產和驗收過程的成本控制，是降低產品成本的行之有效的途徑。

一、總體思路

推行航天火工品產品化，通過構建火工品產品貨架體系，減少產品種類并實現產品貨架選用，以降低產品研制成本；通過提升火工品產品實現過程自動化水平，提高產品研制生產效率，以降低產品生產成本；通過促進火工品產品驗收要求統一，減少同批產品面向不同型號時重復驗收的數量，以降低產品驗收成本；最終實現產品成本控制，助力企業核心競爭力不斷提升。

二、研究內容及實現途徑

1.構建航天火工品產品貨架體系

構建航天火工品產品貨架體系，減少產品種類并實現產品貨架選用，是降低產品研制成本的重要舉措。航天火工品產品貨架體系構建包括產品型譜建設、型譜產品設計和開發、產品目錄建設和目錄產品應用4 個方面的內容，如圖1 所示。

圖1 火工品貨架產品體系架構

（1）產品型譜建設

火工品產品型譜應遵循“總結過去、支撐現在、引領未來”的基本原則建立。一方面，應注重與總體單位協同共建，確保應用需求與型譜規劃的統一性；另一方面，應注重產品型譜規劃的科學性，可從3 個層面統籌規劃。

一是單機型譜化。對于上/下級接口能夠統一的產品，可基于產品技術發展趨勢分析進行標準化設計，形成單機級型譜產品，如用于非電傳爆系統的起爆器，可對其輸入端電器接口和輸出端螺紋接口及輸出能量進行統型，形成標準起爆器。

二是組件模塊化。由于總體接口的特殊需求，對于上/下級接口無法統一的產品，可將其內裝部/組件進行模塊化設計，形成組件級型譜產品，并通過組合化設計滿足各種使用需求，如非電傳爆組件，由于型號任務需求不同，其傳爆路數和工作終端往往不同，無法形成單機級型譜產品，但其內裝的各型歧管、各類輸出接頭均可通過模塊化設計，形成標準歧管和標準輸出接頭。

三是零件標準化。在單機型譜化和組件模塊化的同時，應充分考慮其組成零件的標準化設計，形成零件級型譜產品，如雷管管殼、膜片等，直接以標準件形式發布，供產品設計選用。

（2）型譜產品設計和開發

根據航天火工品研制特點和應用實際，將火工品型譜產品提升為貨架產品，可劃分為2 個階段：一是型譜產品經產品設計、開發，完成了設計驗證檢驗，且經過地面鑒定量級考核，產品成熟度達到2 級及以上，成為型譜可推廣產品面向用戶選用的階段；二是型譜可推廣產品經產品再設計、再開發，完成產品技術狀態固化和狀態鑒定審查，產品成熟度達到5 級及以上，成為貨架產品供用戶優先選用的階段?；鸸て沸妥V產品提升為貨架產品的活動流程如圖2 所示。

圖2 型譜產品貨架化活動流程圖

（3）產品目錄建設

將產品成熟度達到2 級及以上的型譜產品按照航天火工品類別匯總成冊，構建《航天火工品選用目錄》供用戶選用；同時，應建立選用目錄的進出機制，對目錄進行動態管理。

（4）目錄產品應用

一方面，建立目錄產品選用機制。在型號研制過程中，優先選用貨架產品；貨架產品無法滿足需求的，選擇型譜推廣產品。嚴格控制目錄外產品選用，超目錄產品選用須辦理審批手續。另一方面，建立目錄產品應用反饋機制。總體單位定期反饋目錄產品型號的應用情況，單機設計生產單位根據反饋結果對產品型譜和目錄進行更新維護，以確保產品技術先進性和型號適用性。

在產品貨架體系構建的基礎上，新型號研制、新產品設計時可直接選用貨架產品或型譜產品，避免很多不必要的重復性工作，極大地縮短產品研制周期，降低產品研制、生產成本。以某非電傳爆系統為例，按照設計標準要求，產品各引/傳爆環節、對外接口和邊界驗證等研制項目至少有9 項，通過組件級產品模塊化設計和系統層面組合化設計，新產品研制試驗項目僅需開展對外接口和邊界驗證，可將至少2 項產品研制周期縮短1 個月以上，產品研制成本降低30%以上。

2.提升產品實現過程水平

提升航天火工品產品設計、生產、試驗等實現過程水平，提高產品研制生產效率，是降低產品研制、生產成本的重要舉措，可從以下3 個方面開展工作。

一是加強設計仿真能力建設。改變傳統的航天火工品不計成本的“畫+打”設計模式，通過仿真分析手段，獲取產品性能指標的變化規律，在此基礎上通過少量研制試驗加以驗證，確定產品技術狀態，這樣才能夠有效縮短研制周期，降低產品研制成本。以某型切割分離裝置研制為例，通常情況需要10 個以上子樣用于產品分離指標摸底，引入仿真計算與分析，可以將試驗數量減少至3 ～5 個子樣即可，有效節約了產品前期摸底試驗成本。

二是加強生產線建設。在標準崗位劃分的基礎上，實現主要崗位和關鍵、核心崗位的自動化，建立自動化生產單元，最終通過對生產單元的柔性組合，形成各類產品的自動化生產線。通過數字化、自動化生產線建設，最大程度地消除手工操作工序、減少人力資源消耗、提高產品生產效率，降低產品生產成本。

三是推進集中訂貨、組批投產和統一驗收工作。打破現有“誰家訂貨誰家驗收”的供貨模式，用戶方統籌分析未來一定時期內的產品需求后向生產廠家集中訂貨，生產方則根據各方用戶獲得產品可預見的用戶需求進行組批投產，供需雙方共同協商推動跨型號產品組批統一驗收。以某型起爆器為例，按照技術文件要求，驗收數量一般為批量的10%（不少于30 發），對于分批次交付5個20 發和一次交付1 個100 發，其驗收數量不同，前者累計需要驗收150 發，而后者僅需驗收30 發；通過組批投產、統一驗收，有效提高了產品交付、驗收效率，減少了人力、物力資源消耗，降低了產品生產成本。

3.促進航天火工品產品驗收要求統一

促進航天火工品產品驗收要求統一，減少同批產品面向不同型號時重復驗收數量，是降低產品驗收成本的重要舉措。一方面，協同用戶開展各型號航天火工品環境條件統一化研究，構建各型號通用的環境條件和試驗要求，并積極開展貨架產品的環境適應性驗證，以確保貨架產品對各型號的適用性。另一方面，協同用戶達成一致意見，即貨架產品新型號選用時，可通過補充鑒定試驗來驗證產品對新型號環境的適應性；通過型號補充鑒定試驗后，貨架產品按自身產品規范進行產品質量一致性檢驗和交付。以某型起爆器為例，統一環境條件后同一批產品面向2 個型號使用時，可以僅按照通用技術文件驗收1 次，這樣驗收數量可減少約30 發，驗收成本可節約數十萬元。

三、取得的成果

1.產品貨架建設方面

公司協同總體單位制定了《航天火工品共建型譜》和《火工裝置選用目錄》，并形成5 型標準點火器/起爆器、9 型爆炸螺栓的單機級型譜產品，形成15 種標準非電歧管、9 種標準非電輸出接頭的組件級型譜產品，形成管殼和膜片標準零件，基本能夠滿足用戶對上述類別產品的使用需求，不需要再單獨研制新品，產品自身也不產生研制費用。據統計，目前公司非電傳爆系統類產品的研制周期可縮短1 ～2 個月，研制成本降低了30%以上。

2.產品生產線建設方面

公司建成了起爆器裝壓藥中心、電發火頭、固體小火箭、非電傳爆系統等4 條典型產品裝配數字化生產線，相應產品生產能力均大幅提升，生產成本明顯降低，保障了型號應用需求。據統計，公司起爆器裝壓藥中心運行以來，參與裝壓藥環節的生產人員由5 人減少至3 人，生產效率由800份/班提升至1000 份/班，生產成本降低了15%以上；電發火頭生產單套設備的生產效率由6 名操作者數萬發/年提高至3 名操作者數十萬發/年，減員50%，生產效率提升300%，生產成本降低50%以上。

3.產品統一驗收要求方面

一方面，公司協助總體單位制定了《火工品系統研制試驗要求》，新配套的貨架產品按其規定的通用環境條件驗收合格后均可用于各型號使用，消除了同一批產品面向不同型號應用時需再次驗收的情況，尤其對于小批量的產品而言，驗收成本大幅降低。另一方面，公司協同總體單位某型號制定索類火工品的驗收降本方案，采用通用的、低成本的“圓柱試驗件”方案取代以往的個性化、高價格的“平板試驗件”驗收方案，產品生產周期縮短1 個月以上，每批次產品的驗收成本可節約數十萬元以上。