我國載人航天器項目管理技術發展

尚志 連宇 崔彪

(1 中國航天科技集團有限公司，北京 100048)(2 中國空間技術研究院，北京 100094) (3 北京空間科技信息研究所，北京 100094)

載人航天工程，是我國航天領域規模最大、系統最復雜、可靠性和安全性要求最高的一項跨世紀國家重點工程，代表著國家的綜合國力和科技實力，是航天強國的標志性工程。載人航天器系統作為航天員進出空間、在軌生活工作的載體，是工程立項之初確定的主要系統之一，處于工程大系統的核心位置，其科研管理的發展歷程體現了整個工程管理的基本要求和特點規律。

30年來，在載人航天器系統的研制和建設中，廣大科研管理人員以錢學森系統工程理論為指導，勇于創新、大膽實踐，將現代項目管理理念和方法與型號研制的具體實踐相結合，探索形成了具有較強的系統性、創新性和實用性的中國特色載人航天工程項目管理模式和方法，為突破關鍵技術、加快工程進度、提高建設質量和建設效益提供了可靠保證，對航天領域其他系統乃至其他行業的工程管理都具有很好的借鑒和參考作用。

1 載人航天器項目管理發展歷程

1.1 載人航天器項目管理要求

載人航天工程系統復雜、關鍵技術多、協調面廣、影響范圍大，每一個項目都是大型復雜系統。載人航天器因其有人參與的特點，以及特有的運行方式和環境，對可靠性、自主性、功能密度以及人機交互要求極高，且載人航天器與航天員、運載火箭、發射場、著陸場、測控通信以及空間應用任務有極其緊密的聯系且相互約束，使其項目管理工作有著不同于其他領域的特點。

主要表現為以下5個方面[1]。

(1)技術難度大。載人航天器項目具有極強的探索性、先進性、復雜性，特別是在立項之初，載人飛船要越過美蘇開展載人航天起步時的單艙及兩艙飛船模式，直接研制三艙式飛船，技術起點高，需突破的關鍵技術多，技術管理難度大。

(2)可靠性、安全性要求高。高可靠性、安全性和人-機-環境三者高度協調是載人航天器有別于無人航天器的顯著特點，除保障在軌正常運行外，必須在發射、運行、返回、著陸等各個環節保障航天員的安全，地面試驗復雜、驗證難度大。

(3)研制約束條件嚴。技術方面，存在與其他系統間各類接口限制等約束條件；進度方面，載人航天工程“三步走”戰略目標要求剛性，且各航天器發射窗口約束嚴格；費用方面，經費投入有限，需滿足成本控制要求。

(4)系統復雜、協作范圍廣。載人航天器系統龐大，涵蓋的專業技術學科、行業領域非常廣泛，參研單位涉及高校、軍工科研院所、民企等近3000余家單位，技術與管理水平、工程研制經驗相差較大，對統籌協調和組織管理提出了更高的要求。

(5)風險控制要求高。“載人航天、人命關天”決定了載人航天器項目必須確保萬無一失，必須實施全方位的風險管理，充分識別、分析和應對各級各類風險，提高對風險事件的解決能力。

1.2 載人航天器項目管理發展歷程

載人航天器項目管理與我國航天事業的發展和工程“三步走”發展戰略任務緊密關聯，在繼承已有成功管理經驗的基礎上，充分借鑒了國內外項目管理發展的最新成果，結合我國航天事業的實際和載人航天的特點，堅持應用與創新相結合，在實踐中探索、研制中創新，隨工程任務實施逐漸走向成熟。

第一步：探索實踐階段。

我國航天領域早期管理方式基本上是計劃經濟體制下的綜合經驗管理，到20世紀80年代中期，在航天型號中設立總指揮、總設計師兩條指揮線，明確以總指揮作為航天器型號負責人，從綜合管理逐步向以具體型號為主的項目管理方向發展。

1992年，載人航天工程立項，載人飛船啟動研制，管理任務急劇增加，項目管理作為一個新的課題，隨工程實踐開始初步探索。在飛船系統方案和初樣研制階段，重點進行了系統級項目組織結構建設、完成了載人飛船項目管理體系策劃和團隊文化建設探索，建立了有效的進度管理基準和溝通評估機制。在無人飛行研制階段，逐步規范系統級進度、質量、成本、物資等管理，推廣項目管理各專業領域技術應用，形成了較為完整的載人飛船項目管理體系[2]。

2003年，神舟五號首次載人飛行任務取得圓滿成功，項目管理作為任務實施的重要支撐，進入了全面實施階段。管理體制由面向專業劃分的職能式管理轉為面向型號劃分的矩陣式管理，管理要素由原來強調進度、質量、物資等要素管理，進一步擴展并規范了技術狀態、集成、溝通與信息、軟件工程化、風險等管理要素，實現了型號研制由兩條指揮線向實施項目經理制的轉變，形成了適應載人航天特點的現代化項目管理體系。2006年，神舟六號飛船項目管理獲得國際項目管理大獎，樹立了航天領域項目管理的標桿，標志著載人航天器項目管理日臻成熟，項目管理的理念、方法和工具對后續載人航天器以及月球探測器、衛星等其他型號的研制、生產、試驗管理起到了重大的借鑒作用和輻射效應。

第二步：創新發展階段。

進入載人航天工程“第二步”之后，多艘飛船并行研制、初樣與正樣齊頭并進、多項試驗交叉進行，技術和風險較大。結合任務要求，項目管理隊伍全面引入了現代項目管理的理念和方法，如系統原理、權變理論、全壽命理論、關鍵鏈理論、統籌思想、產業鏈模式等，項目管理的對象由單項目向多項目轉變，相關要素的管理內容不斷豐富完善，管理水平也隨之不斷提升[3]。

技術狀態控制的深度和廣度不斷擴展。神舟七號新增出艙活動，天宮一號為新研型號，神舟八號新增交會對接功能，神舟九號首次執行載人交會對接任務，技術狀態復雜、更改項目多、管理難度大。項目隊伍從組織層面建立了技術狀態控制組織機構，對每項狀態變化涉及的操作、程序、接口等進行全面分析并建立詳細檔案，圍繞整船(器)、分系統、單機各層級詳細記錄軟、硬件產品技術狀態，同時增加了對元器件、原材料、工藝、地面設備等方面的控制要素，實現了技術狀態的全產品、全過程、無遺漏的跟蹤、查核和控制。

形成了基于風險動態評估的進度管理方法。建立了完整的計劃管理組織和計劃管理體系，在管理層級方面分為系統級、分系統級、項目組3個層次；在計劃體系方面建立了系統、分系統、單機、結構(專題)計劃；在時間維度上分為了全生命周期、年度、階段、月、周、日計劃，關鍵節點計劃顆粒度精細化到小時。同時，將技術、質量與計劃管理相融合，利用航天器風險分析矩陣，建立了“風險管理活動計劃表”、“風險事件跟蹤控制單”等表格化管理方法，及時對計劃偏離進行糾偏和動態調整，有效保證了各型號任務的按期完成[4]。

建立了基于數據包的過程質量控制方法。針對載人航天工程“第一步”任務單機質量問題在AIT階段暴露多等問題，全面推行精細化質量管控方法，建立了產品數據包體系，對單機產品的性能指標證明文件、過程質量記錄、質量信息記錄、關鍵項目過程控制記錄等數據資料進行收集、匯總和檢查，形成了面向產品、面向過程的質量管理模式，在保證產品過程質量受控的基礎上，提升了質量管理效率[5]。

建立了聯合飛控組織模式。針對首次交會對接任務載人飛船和空間實驗室飛控任務協同工作、并行管理、決策實時性和有效性要求高等特點，成立了聯合飛控試驗隊，統籌兩型飛行器飛控崗位設置，建立了聯合決策體系，統籌兩型飛行器飛控工作，強化協同推演演練、故障預案分析及制定、關鍵事件決策實施等，有效保證了首次交會對接任務的圓滿成功。

第三步：持續完善階段。

步入載人航天工程“第三步”—空間站建造階段，載人飛船、貨運飛船和空間站三個大型項目協同推進，項目的組織實施過程由以前的序貫式實施轉變為多個項目并行實施，項目戰略目標的集成性復雜、資源網絡分散且共用性強、技術復雜且共用技術多，對多項目管理提出了新的要求。

項目管理隊伍基于“項目化管理”的思想和現代項目管理理念，圍繞多項目管理目標、任務、資源三大要素，建立了項目群管理機制(見圖1)，運用大型計劃管理理論與方法，對目標、任務與資源實施全面科學管理，形成了由管理組織(結構與職責)、管理流程(程序與步驟)、管理方法與工具(記錄文件)、管理人員(項目管理專業人員)和管理知識(支持文件)等要素組成的項目群管理體系(見圖2)，為實現“第三步”任務目標筑牢了基礎。

圖1 載人航天器項目群管理機制Fig.1 Mechanism of project management of manned spacecraft

圖2 載人航天器項目群管理要素結構圖Fig.2 Elemental structure of project management of manned spacecraft

創新實踐空間站系統組織管理模式。針對空間站系統多艙段構成、艙段間耦合度高等特點，項目管理隊伍提出了“1+1+1=1”的設計理念，突出系統頂層設計，建立了系統和艙段兩級管理模式，設立系統兩總和艙段責任兩總，強化系統總體在設計、研制、試驗和飛控的抓住作用；同時，構建了由系統、航天器、專業三層次共用一套專業隊伍的組織架構，由一套專業分系統團隊統一研制空間站各艙段，實現了三艙間系統融合，保證了空間站系統狀態統一、系統最優。

建立了統一的標準體系和產品體系。空間站系統參研單位涉及軍工、地方、高校和科研院所共3000余家，研制體系和技術水平不均，為確保產品安全可靠，建立了統一的設計與建造規范，涵蓋產品設計、元器件和原材料選用、生產、試驗、軟件等各環節，保證各單位研制體系和標準統一；同時，統籌三個艙段產品狀態，構建了一套通用產品體系，艙段間產品通用化率達到80%，重要功能上在艙段備份的基礎上實現了設備級備份，有效保證了系統可靠(見圖3)。

圖3 空間站系統組織管理架構圖Fig.3 Architecture of organization and management of space station system

構建了多維度的全面風險管理體系。為確保空間站組合體15年以上在軌飛行安全可靠，從靜態功能分析和動態任務事件開展了風險分析識別和控制，在靜態功能方面，采用故障模式影響分析(FMEA)和故障樹分析(FTA)，對系統功能故障模式進行分析，對重大故障模式作為系統級風險進行控制；在動態任務事件方面，以飛行事件為線索，識別影響任務成功的故障模式和風險，通過指令、測控站、硬件備份設計、裕度設計和設計確認，實現事件可靠執行。

建立了基于模型的系統工程(MBSE)的設計驗證體系。針對空間站系統在軌工況多、地面驗證難度大等特點，實踐應用MBSE方法，形成了總體、控制、機械臂等多專業集成仿真模式，并創建了“數字空間站”、“在軌空間站“和“地面空間站”三站協同運營的模式，實現了實時數據驅動伴飛、系統健康趨勢預測、在軌任務仿真驗證和專業技術支持，保證了空間站安全可靠運行。

實踐形成了載人飛船和貨運飛船脈動式生產模式。針對空間站建造階段兩年內連續實施4艘載人飛船和4艘貨運飛船發射的任務特點，項目管理隊伍創新實踐飛船生產模式，建立了面向批產的“通用+專用”的文件體系、組批投產和分批交付的投產模式、標準化集中式產品驗收模式、基于三維模型的協同總裝模式、基于知識驅動的自動化測試模式，并持續優化發射場測發流程，研制效率顯著提升，有力支撐了空間站建造任務圓滿完成，也為后續運營階段任務的實施奠定了良好的基礎。

2 載人航天器項目管理成果

2.1 構建了完備的項目管理體系

經過30年項目管理的研究與實踐，項目管理隊伍構建起以戰略目標為牽引，以單項目、多項目、項目群、項目綜合為對象，以技術狀態、進度、質量、經費、人力資源、物資保障、溝通與信息、軟件工程化、風險、可靠性安全性、集成等管理要素為重點，以項目管理組織、項目管理配套機制為保障，以航天特色理念與文化為支撐的完備的載人航天器項目管理體系。在具體實施中，項目管理按照啟動、計劃、執行、控制、收尾5個基本過程，貫穿于載人航天器壽命周期及每個管理要素之中，綜合運用各種方法、手段、工具，促進各項要素、功能和優勢之間的互補、匹配，從而保證項目協調、均衡的實施，確保項目目標的實現(見圖4)[6]。

圖4 載人航天器項目管理體系模型Fig.4 Model of project management system of manned spacecraft

2.2 形成了獨具特色的理論方法

項目管理團隊在系統工程理論的指導下，廣泛吸納先進的項目管理理論精華，結合自身特點，在多個管理要素方面進行了理論應用創新實踐，形成了基于成熟度模型的項目管理體系，基于系統原理的項目管理策劃，基于貝葉斯網絡的關鍵鏈項目管理模型，基于全壽命理論的生命周期管理，基于多維度、多變量的技術狀態管理，基于關鍵鏈理論的進度管理，基于全過程、全系統、全要素多維模式的風險管理，基于產業鏈的供應商管理，以及基于國際卓越項目管理模型的項目管理評估等理論方法[7]。

2.3 支撐了型號任務的圓滿完成

通過應用項目管理的方法，項目研制團隊按照既定的技術、進度、經費、質量等方面要求，圓滿完成了神舟系列載人飛船、天舟系列貨運飛船、新一代載人飛船試驗船、天宮一號目標飛行器、天宮二號空間實驗室、空間站天和核心艙、問天實驗艙等型號的研制任務，支撐了24次(截止2022年9月21日)飛行任務的順利實施，實現了我國載人航天從無人到有人，從一天到多天，從艙內活動到出艙行走，從單船飛行到空間組合體運行的跨越式發展，實現了23人次航天員100%安全往返太空，圓滿完成了載人航天工程“三步走”發展戰略中的前兩步的任務目標，即將實現“第三步”目標，建成中國空間站。

2.4 突破了一大批關鍵核心技術

30年來，載人航天器研制隊伍按照清晰的技術路線，突破并掌握了高可靠性三艙結構載人飛船研制技術、多人多天在軌支持技術、回收著陸技術、航天員出艙活動技術、交會對接技術、軌道控制技術、推進劑在軌補加技術、大型組合體在軌組裝技術等國際宇航界公認的技術難題，提升了航天技術體系的系統性、完整性、先進性以及創新性。型號的關鍵能力指標不斷優化提升，技術水平躋身國際先進行列。同時，工程技術突破有力帶動了動力學、計算機仿真、測控與通信、環控與生命保障、載人航天醫學等學科領域技術水平的快速提升。

2.5 造就了一支高素質人才隊伍

載人航天器研制隊伍在老一輩專家、領導的帶領和示范下，廣泛學習國內外項目管理經驗，加強培訓和交流，通過載人航天器的研制實踐與探索，培養了一批年輕的項目研制技術和管理人才，有效解決了知識斷層、人才流失等問題，并持續優化完善人才培養機制，從根本上保障人才隊伍年輕化與知識的有序傳承，培養造就了一支規模較大、專業齊全、結構合理的高素質人才隊伍。

2.6 鑄就了“四個特別”的載人航天精神

在載人航天工程30年的發展歷程中，廣大參研參試人員始終保持高昂斗志，敢于面對挑戰，在十分艱苦和困難的條件下，夜以繼日、頑強拼搏，以實際行動詮釋了“用成功報效祖國、用卓越鑄就輝煌”的莊嚴承諾，鑄就了“特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻”的載人航天精神，凝聚迸發出拼搏進取、不懈奮斗的精神力量。

3 經驗與啟示

30年來，在載人航天工程“三步走”戰略目標的指引下，堅持一張藍圖繪到底，廣大科研管理人員以“質量第一、成功至上”的理念，探索并建立了現代化的大型航天型號項目管理模式，注重統籌管理、系統推進，超前謀劃、源頭控制，實現了資源的有效整合和合理投入，各方優勢互補、團結協作，保證了工程任務的成功。

隨著空間站即將建成并投入運營、載人月球探測工程即將立項實施，工程復雜性大幅增加。對此，應進一步發揮系統總體的統領作用，順應數字化、智能化發展趨勢，積極創新和改進項目管理模式，推進實施基于模型的系統工程與現代項目管理方法的有機結合；并進一步對標“高質量、高效率、高效益”發展要求，創新空間站運營階段組織管理模式，應用數字化等先進的技術手段，著力提高數字化設計、數字化研制、數字化協同和全系統、全周期的數字化項目管理能力，不斷提升載人航天器的現代化、精細化管理水平。

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