CZ-6A運載火箭9A工位低溫加注系統建設項目管理探索與實踐

張雷杰、高彥峰、紀晶晶、王鵬飛、李根 /北京航天發射技術研究所

一、項目背景

1.項目簡介

CZ-6A 運載火箭由上海航天技術研究院抓總研制，該型號火箭是在CZ-6 新一代火箭首飛成功的基礎上，充分繼承已有技術進行研制，采用模塊化、組合化、系列化發展途徑，通過不同數量固體助推器和液體芯級組合形成合理運載能力臺階、性價比高的運載火箭系列，可滿足未來衛星多樣化的密集發射需求。CZ-6A 運載火箭芯一、二級直徑為3.35m，一級采用2 臺120t 推力的液氧/煤油發動機，二級采用1 臺推力18t 的液氧/煤油發動機，芯級捆綁4 臺2m 直徑的助推器，助推器采用兩段式120t 推力固體發動機。火箭全箭總長約50m，全箭起飛重量約530t，700km 太陽同步軌道的運載能力不小于4t。

CZ-6A 運載火箭發射工位的建設方是太原衛星發射中心。2018 年4 月26 日，太原衛星發射中心新建9A 綜合發射工位總體技術方案通過評審，明確了以CZ-6A、CZ-6B 和CZ-6C 3 種構型為主，兼顧考慮常規型號進行發射場設計建設的思路。

CZ-6A 低溫加注系統是太原衛星發射中心9A綜合發射工位的重要配套設備，其能夠高安全、高可靠、高品質的完成我國新一代運載火箭低溫加注、補加任務，同時實現了火箭-4h 液氧開始加注后前端無人值守的要求，是目前我國建設規模大、構成復雜、技術先進的低溫加注系統。

2022 年3 月29 日17 時50 分，我國首型固體捆綁中型運載火箭CZ-6A 在太原衛星發射中心發射成功，順利將“浦江”二號衛星和“天鯤”二號衛星送入預定軌道。CZ-6A 低溫加注系統圓滿完成低溫推進劑的加注及火箭起飛后泄回、排放工作，為CZ-6A 火箭首飛成功發射提供了重要保障。

2.項目特點

（1）規模大、周期短、質量要求高、環境條件苛刻

CZ-6A 低溫加注系統主要由加注設備和加注管路組成。加注設備主要包括液氧過冷器、液氧增壓器、低溫截止閥、低溫調節閥、低溫軟管、氧氮排塔、配氣臺（箱）、壓力傳感器、溫度傳感器、流量計、抽空機組、氦質譜檢漏儀、加注庫區的低溫介質貯存容器（包括2 臺200m液氧加注貯罐、1 臺120m液氧增壓貯罐、1 臺60m液氧收集罐、1 臺120m液氮加注貯罐）等400 余臺套。加注管路主要包括170 根低溫真空硬管、40根低溫發泡管路、11 根真空軟管、2000 根供氣管路，低溫真空管路長度約1000m，發泡管路約1200m，供氣管路約7000m。這些設備從安裝位置分為庫區、外線、塔上，從系統功能上可以分為轉注管路、芯一級液氧加注管路、芯二級液氧加注管路、庫區液氧排放管路、庫區液氮排放管路，塔區液氧排放管路。

CZ-6A 低溫加注系統的建設周期為7 個月，是研究所承擔建設周期最短的同類低溫加注項目。作為戰略支援部隊的招標項目，研制要求一次成功，技術標準要求高，同時需要解決極端低溫環境條件（—40℃）低溫設備的設計和使用等諸多難題。

（2）對口協調單位多，協調工作量大、協調難度大

CZ-6A 低溫加注系統項目對口協調上級單位包括上海航天技術研究院（火箭總體）等10 余個下游廠家。研究所作為低溫加注系統抓總單位，承擔著上傳下達，分解落實上級單位的質量、安全、進度、成本等方面的要求，精準地傳遞給下游設備廠家，并監督落實執行情況。

（3）現場安裝交叉作業多，安全管控難度大

為了確保9A 發射工位的建設交付進度，CZ-6A 低溫加注系統建設項目與基地土建同步進行。同時，低溫加注系統與發射臺、煤油加注系統、供氣系統等十大非標設備系統同步施工、同步驗收、同步交付，單位與單位之間存在大量的交叉作業、高空作業，現場安全管控難度大。

二、工作與實踐

1.項目管理的特點

CZ-6A 低溫加注系統建設項目是研究所作為獨立法人以合同、投標形式承接的中國人民解放軍63710 部隊的建設項目。項目團隊如何全面履行工程項目總承包方、系統抓總的管理職能，從而成為該項目獨具一格的特點，經分析，CZ-6A 低溫加注系統項目管理特點如下：

一是缺乏同類項目管理經驗，該項目首次以軍品研究室為主體，聯合研究所下屬公司低溫業務部組成項目管理的創新組織模式，不同于傳統軍品上級下達的任務；二是項目要求研制一次成功，技術實現難度大、配套產品種類和數量多、質量要求高、進度要求急、施工難度大、過程和接口協調環節復雜，在基地建設未實現通水、電、氣、路及場地的情況下，項目建設與基地建設同步進行，另外，現場環境條件嚴苛、協調單位眾多，進一步增加了施工的難度；三是現場安裝工作量大，質量要求高，安全管理難度大，低溫加注系統直接進入火箭的發射流程，由于低溫推進劑具有飽和溫度低、易燃易爆、易泄漏、易汽化等特點，決定了低溫加注系統的安全性、可靠性，直接關系到系統、火箭、人員乃至發射場的安全，因此低溫加注系統安全、可靠，按品質進行加注、補加是系統建設的基本要求；四是低溫加注系統涉及到低溫加注、供氣、測控等多個專業，配套的設備包括壓力管道、壓力容器、特種閥門、供氣閥件、低溫換熱等，專業面廣、設備種類多，對項目負責人、技術負責人的技術廣度和深度提出了更高要求；五是復雜性程度高，低溫加注系統參與單位多，利益相關者多，多學科、多專業、多廠家、多現場、多交叉，安裝對環境的依賴和影響比較大。

2.項目目標

一是成果目標：按合同要求完成“CZ-6A 低溫加注系統建設項目合同及附件”規定的各項任務，包括完成滿足合同和技術協議要求的工程用設備的設計、生產和驗收，具備裝運條件。按甲方書面通知完成產品的運輸、安裝與調試工作，具備工程系統聯調、交付和使用條件，確保交付項目的可靠性、安全性，確保按期一次研制成功。

二是成本目標：該項目毛利率不低于30%。

三是工期目標：該項目合同工期為7 個月，開工日期為2020 年12 月1 日，設備生產、廠內驗收、運抵甲方現場完成時間為2021 年2 月30 日，安裝完成時間為2021 年6 月30 日，調試完成時間為2021 年9 月30 日。

3.項目管理創新點及具體工作方法

（1）建立了以軍品研究室為主體，聯合低溫業務部等優勢資源組成項目管理機構

低溫工程專業作為研究所的核心專業，由所本級的軍品研究室和研究所下屬公司的低溫業務部組成。軍品研究室隸屬于所本級，實行模擬公司化運營和獨立核算，專注于技術研究和產品開發設計；低溫業務部隸屬于研究所的全資子公司，實行公司化運營和獨立核算，專注于市場的開發和項目的現場實施。

CZ-6A 低溫加注系統建設項目在項目管理過程中采用了以軍品研究室為主體，聯合研究所下屬公司低溫業務部等優勢資源組成項目管理機構的創新組織模式，各盡其職、優勢互補，實現了組織融合、管理融合。研究室與低溫業務部之間通過合同形式完成項目結算。

軍品研究室具有以下優勢：一是多年從事軍品型號研制，積累了豐厚的專業技術知識，具備雄厚的專業知識底蘊和專業技術優勢；二是依托型號研制、實驗室建設等資源，通過預研創新、吃透技術、技術歸零等方法，形成技術牽引能力；三是經過多年發展，形成了技術平臺，具備技術孵化能力；四是對專業前沿技術敏感性較強。

低溫業務部具有以下優勢：一是經過多年的市場化運作，建立了市場平臺，熟悉市場規律；二是具備強大的營銷體系，具備技術優勢向產品優勢、市場優勢快速轉變的能力；三是對市場前沿敏感性較強，具備較強的市場孵化能力；四是經過多年項目實施的鍛煉，具備較強的項目實施能力和售前、售后能力。

CZ-6A 低溫加注系統建設項目職能分工表（見表1）對項目各階段軍品研究室、低溫業務部的主要職能進行了分工。

表1 低溫設備通用部組件標準列表

表1 CZ-6A低溫加注系統建設項目職能分工表

（2）搭建低溫加注工藝全流程仿真平臺，實現了系統級快速仿真，為無人值守提供了支撐

在CZ-6A 低溫加注系統設計過程中，為了適應無人值守要求, 在SINDA/FLUINT 軟件基礎上二次開發，按照各設備實際結構和尺寸，建立了低溫貯罐、真空多層絕熱管路、真空多層絕熱閥門（截止閥、調節閥）、流量計、汽化器等低溫加注設備元件模型（見圖1），形成數據庫，進而搭建完整的低溫加注系統一維流熱仿真模型（見圖2）。

圖1 低溫加注設備及元件仿真模型庫

圖2 CZ-6A低溫加注低溫加注加注系統仿真模型

基于該仿真模型，完成低溫加注系統包括預冷、大流量加注、停放、補加等多個工序的全流程仿真，精確預測加注過程中的相應壓力、溫度、流量、液位等參數。

（3）建立低溫設備單機產品和通用部組件產品標準體系，實現了低溫產品設計標準化

低溫加注系統傳統設計方法是根據加注系統設計確定的設備參數，低溫加注液路管路通常由不同通徑、長度、連接型式、材料、表面處理狀態的低溫真空直管、低溫真空彎頭、低溫真空三通、低溫真空軟管、低溫過濾器、管道支吊架等單機產品組成，而各低溫單機產品又由焊接接頭、法蘭接頭、補償器、吸附盒、支撐等部組件組成。在CZ-3A/3B/3C、CZ-5/5B、CZ-6、CZ-7/7A、CZ-8 低 溫加注系統研制過程中，設計人員需要根據每種單機產品具體的通徑、長度、連接型式、材料、表面處理要求進行單獨研制和出圖，導致研制效率低、出圖工作量大、技術狀態不易控制、產品質量難以控制等問題。

為了縮短項目研制周期，降低人力成本，CZ-6A 低溫加注系統在以往型號研制技術成果基礎上，以產品化工作思路開展了低溫設備單機產品和通用部組件的型譜規劃和技術狀態統型工作。據此制定了低溫設備單機產品和通用部組件產品標準體系，在同一個產品標準中將通徑、長度、連接型式、材料、表面處理要求等型譜參數作為變量，通過不同的型譜參數變量組合衍生出各種技術狀態的產品，從而極大提高了標準的適應范圍，消除了重復出圖帶來繁重的工作量，并可有效保證技術狀態和產品質量的一致性。產品標準有效代替了原有的設計圖紙、技術條件、試驗大綱等文件，可直接依據產品標準進行生產、試驗、驗收和選用。

項目中采用6 類低溫產品、8 類通用部組件標準指導生產，統計情況見表2。

（4）制定低溫加注系統施工管理表格，實現精細化管理，確保了施工安全、質量、進度

為了嚴把現場施工質量，該項目施工過程中制定了施工管理表格，實現精細化管理。

一是針對安裝過程中的質量檢查，制定低溫真空管路、低溫真空閥門等關鍵設備的《安裝技術檢查表格》。根據項目實施規劃中設備、安裝操作等存在的技術問題，落實到日常表格化檢查中，并要求檢查人員、復查人員、施工人員三方簽字確認，保存歸檔。

二是針對系統安裝中的每一步操作，制定《現場工作日志》，現場技術人員每日記錄工作計劃情況、工作開展情況、質量問題情況，每日向后方匯報工作進展，確保每一步操作嚴格按照操作規程實施。

三是針對安裝中可能出現的質量問題，開展質量控制過程問題處置預案，形成《質量過程問題預案表》。對安裝階段可能出現的質量問題，從預防措施和糾正措施2 個方面形成詳細處置方案，作為質量控制過程基礎文件。

四是針對安裝中可能出現的安全問題，編制了安全技術檢查表、安全使用檢查表，細化了檢查要點和檢查方法。

五是針對貯罐等大型設備吊裝，編制了吊裝專項施工方案，完成大型儲罐吊裝。

（5）形成低溫加注系統橫向軍品項目的管理模式和方法，縮短了項目建設周期

在管理創新方面，項目形成了最佳管理實踐，形成了一套管理模式和方法，形成了標書模板、技術協議模板、技術要求模板、工作匯報模板、工作總結、技術總結模板、低溫加注系統研制流程匯編等。

三、實踐效果

2021 年10 月12 日，項目甲方組織召開了“9A工位低溫加注加注系統竣工驗收移交評審會”，研究所按照合同、技術協議、二次細化設計、相關圖紙文件要求完成了全部建設內容，項目施工規范、狀態正確、指標合格、工作可靠，滿足設計和使用要求，會議同意通過項目竣工驗收，并移交基地發測站管理使用。低溫加注系統與9A 工位中供氣、煤油加注、噴水等系統相比，項目規模大、技術難度高、系統復雜、接口多、施工工序復雜、工作量大，研究所通過高效的項目管理實現了第一個完成安裝調試、竣工驗收的系統。

2022 年3 月29 日17 時50 分，CZ-6A 運載火箭首飛發射成功。CZ-6A 低溫加注系統經過首飛任務的考核，實現了項目投標一次成功、產品研制一次成功、基地裝調一次成功、項目驗收一次通過、首飛加注任務保障圓滿完成的總體目標。該項目按合同節點交付、首飛成功，形成的成果如下：

一是形成了研究室與低溫業務部的有機結合，創造最大效益的創新組織機制，實現了組織融合。研究室和低溫業務部各負其責，圍繞項目投標、研發設計、生產制造、總裝調試、交付驗收、售后服務等各個環節開展工作，整個管理機制運轉非常順利。研究室擁有先進的技術、優秀的設計人才、良好的研試條件，研發能力是研究室的核心競爭能力。低溫業務部具有廣闊的市場平臺、靈活快速的反應、具體項目實施的能力。因此形成一個上下游相通的全流程產業鏈條，將研究室與低溫業務部充分融合，從而達到最佳效果。

二是搭建低溫加注工藝全流程仿真平臺，實現了系統的快速仿真；建立低溫設備單機產品和通用部組件產品標準體系，實現了低溫產品的標準化設計、生產；低溫產品設計、生產周期變短，實現了降本增效。

三是項目施工過程中采取了表格化管理，靈活調整安裝順序、多區域并行施工、增加人力“兩班倒”、設計及監理全程跟蹤等措施，嚴格保障項目質量、安全、進度，克服了建設周期短，施工地點自然環境惡劣、多系統施工交叉并行等難題。

四是初步形成了一套具有創新性且行之有效的低溫加注系統橫向軍品型號的項目管理方法，為后續同類低溫加注系統的項目管理提升和過程改進提供了實施案例和寶貴經驗。

低溫加注系統建設項目屬于一個系列工程，目前研究所先后承擔了海南衛星發射中心CZ-5 工位、CZ-7 工位，太原衛星發射中心CZ-6 工位，海南衛星發射中心CZ-7A 工位、太原衛星發射中心CZ-6A 工位低溫加注系統建設，后續還要全力爭取西昌衛星發射中心3#工位、1#工位，海南衛星發射中心DY 工位、CZ-8 商業航天工位低溫加注系統建設同類項目。為了連續承擔海南、西昌、太原等衛星發射中心低溫加注系統建設同類項目，確保研究所在低溫加注系統方面的國內領先地位，低溫加注系統建設項目管理團隊、模式、方法、理念需持續改進，適應不斷發展的裝備要求。

四、后續思路

低溫加注系統建設項目屬于一個系列工程，目前研究所先后承擔了海南衛星發射中心CZ-5 工位、CZ-7 工位，太原衛星發射中心CZ-6 工位，海南衛星發射中心CZ-7A 工位、太原衛星發射中心CZ-6A 工位低溫加注系統建設，后續還要全力爭取西昌衛星發射中心3#工位、1# 工 位， 海南衛星發射中心DY 工 位、CZ-8 商業航天工位低溫加注系統建設同類 項 目。 為了連續承擔海南、西昌、太原等衛星發射中心低溫加注系統建設同類項目，確保研究所在低溫加注系統方面的國內領先地位，低溫加注系統建設項目管理團隊、模式、方法、理念需持續改進，適應不斷發展的裝備要求。具體建議如下：

一方面持續完善低溫加注系統項目在風險辨識、計劃管理、進度管理、安全管理、質量管理、技術管理、成本控制、客戶溝通等方面的有效方法，利用知識管理的平臺進行標準化、固化，形成一套具有創新性且行之有效的項目管理程序，提高并持續改進管理要求，實現項目精細化管理，確保后續同類項目高質量的管控。

另一方面加強軍品研究室和低溫業務部的深度合作。軍品研究室持續提高技術創新能力，創造出技術先進、高附加值的設計圖紙；低溫業務部加強生產能力建設和施工能力建設，將圖紙變成產品，實現產品的升級換代，確保在整個行業的技術領先地位。同時，優化利益分配方案，實現更長遠的合作。