運載火箭精準化保成功管理模式研究與實踐

李金鑫、王立揚、宋攀、徐騰、任安宇 /上海宇航系統(tǒng)工程研究所

1962 年，我國自行設計的第一顆近程導彈“東風”二號首飛失利，航天系統(tǒng)深刻反思，建立“兩總”系統(tǒng)，加強了總體部建設，并提出了“一切通過總體，一切通過地面試驗”的研制原則。“十三五”期間我國“長征”系列運載火箭進入在役型號高密度發(fā)射和研制型號高強度研制的新時期。在踐行“兩個一切”保成功的道路上，運載火箭在役型號和研制型號在研制流程和方法、管理模式上存在一定的差異，傳統(tǒng)的依靠人工投入保成功的工作模式已無法滿足當前新形勢的需求，因此探索和實踐運載火箭保成功管理模式意義重大。

一、運載火箭保成功的內涵

一是型號任務發(fā)展的需要。當前，運載火箭正朝著批量化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，研制任務呈現(xiàn)出多型號、多任務并舉的特點，需要總體圍繞全領域的科研生產(chǎn)做好頂層技術規(guī)劃和技術統(tǒng)籌，優(yōu)化研制流程，開展全周期試驗規(guī)劃等工作，確保適應高密度發(fā)射和高強度研制的新形勢。

二是創(chuàng)新方法和手段的動力。在型號保成功的同時應注重研制效率，隨著數(shù)字化技術的不斷發(fā)展，型號保成功的方法和手段也逐漸發(fā)生改變，更加科學、注重實效。如通過將“人盯人”模式轉變?yōu)榱鞒舔寗拥臄?shù)字化管理系統(tǒng)來實施產(chǎn)品研制和發(fā)射場工作確認；通過將文檔驅動轉變?yōu)槟Ｐ万寗拥腗BSE 方法開展型號研制，均體現(xiàn)了總體對下游產(chǎn)品質量的管控和對型號研制任務抓總作用。

三是新技術應用的基礎。以太空探索技術公司、藍箭公司為代表的國內外商業(yè)航天的蓬勃發(fā)展，推動了運載火箭技術的變革。可重復使用技術、液氧甲烷推進系統(tǒng)、飛行過程天地鏡像系統(tǒng)等新技術成果逐步應用，運載火箭朝著工業(yè)化、智能化發(fā)展，運載火箭發(fā)發(fā)成功是新技術應用的基礎，也是“惟有成功，才能專注發(fā)展”的有效途徑。

二、精準化保成功管理模式

為適應當前航天高密度發(fā)射和高強度研制的新形勢，通過實施在役型號與研制型號差異化的保成功管控措施、使用新方法和新手段提升保成功能力，打破以往靠人力投入保成功的工作模式，實現(xiàn)運載火箭高質量保證成功，高效率完成任務，為高強密度發(fā)射和研制形勢下實現(xiàn)運載火箭“高質量、零缺陷、發(fā)發(fā)成功”目標提供有力保障。運載火箭精準化保成功管理模式（見圖1）。

圖1 運載火箭精準化保成功管理模式

一是持續(xù)保成功思想意識教育。產(chǎn)品質量是影響火箭成敗的重要因素之一，然而影響產(chǎn)品質量的重要因素是研制隊伍的質量意識。意識取決于行為，行為決定工作質量，也決定了產(chǎn)品質量。因此，持續(xù)保成功思想意識教育至關重要，型號研制隊伍需時刻做到堅持“質量是政治，質量是生命，質量是效益”的質量意識，時刻保持“如履薄冰、如臨深淵”的風險意識，堅持強化“每一位員工的工作跟一發(fā)箭的成敗密切相關，責任在身上、質量在手中”的責任意識，確保型號成功。

二是建立全要素管理的型號項目辦公室，研制隊伍設立技術、計劃、產(chǎn)保、經(jīng)費等全要素、全周期管理的型號項目辦公室，以風險識別與控制為核心，形成技術流程、計劃流程和產(chǎn)保流程“三流程”結合的頂層策劃。組建以主任師為骨干，產(chǎn)保師、專業(yè)師、產(chǎn)品師協(xié)同的“四師”隊伍，強調“專業(yè)的人做專業(yè)的事”，確保設計方案正確、產(chǎn)品過程受控，同時加強跨型號間的人員交叉統(tǒng)籌，進入研制型號的人員先經(jīng)過在役型號研制和發(fā)射的鍛煉，快速熟悉流程，提升隊伍研制能力。

三是建章立制，實施全過程的產(chǎn)保工作。完善規(guī)章，標準先行。建立4 個維度，3 個層級的運載火箭領域產(chǎn)品保證工作標準體系（見圖2），按照領域、系統(tǒng)、專業(yè)、產(chǎn)品4 個維度，以運載領域通用產(chǎn)保要求和型號大綱要求為頂層要求，覆蓋產(chǎn)保要素的標準規(guī)范族群為第2 層級，產(chǎn)品實現(xiàn)過程實施表單為第3 個層級，構建完整的產(chǎn)保工作標準體系（見圖3），實施全過程產(chǎn)保工作，確保各項工作有依據(jù)、按依據(jù)、可追溯。

圖2 運載火箭領域產(chǎn)保組織體系

圖3 運載火箭領域產(chǎn)保標準體系

三、精準化保成功主要舉措

1.在役型號保成功主要舉措

在役型號火箭經(jīng)歷了多發(fā)飛行驗證，積累了大量的飛行子樣和數(shù)據(jù)，保成功的核心在于做好精細化過程控制，確保產(chǎn)品質量穩(wěn)定性，通過可靠性提升、“三再”（再設計、再分析、再驗證）等工作，

不斷提升產(chǎn)品可靠性。

一是區(qū)分常規(guī)風險和本發(fā)任務特有風險的識別與控制。在役型號，因其方案特點存在無法徹底消除的風險項目，但控制措施經(jīng)過多發(fā)飛行驗證，根據(jù)不同發(fā)射任務風險的識別與控制主要分為常規(guī)風險和本發(fā)任務特有風險。常規(guī)風險主要是型號固有特點對應的風險，如火工品測試安裝、推進劑加注、箭體吊裝對接等，其控制措施經(jīng)多發(fā)驗證考核發(fā)現(xiàn)，防范重點是不斷細化、固化控制措施并嚴格落實、確認。特有風險主要由于每發(fā)火箭發(fā)射任務不同，如構型變化、星箭接口變化、新技術應用等，需按不同線索確保風險識別全面，明確控制措施并跟蹤落實，確保風險可控。

二是產(chǎn)品質量一致性保證。產(chǎn)品成功數(shù)據(jù)包絡線分析是評價運載火箭產(chǎn)品質量一致性的重要手段。通過多個子樣產(chǎn)品在單機、分系統(tǒng)、總裝總測、發(fā)射場測試、飛行試驗等全生命周期測試數(shù)據(jù)的分析和比對，形成產(chǎn)品測試數(shù)據(jù)的成功包絡線，建立產(chǎn)品質量的評價模型。在役型號產(chǎn)品積累了大量的飛行子樣數(shù)據(jù)，已形成穩(wěn)定的成功包絡線，其關鍵核心在于做好新批次生產(chǎn)產(chǎn)品的質量一致性評估，對關鍵參數(shù)超出成功包絡線的產(chǎn)品開展充分的分析和必要的補充試驗。

三是實施可靠性增長專項。隨著火箭研制和發(fā)射任務的增加，產(chǎn)品質量問題隨之增多，可靠性薄弱環(huán)節(jié)逐漸暴露，按照“用3 年左右的時間，實現(xiàn)運載火箭實際飛行可靠性提高1 ～2 個 百分點”的目標，急需從全箭頂層梳理可靠性評估結果相對較低的分系統(tǒng)，找準可靠性提升落腳點；從產(chǎn)品實現(xiàn)全周期梳理薄弱環(huán)節(jié)提出改進、優(yōu)化方向，實施運載火箭產(chǎn)品可靠性增長專項工程，切實提高火箭可靠性。

四是老產(chǎn)品“三再”。產(chǎn)品開發(fā)流程通常要經(jīng)歷一個完整的“V”字模型過程。老產(chǎn)品經(jīng)過多輪迭代、不斷完善和提升，經(jīng)歷了第二個甚至多個“V”字模型過程，形成一個“W”模型的研發(fā)模式。“三再”是航天產(chǎn)品“W”研發(fā)模式使用的重要方法，通過對老產(chǎn)品進行“三再”，不斷提升產(chǎn)品的固有可靠性，確保產(chǎn)品質量從而逐步提高產(chǎn)品的成熟度。

研制型號重點要做好首飛保成功工作，通過全流程、全周期的策劃與實施，不斷迭代識別、控制和消除風險，通過成立第三方專家隊伍開展獨立評估，組織首飛保成功專題的策劃和推進工作，做到首飛風險可控。

2.研制型號保成功主要舉措

研制型號重點要做好首飛保成功工作，通過全流程、全周期的策劃與實施，不斷迭代識別、控制和消除風險，通過成立第三方專家隊伍開展獨立評估，組織首飛保成功專題的策劃和推進工作，做到首飛風險可控。

一是全流程、全周期的策劃與實施。在研制初期需形成全流程的研制工作策劃，全周期的試驗頂層策劃，做到研制技術流程、研制計劃流程和產(chǎn)品保證流程匹配和統(tǒng)一，并將工作按階段進行分解推進實施，確保研制工作順利進展、研制過程受控。

二是型號風險迭代式管理。研制型號的風險識別與控制貫穿型號全周期，是一個不斷深入，迭代更新的動態(tài)過程（見圖4）。按照風險識別、分析、控制、評估的方法對方案、初樣、試樣等不同階段重點風險項目進行識別，并通過不斷迭代，消除和控制風險；同時針對發(fā)射場的工作，識別風險，制定控制措施，確保型號首飛風險可控。

圖4 風險迭代式管理工作流程

三是首飛保成功的專題策劃與實施。在進入型號首飛前的關鍵沖刺階段，以“飛行試驗零故障，總裝和發(fā)射場操作零反復，試驗數(shù)據(jù)比對分析零遺漏”為目標開展首飛保成功的專題策劃，從系統(tǒng)風險和任務剖面的角度出發(fā)，從“人、機、料、法、環(huán)、測”各環(huán)節(jié)進一步識別薄弱環(huán)節(jié)，開展專題策劃并組織實施，保障產(chǎn)品質量、保障首飛資源，保證首飛成功。

四是建立第三方的獨立評估機制。建立以第三方專家為主的專家隊伍開展火箭首飛前的獨立評估。圍繞型號首飛任務成功的目標要求，在型號已開展工作的基礎上，通過專家經(jīng)驗識別影響任務成敗的重點風險項目，分析和評估重點風險項目在設計、試驗、生產(chǎn)和過程控制等方面存在的薄弱環(huán)節(jié)，提出防控措施與建議，為確保首飛成功提供決策支持。

3.新方法、新手段助力保成功

通過數(shù)字化手段，以流程驅動和智能分析代替?zhèn)鹘y(tǒng)的方式，實現(xiàn)產(chǎn)品驗收和發(fā)射場工作質量確認制等新的質量管理理念和方法在型號上應用。建成“前方指揮測試和操作、后方數(shù)據(jù)判讀和分析”的運載火箭型號全新測發(fā)模式，提升工作質量與效率。

一是建設數(shù)據(jù)包管理系統(tǒng)，實施產(chǎn)品驗收在線確認（見圖5）。產(chǎn)品數(shù)據(jù)包管理系統(tǒng)通過“數(shù)據(jù)包策劃—數(shù)據(jù)采集—數(shù)據(jù)管理—數(shù)據(jù)應用”的業(yè)務流程，實現(xiàn)了對產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)的采集、存儲、管理、監(jiān)控和利用，采用信息化手段實現(xiàn)產(chǎn)品研制質量信息結構化在線提交確認，支撐型號在線產(chǎn)品保證的實現(xiàn)，提升了總體對型號產(chǎn)品各級供應鏈質量的管控能力，落實中國航天科技集團有限公司提出的“產(chǎn)品驗收由會議驗收向產(chǎn)品結果確認”的研制模式優(yōu)化升級。

圖5 產(chǎn)品數(shù)據(jù)包管理系統(tǒng)框架

二是建設發(fā)射場數(shù)字化管理系統(tǒng)，推進發(fā)射場工作質量確認制。運載火箭發(fā)射場數(shù)字化管理系統(tǒng)（見圖6）主要依據(jù)發(fā)射場工序手冊、發(fā)射場質量管理流程、質量確認制要求以及型號研制過程各項規(guī)定，通過泛化發(fā)射場規(guī)程、精準策劃崗位實施工作與質量確認工作、自動編排調度資源、數(shù)據(jù)聯(lián)合追溯，全面實現(xiàn)型號試驗過程中各階段工作的數(shù)字化轉型，實現(xiàn)數(shù)字化背景下運載火箭發(fā)射場全流程、全要素的質量管理。

圖6 運載火箭數(shù)字化管理系統(tǒng)框架圖

三是建設遠程測發(fā)支持系統(tǒng)，建立運載火箭測發(fā)新模式。為提高運載火箭型號發(fā)射隊伍人力資源利用效率，緩解高密度發(fā)射任務和科研生產(chǎn)的矛盾，在充分參考國內外宇航型號組織經(jīng)驗的基礎上，結合運載火箭測發(fā)現(xiàn)狀的特點，建設遠程測發(fā)支持系統(tǒng)，建立運載火箭專職測發(fā)隊伍，形成了前后方協(xié)作、后方支持前方的遠程測試與支持的運載火箭新測發(fā)模式，與以往的按發(fā)射任務需求臨時組建發(fā)射試驗隊相比，“遠程測發(fā)+專職測試”的發(fā)射隊伍崗位精簡，工作高效。

四、實施效果

圍繞兩個“一切”，實施運載火箭保成功管理措施，上海航天技術研究院在2020 年圓滿完成了創(chuàng)歷史新高的17 次運載火箭發(fā)射任務，2021 年創(chuàng)造了1 周3 次發(fā)射的新記錄，全年的任務量預計達到28 次發(fā)射，同時多型號并行研制，踐行了航天科技集團高質量保證成功、高效率完成任務的要求，為高效益推動航天強國建設和國防建設奠定基礎。

一是探索形成運載火箭精準化保成功工作模式。逐步形成了運載火箭保成功的管理模式，通過隊伍、體系、思想建設提供組織保障；通過在役型號和研制型號差異化管控措施，做好過程控制精細化管理，確保產(chǎn)品質量和風險可控；通過新質量管理方法研究、數(shù)字化等新手段、新技術的應用，持續(xù)改進，打造數(shù)字火箭、智能火箭，進一步提升保成功能力。

二是提升過程控制精細化、提高工作效率。通過在役型號和研制型號精準化的保成功管控措施，研制隊伍更能夠聚焦風險、聚焦產(chǎn)品、聚焦細節(jié)，產(chǎn)品驗收質量確認制形成了52 項通用表單，108 項記錄表單；發(fā)射場工作質量確認制形成了206 項質量記錄和表單，對全箭130 個關鍵參數(shù)、11 個極性項目、182 項防差錯操作等進行了確認，過程控制精細化程度進一步提升。輔助以數(shù)字化的手段，使得在役型號在發(fā)射場的有效工作時間由最初的33 天縮短至13 天，進場人員配置從100 余人精簡至75 人，有力支撐了高質量保證成功、高效率完成任務的目標。

三是提升研制能力和技術發(fā)展牽引能力。型號項目辦公室全要素、全周期管理模式、“四師”隊伍的建設模式、研制人員從在役型號再到研制型號遞進式的培養(yǎng)模式，體現(xiàn)了領域注重專業(yè)的人做專業(yè)的事，讓資源回歸基礎、回歸專業(yè)、回歸管理，有效提升了研制隊伍能力。同時，技術發(fā)展牽引能力顯著提升，末子級應用、可重復使用運載技術等一批前沿項目獲得用戶的支持，為運載火箭領域后續(xù)發(fā)展奠定了基礎。

面對當前高強密度研制和發(fā)射任務需求，為了提高研制質量和效率，筆者提出了運載火箭精準化保成功的管理模式，通過隊伍、體系、思想等方面的保成功建設，在役型號與研制型號差異化的質量管控措施，以及質量管理新方法、新理念和數(shù)字化新手段、新技術應用，提升運載火箭保成功能力。實踐證明，該模式推動了型號研制質量理念和方法的創(chuàng)新，牽引了新技術的發(fā)展，提高了工作質量和效率，取得了良好的效果，在高強密度研制和發(fā)射任務形勢下有力支撐運載火箭 “高質量、零缺陷、發(fā)發(fā)成功”的目標實現(xiàn)。▲