◎北京宇航系统工程研究所 张珂 刘均华 宋涛 续堃 张鑫

型号与产品融合研制模式思考

◎北京宇航系统工程研究所 张珂 刘均华 宋涛 续堃 张鑫

在当前和未来相当长的一段时间,中国运载火箭技术研究院的主业呈现出型号数量越来越多、产品种类越来越丰富、任务规模越来越大、新技术越来越复杂、研制周期越来越短、型号质量要求越来越高、保障资源越来越困难的特点。以产品体系建设为抓手,研究院通过梳理现有产品,编制产品型谱,压缩产品种类,减少低水平重复开发,快速提高产品成熟度,推进产品更新换代,使产品有序发展,可以有效适应研究院现阶段任务特点,解决发展中遇到的难题。

北京宇航系统工程研究所作为研究院总体设计单位之一,在产品化工作中起着技术顶层牵引的作用。2012年以来,研究所在研究院相关部门的指导下大力推进产品体系建设,开展了产品型谱、产品货架、环境与验收条件统一、典型产品压缩、通用产品研制等一系列工作。为了在不影响现有繁重型号研制任务的前提下加快推进产品建设,产品化工作一直与型号研制工作并行独立开展,导致产品化工作对型号研制的促进作用并不明显。为深入推广产品化工作成果在型号研制中的应用,必须改变现有型号研制模式,使产品化与型号研制工作有机结合,构建产品研制与型号研制融合的新型研制模式。

一、现有研制模式分析

研究所在系统工程思想方法的指引下,按照总体、分系统及单机产品的系统架构和可行性论证、方案、初样、试样与定型的工程阶段划分,通过面向型号的人员设置、技术流程和管理流程,构建了以型号为主线的研制模式,直接参与了“两弹一星”、载人航天、探月工程三大里程碑工程,取得了辉煌的成就。

1．人员设置

研究所的型号项目队伍由型号管理人员（含市场、计划、调度、经费、质量等岗位要素）、设计师系统和标准化人员组成,为不同型号安排了相应的正副主任设计师以及设计人员。

2．技术流程

型号研制流程一般分为可行性论证、方案、初样、试样、定型和批生产及售后服务阶段。

总体设计人员接收原始的技术指标与使用需求,并对其进行分解,同时开展小回路设计与大回路设计,提出总体技术条件,对分系统设计提出要求。通过策划与实施大型地面试验来验证设计指标的满足性,在地面试验完成的基础上开展飞行试验,并在定型过程中补充试验。

分系统设计人员接收总体提出的环境、接口和性能指标要求,开展分系统设计,提出单机设计任务书,策划并实施分系统级地面试验,用以验证分系统设计的正确性。

单机设计人员接收分系统提出的单机任务书,开展新产品研制,通过单机试验验证来评价产品满足任务书的情况。

3．管理流程

经费管理。研究所作为型号总体设计单位,约90%的经济收入来源于型号研制拨款。型号研制拨款必须按照型号的研制需求专款专用,上级单位定期对经费使用情况进行审计,要求拨付的经费只能支持本型号研制,无法用于其它型号或解决单位共性问题。在研制过程中型号经费大部分用于支持新产品研制和大型地面试验,在批生产和定型期间大部分用于产品生产。

计划管理。计划调度工作主要是策划、组织型号全生命周期各项工作的正常开展,确保型号计划按时完成。具体包括型号策划拟定、会议组织、设计文件分发、产品生产进度跟踪、总装过程协调、大型地面试验和飞行试验组织、资源统筹分配、型号工作总结等。

质量管理。质量管理贯穿型号研制的全过程,每个阶段都需要编制或修订质量保证大纲,提出具体质量要求。在型号研制的关键节点组织各类评审,如产品方案评审、试验大纲评审、技术状态变化评审、验收评审、归零评审、结果评审等,同时还组织各种质量保证活动,如复核复算、举一反三等。

4．适应性分析

传统的型号研制模式可以最大限度地集中人力、物力和财力,破解早期基础工业薄弱所造成的原材料、元器件缺乏以及电子、机电和机械产品设计、生产、工艺水平低的难题,确保每个型号产品与系统最优化设计和充分验证,还可以通过型号研制带动基础工业发展。

但是,随着航天型号种类和数量的不断增多,原有的型号研制模式越来越不适应新形势发展的需要。对于定制化、个性化、多品种、小批量的单机产品,由于其需求的微小差异会带来技术状态的重大变化,所以给设计人员造成设计难度,同时给生产人员在生产组织上制造了极大的麻烦,制约了型号研制生产进度,造成研制费用的重复投入和产品质量的难以保证。

二、新研制模式设想

研究院将产品分为系统级、分系统级、子系统级、单机级、组件级、部件级和元器件（零件）级7个层级。其中系统级对应整弹（箭）,分系统级对应动力系统、结构系统和控制系统等,子系统对应分系统下的子系统,如测量系统中的数据综合子系统。

新型研制模式在现有型号阶段划分的基础上增加了型谱制定阶段并面向所有型号,用以制定7层货架中每层产品的型谱,并作为型号选用的基础。不仅保留型号现有研制阶段划分,还强调型号对货架式产品的优先选用,新研产品时按照产品型谱培育通用产品,同时在型号研制中加入产品化会签以及相应评审节点,从而起到约束与监督作用。

1．人员设置

产品队伍由技术队伍与管理队伍组成。根据总体设计部的特点,产品技术队伍包括少量总体和分系统设计人员、大量单机及以下设计人员。总体人员主要负责领域型谱规划、环境条件统一、机械与电气接口统一以及总体技术指标统一等工作,并对型号队伍贯彻总体技术指标情况进行监督；分系统人员主要负责分系统型谱规划、平台建设、验收要求统一等工作,并对型号队伍对货架式产品选用、验收要求统一的执行情况进行监督；单机产品人员主要负责单机型谱规划、现有产品优化、货架建设、新产品开发等工作,为型号提供产品。

管理队伍包含计划、经费与质量保证人员。

2．技术流程

总体设计包括制定领域型谱；根据领域型谱指导新型号开发；可行性论证与方案论证需满足产品化要求（按照型谱进行研制）；向下级单位提出分系统任务书及环境条件,经过产品化会签。

领域型谱由产品队伍编制；型号系统级设计文件由型号队伍编制,产品队伍负责会签。

分系统设计包括制定分系统型谱；将型谱向总体推介；按照分系统任务书及环境条件开展分系统方案设计；分系统方案经过产品化会签及评审,满足产品化要求（按照型谱与任务书进行研制）；根据下级单机单位型谱确定是进行产品选用还是产品研制,产品选用直接输出选型任务书,产品研制则输出研制任务书,且任务书需经过产品化会签。

分系统型谱由产品队伍编制；型号分系统级设计文件由型号队伍编制,产品队伍负责会签。

单机设计包括制定单机型谱；将型谱向上级单位推介；型谱中产品分2类,一类是已有产品,另一类是规划出的产品。型谱中规划出的产品又分2类,一类是有明确型号背景的产品,另一类是没有明确型号背景的产品,前者的规划产品依托型号进行产品的研制,后者的规划产品通过单位优化型号成本进行产品研制（达到成熟度2级）。若接到上级单位选型任务书,则直接进行产品生产；若接到上级单位研制任务书,则开展产品设计,并将新研制产品补充到产品型谱。单机级所有设计文件均由产品队伍编制。

产品化会签是为了保证贯彻型号研制对产品化的要求,切实实现型号研制与产品研制模式融合,在技术流程中增加产品化会签环节。由产品技术队伍对研究所承研的关键单机、子系统、分系统和型号总体论证报告、设计方案、研制任务书、设计图样、涉及技术状态变化的更改单进行产品化会签,对设计/研试文件符合产品化工作要求情况进行审查。

3．管理流程

经费管理。型号经费的使用原则是,在完成型号研制任务的同时支撑产品化工作的需求。即在原有型号经费供型号研制使用的基础上,有明确型号背景的通用产品依托型号进行产品的研制,同时还将一部分经费拨付产品队伍,用于一些基础性产品化工作,如现有产品优化、暂无明确型号背景的通用产品预研。

计划管理。在原有型号计划调度人员的基础上,针对被多个型号选用的产品和无型号背景的新产品设立计划调度岗位,接收型号的产品齐套计划,负责产品的研制经费获取、集中订货、全程跟产和产品出入库管理,并按时交付产品。

质量管理。在原有型号质量管理人员的基础上,针对被多个型号选用的产品和无型号背景的新产品设立质量管理岗位,负责产品设计、生产过程和交付过程中各阶段的质量管理,如组织方案评审、详细设计评审、工艺评审、物资选用评审、试验方案评审、成熟度定级评审、组批验收及问题归零等工作。同时,型号质量管理人员还需对现有型号的技术评审节点增加产品化审查要求。

在增加产品化会签与产品化审查要求后,产品的研制流程如图1所示。产品的设计方案不仅需要满足型号需求,更需要按照产品型谱中已规划的发展路径制定。产品方案需要经过产品技术队伍会签,方案评审与转阶段评审需要邀请产品化专家参与,通过这种方式使产品化要求贯穿型号研制始末,以约束设计人员落实型号选用和培育通用产品的规定。

4．适应性分析

型号与产品融合研制模式是型号研制纵向管理与产品研制横向管理的优势结合,可以增强型号对货架式产品的选用以及对通用产品研制的支撑,必将极大促进型号研制进度、利润以及质量。

通过产品化会签与评审约束型号选用已有产品或培育通用产品。选用已有产品将减少型号单机研制数量,加快研制进度,保证产品质量；培育通用产品将减少未来型号产品的研制数量,加快新型号研制进度。

选用货架式产品将节约设计人员、工艺人员、生产人员以及管理人员的时间,避免低水平开发占用大量研制经费,进而聚焦核心技术,研制性能更优、质量更高、成本更低的新产品。同时,型号培育通用产品可以解决通用产品目前缺乏研制经费的现状。大量使用货架式产品将使产品薄弱环节迅速暴露,便于快速提升产品成熟度,形成高可靠产品。

在型号研制模式中融入产品研制模式,对型号纵向管理增加了产品化要求,新研产品所需的流程增长出现设计方案被产品化会签退回、不满足产品化要求评审而中止的情况,导致产品设计周期将延长。但从产品研制的全生命周期来看,如果最终结果是选用货架式产品,则产品研制周期缩短；如果还需要新研产品,通过对产品的“三化”设计,将为其它型号选用产品奠定基础,从长远来看还是提升了研制速度和效率。▲