◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 馬晨輝 黃海龍

中國運載火箭技術(shù)研究院 耿萍萍

水下發(fā)射技術(shù)是水下兵器研制的核心關(guān)鍵技術(shù)，也是公認的世界性難題。其能力建設(shè)項目是一項復(fù)雜系統(tǒng)工程，配合單位涉及到高校、研究所、商用軟件公司等幾十家，各系統(tǒng)組成繁瑣，普通的管理方法已不適應(yīng)這種大型復(fù)雜工程，需要也應(yīng)該借助系統(tǒng)工程的觀點與方法去實現(xiàn)。北京宇航系統(tǒng)工程研究所通過在傳統(tǒng)航天項目管理模式的基礎(chǔ)上應(yīng)用系統(tǒng)工程方法開展水下發(fā)射技術(shù)能力建設(shè)項目管理探索工作，從實踐中應(yīng)用、工程中提煉、過程中總結(jié)，形成了系統(tǒng)工程科學(xué)在水下發(fā)射技術(shù)能力建設(shè)項目管理中的理論與方法，為大型航天復(fù)雜系統(tǒng)工程項目管理提供了新的思路。

一、系統(tǒng)工程理論構(gòu)建頂層設(shè)計

系統(tǒng)科學(xué)是關(guān)于整體性的科學(xué)，充分強調(diào)整體系統(tǒng)的綜合最優(yōu)化，而不是追求單一目標(biāo)的最優(yōu)化。水下發(fā)射技術(shù)能力建設(shè)在論證和實施過程中突破了傳統(tǒng)意義上的型號研制保障條件的開展方式，以水下發(fā)射技術(shù)能力發(fā)展方向為指引，提出了國家性的水下發(fā)射技術(shù)試驗驗證能力體系規(guī)劃方案，并以此作為后續(xù)能力建設(shè)的基石和依據(jù)；以滿足型號研制需求為目標(biāo)，梳理了水下發(fā)射技術(shù)所面臨的瓶頸和深層需求；以型號研制流程為依托，分解了各類數(shù)字試驗條件和仿真設(shè)施，挖掘出仿真試驗裝置的屬性、指標(biāo)、能力、不足和需求。

宇航系統(tǒng)工程研究所按照時間和空間合理化布局，確定了各項能力建設(shè)要素在研制過程中的位置，頂層設(shè)計形成一整套能力建設(shè)體系架構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了由專業(yè)仿真模塊、仿真單元、仿真系統(tǒng)以及系統(tǒng)平臺組成的水下發(fā)射技術(shù)能力建設(shè)項目，其中包含數(shù)值仿真和模擬試驗、規(guī)定常規(guī)試驗和非規(guī)定常規(guī)數(shù)字試驗、單項數(shù)字試驗和綜合數(shù)字試驗、局部數(shù)字試驗以及水下發(fā)射全過程數(shù)字系統(tǒng)試驗，覆蓋水下發(fā)射技術(shù)研究和型號研制所需的數(shù)字試驗需求。

該能力建設(shè)體系架構(gòu)按照系統(tǒng)工程的指導(dǎo)思想，按各分支構(gòu)成形成整體架構(gòu)，將自下而上的分支組成與自上而下的頂層架構(gòu)有機結(jié)合，利用系統(tǒng)工程分解—集成方法形成整個能力建設(shè)框架和具體建設(shè)內(nèi)容。該體系架構(gòu)可充分體現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部各組分微觀特性的認識，也滿足系統(tǒng)層次之間結(jié)構(gòu)關(guān)系的分析和驗證，最終保證系統(tǒng)整體性能滿足型號研制要求。

二、系統(tǒng)工程方法規(guī)劃項目論證

宇航系統(tǒng)工程研究所通過頂層設(shè)計明確了項目建設(shè)依據(jù)、建設(shè)目標(biāo)和主要分支構(gòu)成，在此基礎(chǔ)上，論證項目的主要內(nèi)容以實現(xiàn)項目建設(shè)為主旨。按能力建設(shè)體系框架和各分支構(gòu)成，對各建設(shè)內(nèi)容進行細化并有機結(jié)合。

水下發(fā)射技術(shù)研究補充軟件及模塊分別從型號多體耦合相互作用、多相流耦合作用、受力特性、建模優(yōu)化設(shè)計、提高載荷計算精度等方面出發(fā)，研究對應(yīng)的問題，建立求解方法和手段。通過該部分能力建設(shè)獲得關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計參數(shù)，考核型號系統(tǒng)總體和分系統(tǒng)方案的正確性、協(xié)調(diào)性以及對水下發(fā)射和飛行環(huán)境的適應(yīng)性。

水下發(fā)射虛擬試驗系統(tǒng)重點解決水下發(fā)射多學(xué)科聯(lián)合仿真計算問題，為完成水下發(fā)射流體、結(jié)構(gòu)等專業(yè)的聯(lián)合仿真分析，開展不同發(fā)射工況的射前預(yù)示虛擬試驗，提供仿真計算與管理的軟硬件平臺。該部分能力建設(shè)充分考慮水下發(fā)射技術(shù)的仿真試驗需求，以水下發(fā)射技術(shù)研究補充軟件及模塊為基礎(chǔ)構(gòu)建系統(tǒng)級的虛擬試驗環(huán)境，提供虛擬試驗項目管理、虛擬試驗獨立及協(xié)同運行控制、虛擬試驗分布式運行環(huán)境、虛擬試驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計與管理等功能，完成水下發(fā)射流體、結(jié)構(gòu)等學(xué)科的專業(yè)及聯(lián)合仿真分析，開展不同工況的射前預(yù)示虛擬試驗仿真計算與管理，對水下發(fā)射過程進行全程模擬及各狀態(tài)參數(shù)的計算，為實際的物理試驗提供可靠的分析依據(jù)。

水下發(fā)射試驗數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)用于集中管理水下發(fā)射實物試驗數(shù)據(jù)、虛擬試驗數(shù)據(jù)和分析結(jié)果數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)導(dǎo)入、查詢等功能，提供面向分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問接口。該子系統(tǒng)由水下發(fā)射實物試驗數(shù)據(jù)管理模塊、虛擬試驗數(shù)據(jù)管理模塊、實物試驗數(shù)據(jù)庫、虛擬試驗數(shù)據(jù)庫、試驗分析結(jié)果數(shù)據(jù)庫及管理模塊、試驗數(shù)據(jù)接口模塊及相關(guān)硬件系統(tǒng)組成。

其中補充軟件及模塊是虛擬試驗的基礎(chǔ)和驗證手段，虛擬試驗可指導(dǎo)設(shè)計，試驗數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)需要實物試驗、虛擬試驗和補充軟件及模塊必要的仿真數(shù)據(jù)，同時又是提高虛擬試驗和補充軟件及模塊仿真水平的基礎(chǔ)，三者之間相互補充、相互驗證、相互提高。水下發(fā)射能力建設(shè)項目包含各類數(shù)字試驗，種類繁多，分支龐雜，涉及到的專業(yè)和單位較多，而國外能夠借鑒的經(jīng)驗較少，因此在論證過程中需要面臨局部與整體、系統(tǒng)與系統(tǒng)聯(lián)系以及系統(tǒng)分解等問題，這也是個體與整體的辯證統(tǒng)一。

三、全壽命周期管理項目實施

任何系統(tǒng)都有其時效性，不同階段所表現(xiàn)的特性完全不同。水下發(fā)射技術(shù)能力建設(shè)項目歷經(jīng)頂層設(shè)計、規(guī)劃論證、實施運行、竣工驗收等階段，在完成項目頂層策劃和前期論證工作后，水下發(fā)射技術(shù)能力建設(shè)項目進入實施和驗收階段。該項目實施過程具有建設(shè)周期長、技術(shù)難度大、參與人員多、涉及領(lǐng)域廣、規(guī)范要求高等特點，實施工作必須在現(xiàn)有條件基礎(chǔ)上充分體現(xiàn)合理規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、健全體系、提升水平、兼顧長遠的指導(dǎo)思想，對建設(shè)項目進行全壽命周期管理。

在該項目實施初期，宇航系統(tǒng)工程研究所對事項和經(jīng)費計劃進行了全壽命周期策劃，做到了到事、到時、到人。在實施過程中對策劃進行分解，以計劃形式下發(fā)到各建設(shè)內(nèi)容負責(zé)人。對影響策劃執(zhí)行的要素及時分析解決，務(wù)求項目按計劃執(zhí)行。在確保項目進度和經(jīng)費管理的基礎(chǔ)上，重視對技術(shù)的實現(xiàn)和管理。項目實施過程中，針對每項系統(tǒng)進行了分解，按最小單元為系統(tǒng)中的部件，建立工作分解結(jié)構(gòu)組成圖。建立技術(shù)狀態(tài)專家審查制，技術(shù)要求、實施方案、驗收狀態(tài)均需通過專家組及最終使用者的審查確認。通過各系統(tǒng)實施過程中的版本狀態(tài)控制和資料更新控制，確保資料的及時更新和有效。

通過全壽命周期建設(shè)方法，保證了從論證到實施直至驗收各階段，對各種必要關(guān)鍵專業(yè)技術(shù)及其實施的設(shè)備和設(shè)施進行科學(xué)的合理集成，特別是諸如虛擬試驗、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等需要大投資和高質(zhì)量等特殊工程需求的試驗設(shè)施項目，更要合理規(guī)劃，兼顧長遠。它們是具有多學(xué)科的、全方位、多角度、綜合性的大型數(shù)字試驗，具有真實性強、考核復(fù)雜環(huán)境全等特點，能夠正確發(fā)揮它們的使用效能是項目論證中最最核心的準(zhǔn)則。因此在全壽命周期項目管理中，明確提出了建設(shè)項目中各項內(nèi)容要解決的型號研制問題和應(yīng)達到的能力指標(biāo)，指導(dǎo)項目的論證、實施和驗收。在驗收階段，嚴(yán)格按項目整體目標(biāo)對各建設(shè)內(nèi)容進行驗收，確保項目建設(shè)滿足現(xiàn)階段和未來幾年型號研制過程水下發(fā)射技術(shù)研究的需求。

通過項目建設(shè)，各項成果有力地支撐了型號設(shè)計，從單元到平臺，從單專業(yè)到多專業(yè)，從數(shù)據(jù)到系統(tǒng)，全方位地推進型號研制進度和設(shè)計改進周期，形成的軟件和工具直接應(yīng)用于專業(yè)設(shè)計，提升了設(shè)計水平，縮短了設(shè)計周期，節(jié)約了設(shè)計成本，為型號研制工作奠定了堅實的基礎(chǔ)，具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。

開展水下發(fā)射技術(shù)能力建設(shè)項目可以為水下發(fā)射技術(shù)機理研究、關(guān)鍵技術(shù)驗證和工程設(shè)計提供手段。項目建設(shè)論證實施過程中引入系統(tǒng)工程的管理方法，形成了具有特色的水下發(fā)射技術(shù)能力建設(shè)項目，不但為解決航天項目組織管理提供了新視角和新思路，而且也為大規(guī)模項目論證及實施工作提供了方法和工具。同時，在項目規(guī)劃、論證及實施過程中有效地提升和完善了系統(tǒng)工程方法理論，體現(xiàn)了在實踐中應(yīng)用，并在實踐中升華的特點。通過項目實踐，逐步深化了對系統(tǒng)工程方法論的認識，全生命周期管理體現(xiàn)了項目的特性，兼顧了項目的組成細節(jié)，凝練了各分支的功效，逐步總結(jié)出以體系建設(shè)為目標(biāo)的系統(tǒng)工程方法，可強化我國水下發(fā)射技術(shù)能力體系建設(shè)，也可推動系統(tǒng)科學(xué)和管理科學(xué)的發(fā)展。