◎北京臨近空間飛行器系統(tǒng)工程研究所 李萌萌 肖振

集成產(chǎn)品開發(fā)團隊（IPT）作為一種新型的項目管理組織模式，能夠有效適應(yīng)當(dāng)前航天型號研制專業(yè)耦合緊、系統(tǒng)復(fù)雜度高、參研單位多、涉及領(lǐng)域廣等特點，在有效提高工作效率，提升總體設(shè)計能力的同時，對關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)起到了重要作用。但與此同時，IPT模式在實踐過程中也暴露出了設(shè)計經(jīng)驗難以固化、考核不完善等問題。

因此，筆者結(jié)合工作實踐，提出了采用全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)，在具體操作層面上支撐IPT的科研工作，試圖解決或至少為后續(xù)徹底解決上述問題奠定基礎(chǔ)。

一、IPT在實施中存在的問題

IPT是由多學(xué)科、跨部門的專家和技術(shù)人員組成的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計工作小組，為實現(xiàn)多專業(yè)緊密耦合與有效協(xié)同，IPT按照“一個目標、一套管理辦法、一套設(shè)計方法、一個團隊”的原則開展工作，并輔以相應(yīng)的管理制度，從而明確工作目標、內(nèi)容和接口關(guān)系、時間節(jié)點、交付方式，使之真正做到整體策劃、統(tǒng)籌安排。

IPT管理模式自實施以來，取得了一些階段性成果，但也逐漸暴露出團隊管理、經(jīng)驗和設(shè)計方法等方面的一些問題與不足。

1.任務(wù)分配與下達模式不完善

與傳統(tǒng)串行科研模式相比，IPT強調(diào)并行的科研模式，對應(yīng)的管理模式也從傳統(tǒng)的縱向轉(zhuǎn)變?yōu)楸馄?，以縮短科研調(diào)度鏈條。但在實踐過程中，口口相傳的任務(wù)分配與下達模式不利于整個團隊對技術(shù)狀態(tài)的跟蹤，尤其是當(dāng)別人工作對自己有重大影響時，不能第一時間了解并采取相應(yīng)措施。另外，這種模式還容易導(dǎo)致任務(wù)的遺漏與不能落實，工作的完成情況、完成好壞完全取決于個人的主觀能動性。

2.對專業(yè)和設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)不足

IPT對專業(yè)和設(shè)計經(jīng)驗未進行系統(tǒng)的整理和總結(jié)。具體體現(xiàn)為：一些核心經(jīng)驗教訓(xùn)并未得到有效積累，未形成制度保留下來；尚未形成完備的跟蹤記錄途徑，在快節(jié)奏的任務(wù)推進過程中，團隊無法停下來對分析過程進行詳細記錄，大量數(shù)據(jù)和研究成果得不到有效保存；IPT的實施效果過于依賴成員的個人能力。

3.工作考核不充分

由于IPT屬臨時團隊，在當(dāng)前依舊延承處室考核的管理模式下，處室領(lǐng)導(dǎo)對于IPT成員的工作并不十分了解。因此，這一考核模式既不利于對工作質(zhì)量的把握，也不利于IPT成員發(fā)現(xiàn)問題并及時改進。

二、全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)

隨著近年來信息技術(shù)的快速發(fā)展，可通過數(shù)字化手段解決或部分緩解上述IPT管理模式在實踐中暴露的問題。

全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)著力于打造總體多學(xué)科優(yōu)化平臺、數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺、數(shù)字化協(xié)同分析平臺、飛行特性模擬仿真驗證平臺以及試驗數(shù)據(jù)管理平臺，如圖1所示。

圖1 全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)示意圖

1.總體多學(xué)科優(yōu)化平臺

總體多學(xué)科優(yōu)化平臺通過對多專業(yè)分析計算方法的提煉與固化，形成具有一定可信度且計算效率高的工程計算模型，并按照合適的優(yōu)化策略和設(shè)計過程組合形成一套自動尋優(yōu)的總體方案。同時，實現(xiàn)IPT內(nèi)部多專業(yè)、多學(xué)科的快速迭代優(yōu)化，形成參數(shù)閉合的總體方案，并對分系統(tǒng)專業(yè)提出總體要求。這樣一方面減少了多專業(yè)逐個進行評估的環(huán)節(jié)，提高了效率；另一方面通過自動仿真尋優(yōu)，降低對設(shè)計人員的經(jīng)驗要求。

2.數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺

數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺作為一種全新的設(shè)計系統(tǒng)，通過自頂向下的設(shè)計方法，以總體骨架模型和文本相結(jié)合的手段進行設(shè)計信息的傳遞與約束，實現(xiàn)基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理的產(chǎn)品在線并行開發(fā)功能，實現(xiàn)數(shù)字樣機的統(tǒng)一存放和管理以及并行開發(fā)，保證共用設(shè)計和信息的一致性，從而提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量和研制效率。它克服了傳統(tǒng)的三維模型獨立設(shè)計及設(shè)計/審簽環(huán)境相互割裂的諸多弊端，如各專業(yè)之間缺乏必要的協(xié)同和優(yōu)化，上游數(shù)據(jù)的更改可能導(dǎo)致下游數(shù)據(jù)的不清楚或更改頻繁，有效數(shù)據(jù)受控不及時等問題。

基于數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺，系統(tǒng)地將關(guān)聯(lián)設(shè)計、數(shù)據(jù)管理、三維審簽及發(fā)放等進行一體化開發(fā)，可以保證各專業(yè)及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性，確保數(shù)據(jù)準確性，保證產(chǎn)品研制合理性與快速響應(yīng)性，從而提高研制質(zhì)量。例如，航天產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案的協(xié)同設(shè)計可由多個IPT協(xié)同完成數(shù)字化三維模型的構(gòu)建，通過數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺實現(xiàn)對IPT協(xié)同過程的管理，打通三維設(shè)計、三維工藝、三維制造加工的全流程。

3.數(shù)字化協(xié)同分析平臺

基于數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺形成的數(shù)字化三維模型，各專業(yè)按照傳統(tǒng)串行的業(yè)務(wù)流程，依次對產(chǎn)品的氣動、結(jié)構(gòu)、防隔熱、控制等方面的特性進行仿真分析，對航天產(chǎn)品的性能進行單個專業(yè)的評估，為方案優(yōu)化提供支撐。

4.飛行特性模擬仿真驗證平臺

飛行特性模擬仿真驗證平臺采用先進數(shù)字化手段開展系統(tǒng)級的總體性能驗證、預(yù)示與評估。例如，針對總體設(shè)計方案，IPT可以對航天飛行器產(chǎn)品進行全生命周期、全系統(tǒng)、全剖面、全流程的總體性能驗證，利用高性能圖形工作站和計算資源，可初步搭建全系統(tǒng)、全流程虛擬試驗平臺，實現(xiàn)對航天飛行器產(chǎn)品各段氣動力、熱、結(jié)構(gòu)、載荷和控制等多學(xué)科耦合飛行過程的全程模擬仿真，對飛行過程中的多物理場飛行特性進行考察，獲取全程飛行包絡(luò)。

5.試驗數(shù)據(jù)管理平臺

試驗數(shù)據(jù)管理貫穿于試驗的全過程，包括試驗任務(wù)的下達、試驗方案設(shè)計、試驗過程的跟蹤、試驗結(jié)果的采集、數(shù)據(jù)版本管理、結(jié)果的審簽發(fā)布等。試驗數(shù)據(jù)管理平臺的應(yīng)用實現(xiàn)了試驗數(shù)據(jù)全生命周期的過程管理，實現(xiàn)了各類試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲、管理和檢索以及規(guī)范化。

三、應(yīng)用效果

1.匯聚核心技術(shù)研發(fā)能力

實踐證明，全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)能夠滿足航天產(chǎn)品的設(shè)計需要，能夠覆蓋集成優(yōu)化設(shè)計、產(chǎn)品研制和試驗驗證等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了信息共享，加快了研制速度，提高了研制效率，保證了協(xié)調(diào)結(jié)果的準確性，并確保了IPT成員之間溝通信息的準確可靠，逐步提升了IPT的技術(shù)研發(fā)能力。

2.提升核心綜合管理能力

全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)不僅打造了技術(shù)研發(fā)能力的載體，促進了技術(shù)能力的提升，而且能夠促進管理軟實力的提升。

一是便于管理經(jīng)驗的傳承。全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)將成熟的科研流程固化為工業(yè)流水線，力圖使每個管理環(huán)節(jié)實現(xiàn)數(shù)據(jù)化、信息化和規(guī)范化。這種過程的模塊化簡化了管理流程，助力了科研模式創(chuàng)新和核心能力的形成，便于管理經(jīng)驗的傳承。

二是簡化事務(wù)性工作。全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)讓設(shè)計人員將更多的精力投入到科研創(chuàng)新上，而不是整天疲于應(yīng)對瑣碎的事務(wù)性工作。

三是強化資源共享。設(shè)計經(jīng)驗根植于全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)，它不會隨著人員的變更、工作的結(jié)束而流失，確保了設(shè)計經(jīng)驗的有效傳承。尤其是對年輕的設(shè)計人員而言，成熟、流程化的設(shè)計模式，縮短了成長周期。

全生命周期數(shù)字化管理系統(tǒng)通過系統(tǒng)化的管理和數(shù)字化工具的運用，實現(xiàn)了對IPT攻關(guān)流程、業(yè)務(wù)關(guān)系、知識和技術(shù)等核心能力的數(shù)字化，最終形成的數(shù)字化成果有力地支撐了IPT的高效協(xié)同工作。