◎北京航天長征飛行器研究所 劉成國等

采用商用成熟技術(shù)快速響應(yīng)用戶需求

◎北京航天長征飛行器研究所 劉成國等*

采用商用成熟技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成，快速研制原理樣機(jī)響應(yīng)用戶需求，是在產(chǎn)品市場化改革以及軍民融合方面的一次重要探索。該模式對于快速研制產(chǎn)品、積極響應(yīng)用戶需求、迅速占領(lǐng)市場以及建設(shè)具有市場化理念的產(chǎn)品研制隊(duì)伍具有重要意義。某平臺原理樣機(jī)的研制就是該模式的一次有益實(shí)踐。

歐美主要軍事大國在20世紀(jì)80年代提出了商用成熟技術(shù)(COTS)這一概念，即最大限度地使用商用產(chǎn)品、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和工藝以及過程控制，以可靠性和維修性為基礎(chǔ)進(jìn)行全面設(shè)計(jì)，確保滿足任務(wù)要求，縮短研制時(shí)間，降低研制費(fèi)用。在軍工系統(tǒng)中，采用COTS快速響應(yīng)用戶需求有著其特殊的背景。

北京航天長征飛行器研究所以往的研制模式是用戶下達(dá)明確的任務(wù)，研究所負(fù)責(zé)研制。2014年底全軍武器裝備采購信息網(wǎng)正式開通，意味著傳統(tǒng)的產(chǎn)品承制方選擇方式從計(jì)劃式、指定式向需求式、招標(biāo)式方向發(fā)展。面對即將到來的新常態(tài)，研究所主動(dòng)求變，探索出一條新的產(chǎn)品研制模式，以適應(yīng)未來的發(fā)展。

一、新模式的優(yōu)勢

在傳統(tǒng)型號研制模式下，制約原理樣機(jī)研制速度的主要有快速系統(tǒng)集成和系統(tǒng)各單機(jī)齊套2個(gè)方面。研究所作為多年的分系統(tǒng)承制單位，具有豐富的快速系統(tǒng)集成經(jīng)驗(yàn)，但受原材料采購、單機(jī)定制進(jìn)度的影響，系統(tǒng)各單機(jī)齊套問題往往是制約研制進(jìn)度的主要因素。

為了發(fā)揮研究所傳統(tǒng)的快速系統(tǒng)集成優(yōu)勢，克服系統(tǒng)各單機(jī)齊套短板，在原理樣機(jī)研制階段采取了快速系統(tǒng)集成+COTS的研制模式。該模式將“方案設(shè)計(jì)—市場調(diào)研—市面采購—快速集成”有機(jī)結(jié)合起來，利用方案設(shè)計(jì)、快速系統(tǒng)集成的優(yōu)勢，再結(jié)合市面上采購的商用成熟產(chǎn)品，從而快速研制產(chǎn)品并進(jìn)行地面演示試驗(yàn)，避開了傳統(tǒng)型號研制模式中對環(huán)境適應(yīng)性和可靠性的投入。

對比傳統(tǒng)模式和新型模式下的研制進(jìn)度（見表1）可以發(fā)現(xiàn)，新型模式在原理樣機(jī)研制及功能演示等方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢。

二、COTS在某平臺開發(fā)中的實(shí)踐

1.主動(dòng)獲取并牽引用戶需求

研究所獲悉用戶對某平臺的需求后，主動(dòng)與用戶進(jìn)行溝通。針對用戶需求建立研制團(tuán)隊(duì)并開始落實(shí)產(chǎn)品指標(biāo)體系。結(jié)合自身的技術(shù)優(yōu)勢以及商用成熟技術(shù)，確定了某平臺的設(shè)計(jì)方案。

2.以快速系統(tǒng)集成+COTS模式實(shí)現(xiàn)某平臺方案

商用成熟產(chǎn)品的優(yōu)化及系統(tǒng)集成。商用成熟產(chǎn)品中大部分使用的是標(biāo)準(zhǔn)電氣接口，可以直接互連互通，但有一部分組件是非標(biāo)準(zhǔn)接口，需要在系統(tǒng)集成層面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此，研制團(tuán)隊(duì)在系統(tǒng)集成時(shí)設(shè)計(jì)出了一種新的電氣接口方案，并對某平臺內(nèi)部空間進(jìn)行了優(yōu)化處理，使其內(nèi)部所有設(shè)備分布更合理、連接更緊密。

在市場上采購商用成熟產(chǎn)品。在某平臺的方案中，所有材料、組件和零件均采購自市場上成熟的民用產(chǎn)品，其中90%的組件從網(wǎng)上采購，10%直接從電子市場購買。

在民品加工廠對商用成熟產(chǎn)品進(jìn)行適應(yīng)性更改。某平臺的結(jié)構(gòu)要滿足復(fù)雜設(shè)計(jì)要求，市場上的產(chǎn)品需要重新加工后才可使用。為了解決該問題，研究所從市場采購了普通結(jié)構(gòu)，并在民品加工廠對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分拆，對于不能使用的零件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)加工和生產(chǎn)，并與其它原零件結(jié)合使用。

3．請用戶現(xiàn)場指導(dǎo)觀摩關(guān)鍵試驗(yàn)

完成系統(tǒng)集成后，首先向用戶展示產(chǎn)品實(shí)物，并介紹后續(xù)的試驗(yàn)安排。在獲得用戶認(rèn)可后開展一系列的關(guān)鍵試驗(yàn)，用以驗(yàn)證商用成熟產(chǎn)品的功能以及系統(tǒng)集成的能力。每一步關(guān)鍵試驗(yàn)都會(huì)邀請用戶現(xiàn)場指導(dǎo)與觀摩，并進(jìn)行多媒體記錄，試驗(yàn)完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

在完成所有關(guān)鍵試驗(yàn)后，與用戶共同策劃大型地面演示試驗(yàn)，確保試驗(yàn)內(nèi)容能夠完整覆蓋用戶關(guān)心的功能和時(shí)序流程。在大型地面演示試驗(yàn)中，采用快速系統(tǒng)集成+COTS的某平臺成功完成了全套飛行流程，得到用戶的高度認(rèn)可，展示了研究所在該領(lǐng)域的研制能力。

采用COTS快速響應(yīng)用戶需求的全流程如圖1所示。

表1 虛擬培訓(xùn)模式與傳統(tǒng)培訓(xùn)模式對比

4.按軍品質(zhì)量流程、規(guī)范和要求開展研制工作

在研制過程中，研究所采用航天質(zhì)量控制流程，嚴(yán)格把控商用成熟產(chǎn)品的質(zhì)量關(guān)，取得了較好的效果。主要措施包括：

對商用成熟產(chǎn)品選用及系統(tǒng)集成方案設(shè)計(jì)多討論、重審查、嚴(yán)把關(guān)。為了選取最適用的產(chǎn)品，研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多輪討論和決策最終選定了要采購的成熟產(chǎn)品。同時(shí)，將系統(tǒng)集成方案作為型號設(shè)計(jì)方案管理，方案設(shè)計(jì)完成后邀請相關(guān)專家進(jìn)行了復(fù)核復(fù)算，并進(jìn)行團(tuán)隊(duì)審查、組內(nèi)審查和室內(nèi)審查，確保方案設(shè)計(jì)合理、可行。

圖1 采用COTS快速響應(yīng)用戶需求全流程圖

對下廠產(chǎn)品進(jìn)行跟產(chǎn)、嚴(yán)格驗(yàn)收。某平臺使用的機(jī)構(gòu)大多在民品加工廠生產(chǎn)。為了把控質(zhì)量關(guān)，團(tuán)隊(duì)成員幾乎天天跟產(chǎn)，每生產(chǎn)一個(gè)零件都會(huì)測量、檢驗(yàn)其加工質(zhì)量。對于無法跟產(chǎn)的產(chǎn)品，在驗(yàn)收時(shí)也會(huì)仔細(xì)檢驗(yàn)。

試驗(yàn)前詳細(xì)策劃、制定方案，試驗(yàn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。在試驗(yàn)開始前，研制團(tuán)隊(duì)制定了詳細(xì)的試驗(yàn)策劃和相關(guān)的試驗(yàn)方案，并主動(dòng)向用戶進(jìn)行了匯報(bào)，通過用戶反饋及時(shí)優(yōu)化試驗(yàn)策劃和方案。在試驗(yàn)過程中，嚴(yán)格按照測試覆蓋性100%的要求進(jìn)行測試。每次試驗(yàn)結(jié)束后，研制團(tuán)隊(duì)都要仔細(xì)分析試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)，觀看試驗(yàn)多媒體視頻，從中把握規(guī)律，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

三、實(shí)踐效果

向用戶展示了某平臺的研制能力，首次從用戶手中獲取了預(yù)研合同。用戶在初期并未明確合同意向和承制單位意向，研究所快速響應(yīng)用戶需求，首先研制出實(shí)物產(chǎn)品并進(jìn)行了功能演示，使用戶明確了預(yù)研合同，并交給研究所承擔(dān)。

形成了原理樣機(jī)，在某平臺研制方面獲取了用戶對研究所的信任，并爭取到后續(xù)搭載試驗(yàn)的機(jī)會(huì)。用戶在觀摩某平臺地面演示試驗(yàn)后對研究所的研制能力予以肯定，并同意后續(xù)擇機(jī)試驗(yàn)。

開拓了新領(lǐng)域，掌握了某平臺的關(guān)鍵技術(shù)，并可直接應(yīng)用于某新型產(chǎn)品研制及相關(guān)型號研制。在原理樣機(jī)研制前，研究所并不具備某平臺的研制能力，通過采用快速系統(tǒng)集成+COTS的研制模式，在不到一年的時(shí)間內(nèi)研制出了產(chǎn)品，使研究所在短時(shí)間內(nèi)具備了該領(lǐng)域的競爭力。

形成了一套新型研制流程，掌握了該流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對以后類似產(chǎn)品的研制具有示范作用。COTS引入軍品研制在我國屬于新興領(lǐng)域，研究所通過實(shí)踐探索出了通過快速系統(tǒng)集成+COTS進(jìn)行原理樣機(jī)研制的新型模式，為我國COTS在軍事領(lǐng)域的發(fā)展貢獻(xiàn)了一定的力量。

采用航天質(zhì)量控制流程管理商用成熟產(chǎn)品，做到了大型地面試驗(yàn)全部一次成功。雖然在產(chǎn)品上采用了COTS，但在質(zhì)量管理方式和流程上仍然按航天質(zhì)量管理流程進(jìn)行。通過嚴(yán)格的質(zhì)量管理，提高了商用成熟產(chǎn)品的可靠性，避免了因產(chǎn)品可靠性問題導(dǎo)致的試驗(yàn)失敗，做到了所有大型地面試驗(yàn)全部一次成功。

四、后續(xù)設(shè)想

北京航天長征飛行器研究所摸索出了原理樣機(jī)快速研制的新型模式，同時(shí)也鍛煉了一支隊(duì)伍。同時(shí)，快速系統(tǒng)集成+COTS的研制模式還存在一些有待改進(jìn)的地方：一是在方案設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成過程中還不能完全擺脫產(chǎn)品定制的思維定式，沒有充分利用COTS；二是采用COTS和產(chǎn)品時(shí)，過多地強(qiáng)調(diào)了功能摸底和研制速度，后續(xù)工程化方面的考慮較少。

后續(xù)，研究所將進(jìn)一步調(diào)研市場的COTS和產(chǎn)品，深化軍民融合，充分利用民用基礎(chǔ)工業(yè)產(chǎn)品。在方案和系統(tǒng)集成過程中，盡量以COTS為基礎(chǔ)，減小適應(yīng)性更改的比重，并將該模式應(yīng)用到其它型號，以發(fā)現(xiàn)該模式不完善的地方，提高其適應(yīng)性。同時(shí)，在原理樣機(jī)研制過程中充分考慮后續(xù)的工程化，使原理樣機(jī)到工程樣機(jī)的銜接更加緊密。?

*其他作者：焦勝海、朱元元、劉天博、楊金鵬、潘文