◎上海航天技術(shù)研究院 王瑋等

運(yùn)載火箭去任務(wù)化模式及其在型號(hào)中的實(shí)踐

◎上海航天技術(shù)研究院 王瑋等*

目前，我國(guó)CZ系列運(yùn)載火箭的研制生產(chǎn)管理普遍采用定制化模式，即在火箭研制之初就與衛(wèi)星任務(wù)關(guān)聯(lián)綁定，并設(shè)定產(chǎn)品代號(hào)。全生命周期中，原材料和元器件按批采購(gòu)，部分通用單機(jī)和零、部（組）件組批生產(chǎn)驗(yàn)收、按發(fā)交付，其后各階段則帶有明顯的發(fā)次屬性，包括大系統(tǒng)、大部段產(chǎn)品的生產(chǎn)和試驗(yàn)、火箭總裝與出廠測(cè)試、發(fā)射任務(wù)。在這種模式中需根據(jù)衛(wèi)星型號(hào)要求和發(fā)射方案，在產(chǎn)品庫(kù)中選取合適的型號(hào)或定制化研制新產(chǎn)品，編制定制化軟件，設(shè)置定制化流程。

這種傳統(tǒng)的定制化模式適應(yīng)了各發(fā)次任務(wù)之間的差異性，充分滿足了任務(wù)需求，并依靠定制化的方式實(shí)現(xiàn)了火箭性能的最優(yōu)化，從明確對(duì)火箭的要求開(kāi)始直至執(zhí)行發(fā)射，運(yùn)載火箭需要的研制周期為20個(gè)月。但是，隨著近年來(lái)中國(guó)航天迎來(lái)高密度發(fā)射，定制化模式的弊端逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品整箭級(jí)的互換性差，面對(duì)計(jì)劃調(diào)整等突發(fā)情況的快速響應(yīng)能力不足，存在制約任務(wù)實(shí)施進(jìn)度的風(fēng)險(xiǎn)；另外，已生產(chǎn)完畢的火箭無(wú)法挪作其它任務(wù)使用，存在已制品不得已只能長(zhǎng)期貯存的情況。

為了應(yīng)對(duì)這種風(fēng)險(xiǎn)，上海航天技術(shù)研究院考慮引入去任務(wù)化概念，對(duì)運(yùn)載火箭研制生產(chǎn)模式進(jìn)行優(yōu)化，提高火箭應(yīng)對(duì)不同任務(wù)的靈活性，并縮短任務(wù)周期，以有效應(yīng)對(duì)高密度發(fā)射。

一、去任務(wù)化模式的相關(guān)概念

1.去任務(wù)化的基本概念

所謂去任務(wù)化模式是相對(duì)于定制化模式提出的，指在運(yùn)載火箭的研制生產(chǎn)環(huán)節(jié)取消任務(wù)屬性，獨(dú)立性較強(qiáng)地組織研制生產(chǎn)，任務(wù)屬性較晚介入主研制流程，從而使任務(wù)計(jì)劃較小地影響產(chǎn)品的研制流程。去任務(wù)化最理想的情況是：火箭按一種設(shè)計(jì)狀態(tài)批生產(chǎn)、測(cè)試、貯存，不與具體任務(wù)關(guān)聯(lián)，待發(fā)射任務(wù)及其要求明確后再選取庫(kù)存產(chǎn)品、注入任務(wù)相關(guān)參數(shù)，完成必要測(cè)試后即可赴發(fā)射場(chǎng)執(zhí)行發(fā)射任務(wù)。

2.去任務(wù)化與定制化模式的比較

作為運(yùn)載火箭2種不同的科研生產(chǎn)管理模式，去任務(wù)化模式和定制化模式在技術(shù)環(huán)節(jié)與管理環(huán)節(jié)上均存在差異。圖1和圖2分別為去任務(wù)化模式和定制化模式的主要流程。

圖1 定制化模式流程圖

圖2 去任務(wù)化模式流程圖

從圖1可以看出，任務(wù)要求貫穿研制、生產(chǎn)、測(cè)試、發(fā)射各流程始終，僅虛線框內(nèi)部分可與任務(wù)不關(guān)聯(lián)。整個(gè)任務(wù)周期長(zhǎng)，且火箭在分系統(tǒng)齊套及試驗(yàn)階段已具備任務(wù)屬性，產(chǎn)品很難與其它任務(wù)相互調(diào)配。

從圖2可以看出，虛線框內(nèi)部分均可與任務(wù)不關(guān)聯(lián)，意味著火箭研制生產(chǎn)可以不受具體任務(wù)影響；任務(wù)屬性在較后期介入，火箭硬件已生產(chǎn)測(cè)試完畢，后續(xù)任務(wù)周期較短，意味著任務(wù)可以不受火箭研制進(jìn)度影響。

通過(guò)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的對(duì)比，可以系統(tǒng)梳理2種模式的異同，見(jiàn)表1。

二、去任務(wù)化模式的探索實(shí)踐

1.型號(hào)現(xiàn)狀分析

CZ-4系列運(yùn)載火箭目前的科研生產(chǎn)模式是典型的定制化模式，僅單星發(fā)射就存在6種型號(hào)構(gòu)型。任務(wù)要求明確后，根據(jù)任務(wù)情況選擇其中某種構(gòu)型，確定全箭技術(shù)狀態(tài)，部分產(chǎn)品（整流罩、適配器等與星箭接口相關(guān)產(chǎn)品）定制化生產(chǎn)，火箭從分系統(tǒng)研制開(kāi)始帶有任務(wù)特征，后續(xù)僅用于本次任務(wù)發(fā)射，不具備互換調(diào)整的條件。

表1 去任務(wù)化模式與定制化模式的比較

2.去任務(wù)化瓶頸分析

一是硬件產(chǎn)品狀態(tài)差異大。CZ-4系列運(yùn)載火箭現(xiàn)存的多個(gè)構(gòu)型之間不能互換，主要表現(xiàn)在總體、箭體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等系統(tǒng)的產(chǎn)品狀態(tài)差異上，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，CZ-4B和CZ-4C火箭現(xiàn)有狀態(tài)硬件產(chǎn)品通用化率達(dá)到81.7%。而非通用產(chǎn)品是火箭不能互換的主要瓶頸所在，盡可能提高產(chǎn)品通用化率，是縮減合并構(gòu)型數(shù)量的重要手段。

二是測(cè)試環(huán)節(jié)與任務(wù)屬性相關(guān)聯(lián)?；鸺刂葡到y(tǒng)測(cè)試、集成綜合測(cè)試均帶有任務(wù)屬性，與任務(wù)緊密關(guān)聯(lián)。目前模式下，控制系統(tǒng)在完成分系統(tǒng)測(cè)試后已不具備通用性，即便2發(fā)火箭硬件狀態(tài)完全一致，也因測(cè)試環(huán)節(jié)已注入不同參數(shù)而無(wú)法實(shí)現(xiàn)互換。

三是型號(hào)研制按發(fā)次進(jìn)行管理?；鸺挠?jì)劃任務(wù)下達(dá)、技術(shù)狀態(tài)控制、質(zhì)量管理、生產(chǎn)線管理、總裝齊套管理、經(jīng)費(fèi)管理、用戶管理等方面均與任務(wù)關(guān)聯(lián)，按發(fā)次管理，互換容易造成管理上的混亂。

3.去任務(wù)化的途徑

一是技術(shù)狀態(tài)的統(tǒng)一。

在CZ-4系列運(yùn)載火箭未實(shí)現(xiàn)通用化的產(chǎn)品中，部分差異經(jīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)是可以統(tǒng)一狀態(tài)的，而另一部分差異后續(xù)仍需維持原狀態(tài)。未來(lái)，需要進(jìn)一步提高產(chǎn)品的通用化率，增強(qiáng)產(chǎn)品研制生產(chǎn)和調(diào)配的靈活性。CZ-4B/4C火箭狀態(tài)存在差異的部件狀態(tài)梳理見(jiàn)表2。

通過(guò)對(duì)差異狀態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，可以統(tǒng)一產(chǎn)品狀態(tài)，提高火箭產(chǎn)品的通用化率。但對(duì)于CZ-4系列運(yùn)載火箭而言，部分產(chǎn)品后續(xù)仍需定制化設(shè)計(jì)，按2～3個(gè)不同狀態(tài)投產(chǎn)，實(shí)際情況距離完全意義上的去任務(wù)化仍有一定距離。根據(jù)實(shí)際情況，后續(xù)去任務(wù)化的目標(biāo)設(shè)定為：型號(hào)按CZ-4B火箭和CZ-4C火箭各一個(gè)基本狀態(tài)，自整流罩以下產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)狀態(tài)統(tǒng)一，三級(jí)過(guò)渡段、尾段、尾翼按整流罩狀態(tài)選配，整流罩仍根據(jù)衛(wèi)星要求定制。

二是軟件和測(cè)試環(huán)節(jié)去任務(wù)化。

火箭的硬件產(chǎn)品通過(guò)統(tǒng)一狀態(tài)實(shí)現(xiàn)去任務(wù)化后，由于從分系統(tǒng)測(cè)試開(kāi)始的火箭各類測(cè)試項(xiàng)目均帶有任務(wù)屬性，實(shí)際上該發(fā)火箭已與任務(wù)緊密關(guān)聯(lián)，不再具備通用性，不能真正實(shí)現(xiàn)去任務(wù)化。要保證一發(fā)經(jīng)過(guò)完整測(cè)試的火箭具備通用性，就需要使之前的測(cè)試環(huán)節(jié)具備通用性。因此，需要研究測(cè)試環(huán)節(jié)的去任務(wù)化，從分系統(tǒng)測(cè)試環(huán)節(jié)開(kāi)始，采用通用的測(cè)試軟件開(kāi)展測(cè)試，各發(fā)火箭的測(cè)試流程和測(cè)試內(nèi)容統(tǒng)一，與具體任務(wù)脫鉤，測(cè)試安排不受任務(wù)計(jì)劃影響。但最終飛行產(chǎn)品仍然要增加任務(wù)屬性，以滿足任務(wù)的個(gè)性化需求，為保證測(cè)試覆蓋性，可在任務(wù)明確后，安排進(jìn)行與任務(wù)關(guān)聯(lián)的測(cè)試環(huán)節(jié)。

三是去任務(wù)化模式配套的管理措施。

傳統(tǒng)的定制化模式中，配套采用的管理文件、圖紙、投產(chǎn)計(jì)劃等管理措施都反映了任務(wù)相關(guān)信息，采用去任務(wù)化模式后，配套的管理措施需進(jìn)行以下幾個(gè)方面的同步調(diào)整：

●火箭產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)狀態(tài)不再按火箭發(fā)次明確，而是按照產(chǎn)品圖代號(hào)來(lái)明確。

表2 CZ-4B/4C火箭差異部件梳理表

●研制單位下達(dá)產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)不標(biāo)注產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的任務(wù)發(fā)次，而是根據(jù)生產(chǎn)單位的編號(hào)規(guī)定進(jìn)行編號(hào)，待任務(wù)明確后由研制單位明確發(fā)次代號(hào)和產(chǎn)品編號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

●單機(jī)（部段）產(chǎn)品驗(yàn)收評(píng)審采用批量驗(yàn)收的方式進(jìn)行，驗(yàn)收結(jié)論不明確發(fā)次，只明確同意本型號(hào)使用；單機(jī)（部段）產(chǎn)品交付總裝齊套時(shí)，根據(jù)齊套計(jì)劃要求明確裝箭產(chǎn)品編號(hào)，產(chǎn)品配套情況匯總后提交給總體和分系統(tǒng)單位。

●明確任務(wù)要求之前，產(chǎn)品的質(zhì)量檢查確認(rèn)工作按照產(chǎn)品編號(hào)進(jìn)行，與用戶和上級(jí)機(jī)關(guān)溝通時(shí)主要匯報(bào)同批產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)狀態(tài)、進(jìn)度、質(zhì)量和驗(yàn)收交付等信息；明確任務(wù)要求之后，發(fā)次代號(hào)與產(chǎn)品編號(hào)相關(guān)聯(lián)，質(zhì)量檢查確認(rèn)工作按發(fā)次代號(hào)進(jìn)行，與用戶和上級(jí)機(jī)關(guān)溝通時(shí)匯報(bào)配套關(guān)系及本發(fā)產(chǎn)品的狀態(tài)及質(zhì)量情況。

●各單位采用與去任務(wù)化相匹配的管理模式，適應(yīng)型號(hào)組批生產(chǎn)與任務(wù)發(fā)次產(chǎn)品記賬方式不同帶來(lái)的財(cái)務(wù)管理變化。

三、效果展望與建議

1.效果展望

CZ-4系列火箭以3年為一個(gè)工作周期，全面推進(jìn)型號(hào)去任務(wù)化，預(yù)期將對(duì)型號(hào)的研制生產(chǎn)模式帶來(lái)全新的轉(zhuǎn)變，具體包括：火箭產(chǎn)品由按任務(wù)計(jì)劃投產(chǎn)、測(cè)試、發(fā)射改為自行組批投產(chǎn)，統(tǒng)一測(cè)試、貯存，具有更高的自由度和獨(dú)立性；火箭狀態(tài)進(jìn)一步統(tǒng)一，節(jié)省設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理成本；注入任務(wù)屬性之前，各發(fā)火箭之間具備高度的互換性，容易調(diào)配，任務(wù)靈活性大大增強(qiáng)；任務(wù)下達(dá)后，5個(gè)月具備發(fā)射條件，相比之前的20個(gè)月周期大大縮短。

2.建議

運(yùn)載火箭的技術(shù)狀態(tài)統(tǒng)一，仍然受外部約束的影響，由于外部輸入的多樣化，使火箭技術(shù)狀態(tài)仍不能完全統(tǒng)一。為實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭型號(hào)去任務(wù)化目標(biāo)，建議加強(qiáng)星箭接口標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定、推廣，使各衛(wèi)星研制單位在衛(wèi)星設(shè)計(jì)中依據(jù)規(guī)范開(kāi)展星箭接口設(shè)計(jì)，對(duì)運(yùn)載火箭的接口要求盡量統(tǒng)一，便于運(yùn)載火箭開(kāi)展與星箭接口相關(guān)部段的狀態(tài)統(tǒng)一工作。

去任務(wù)化對(duì)于運(yùn)載火箭研制模式，是一次“以產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)為基礎(chǔ)、以管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵”的重要變革，不僅有利于批生產(chǎn)技術(shù)狀態(tài)的控制，更有利于整箭成熟度管理工作。去任務(wù)化將使火箭研制單位擺脫單個(gè)任務(wù)需求的限制和任務(wù)計(jì)劃的影響，同時(shí)具體任務(wù)也將因火箭研制生產(chǎn)效率的提高而獲得更大的靈活性。在高密度發(fā)射情況下，去任務(wù)化是提高效率、降低成本、優(yōu)化流程的必要手段，將使現(xiàn)役型號(hào)激發(fā)出更大的活力，推進(jìn)運(yùn)載火箭的市場(chǎng)化轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

*其他作者：趙峰（中國(guó)航天科技集團(tuán)公司）、吳佳林（上海航天技術(shù)研究院）