◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 覃藝 金志強 賈大玲 劉琳 邢曉光

運載火箭多任務(wù)并行出廠發(fā)射管理研究與實踐

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 覃藝 金志強 賈大玲 劉琳 邢曉光

作為我國現(xiàn)役運載火箭的主力軍,某運載火箭型號承擔(dān)了探月工程、“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星工程等國家重大工程及其它軍用、民用和商業(yè)衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù)。自2006年以來,通過優(yōu)化資源配置、挖掘生產(chǎn)潛能,同時開展了技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新等手段,該型火箭圓滿完成了2006～2007年、2010～2012年2輪高密度發(fā)射任務(wù)。從2015年開始至整個“十三五”期間,該型火箭的發(fā)射任務(wù)量還將進一步上升,全面進入第3輪持續(xù)高密度發(fā)射階段,各大工程快速組網(wǎng)、集中密集發(fā)射。

與第3輪高密度發(fā)射階段集中密集發(fā)射的需求相比,當(dāng)前的運載火箭研制生產(chǎn)和測試發(fā)射主要存在以下4個方面的差距：

一是運載火箭產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,測試操作過程中容易發(fā)生質(zhì)量問題,一旦發(fā)生質(zhì)量問題,其處理過程會影響發(fā)射節(jié)奏,甚至造成高密度發(fā)射任務(wù)無法按計劃完成；二是原有的運載火箭研制生產(chǎn)和測試發(fā)射模式采用的是單發(fā)總裝測試與出廠發(fā)射一支隊伍執(zhí)行一發(fā)任務(wù)的模式,一個月發(fā)射一次已經(jīng)是單一系列運載火箭發(fā)射密度的上限；三是按照原有的發(fā)射任務(wù)專列運輸模式,一個專列負責(zé)運輸一發(fā)火箭,專列在發(fā)射場和研制單位之間往返需要一個月左右的周期,鐵路運輸資源無法滿足第3輪高密度發(fā)射階段集中密集發(fā)射的需求；四是以往的飛行結(jié)果數(shù)據(jù)獲取和分析評估方式無法滿足高密度發(fā)射飛行結(jié)果及時評判的要求。

在此背景下,在上級機關(guān)和用戶的大力支持與各協(xié)作配套單位的通力合作下,北京宇航系統(tǒng)工程研究所有針對性、有計劃、有組織地開展了相關(guān)研究。從火箭產(chǎn)品生產(chǎn)、綜合試驗、總裝、出廠測試及評審、專列運輸、測試發(fā)射等方面進行全盤統(tǒng)籌策劃,提出了多任務(wù)并行出廠發(fā)射的管理模式并及時在型號中推廣應(yīng)用,滿足了高密度、快節(jié)奏的發(fā)射任務(wù)需求,為各大重點工程的圓滿完成和航天大國地位的提升作出了重要貢獻。

一、實施過程

1．總體策劃思路

在現(xiàn)有基礎(chǔ)能力水平的基礎(chǔ)上,為適應(yīng)發(fā)射時間間隔短、多任務(wù)交替密集發(fā)射的形勢,型號項目隊伍經(jīng)過多輪深入的方案論證,把突破點放在技術(shù)、管理和流程創(chuàng)新方面,提出了“嚴(yán)抓質(zhì)量控制關(guān)鍵點,批量化研制生產(chǎn),并行綜合試驗及總裝測試,出廠質(zhì)量評審流程優(yōu)化,2發(fā)同時出廠運輸,多任務(wù)交叉并行測試發(fā)射,飛行結(jié)果快速分析評估”的管理思路并進行實踐,達到2發(fā)火箭同時出廠、運輸、測試、交替發(fā)射的目標(biāo),以滿足第3輪持續(xù)高密度發(fā)射階段1年10余次發(fā)射、高峰時期平均17～18天發(fā)射一次的要求。

首先,通過抓產(chǎn)品質(zhì)量控制關(guān)鍵點與對技術(shù)風(fēng)險的有效管控,從問題的徹底解決入手確保產(chǎn)品交付質(zhì)量和發(fā)射場操作測試質(zhì)量；其次,通過實施組批生產(chǎn)和多任務(wù)并行總裝出廠,并加以出廠質(zhì)量流程優(yōu)化和專列運輸資源優(yōu)化等手段,確保火箭按計劃、按要求出廠,使任務(wù)實現(xiàn)前提；再次,通過優(yōu)化測試發(fā)射流程和人員動態(tài)管理,交叉并行測試發(fā)射提高任務(wù)效率,以滿足快速發(fā)射要求；最后,通過飛行結(jié)果數(shù)據(jù)快速獲取和分析,及時總結(jié)評估,為持續(xù)快節(jié)奏發(fā)射提供技術(shù)支撐。

2．實施內(nèi)容

一是嚴(yán)抓質(zhì)量控制關(guān)鍵點，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

產(chǎn)品質(zhì)量是確保發(fā)射成功的前提,新形勢下的快節(jié)奏發(fā)射要求每一次發(fā)射均容不得任何閃失。因此,從抓產(chǎn)品質(zhì)量控制關(guān)鍵點、技術(shù)風(fēng)險有效管控及問題的徹底解決入手,探索型號任務(wù)成功的最佳路徑,提升質(zhì)量工作效益,推進精益質(zhì)量保證,確保產(chǎn)品交付質(zhì)量和發(fā)射場操作測試質(zhì)量。

通過質(zhì)量頂層策劃,在每年初制定技術(shù)狀態(tài)基線和技術(shù)狀態(tài)變化表,將Ⅰ、Ⅱ類單點故障模式、關(guān)鍵特性、不可檢測項目、強制檢驗點和連接部位量化控制（擰緊力矩）納入技術(shù)狀態(tài)基線中進行管控,對分系統(tǒng)級的重大技術(shù)狀態(tài)更改更要慎重決策,不僅加強對技術(shù)狀態(tài)變化的審查力度,更要全面規(guī)劃技術(shù)狀態(tài)更改實施的切入點。

在產(chǎn)品測試過程控制方面,重視測試覆蓋性分析,針對運載火箭特點解決產(chǎn)品可測性和優(yōu)化發(fā)射場流程等問題。按照測試覆蓋“進行到底”的要求,建立了基于測試方法、測試狀態(tài)、測試環(huán)境、測試設(shè)備、測試指標(biāo)的測試覆蓋性分析方法。按照工作項目覆蓋性確認準(zhǔn)則和“五要素”分析方法,全面識別和清理產(chǎn)品出廠不覆蓋發(fā)射場測試、地面測試不覆蓋天上狀態(tài)、冗余產(chǎn)品措施不可檢測等項目,提出針對性方案,實現(xiàn)“出廠覆蓋靶場、地面覆蓋天上、測試邊界真實、冗余措施可測、測試項目覆蓋”的目標(biāo)。

扎實推進產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程精細化、量化控制,同時杜絕“成功疲勞”。將產(chǎn)品防雷、防雨、防水、防潮、防靜電、防多余物、防損傷、防病毒和人員防麻痹、防差錯、防粗糙、防漂浮等措施落實到產(chǎn)品研制生產(chǎn)與試驗的各個環(huán)節(jié),確保組批生產(chǎn)順利完成和高密度發(fā)射任務(wù)圓滿成功,發(fā)射場和飛行質(zhì)量問題呈現(xiàn)大幅下降趨勢,多發(fā)任務(wù)實現(xiàn)全生命周期“零故障”。

為適應(yīng)高密度發(fā)射、快節(jié)奏研制生產(chǎn)的任務(wù)需求,建立了質(zhì)量問題快速處理、快速歸零機制。針對研制生產(chǎn)、發(fā)射場和發(fā)射飛行過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題,實施問題快速處理、快速剝離、快速歸零和“舉一反三”措施,縮短問題協(xié)調(diào)處理周期,并實施動態(tài)管理和信息集中管理。對于質(zhì)量問題技術(shù)、管理歸零和其它型號發(fā)生的質(zhì)量問題的“舉一反三”工作,要求在3天內(nèi)限期完成。同時,為了確保質(zhì)量問題歸零和“舉一反三”的徹底性,定期對相關(guān)單位歸零和“舉一反三”措施的落實情況進行檢查,確保糾正措施在后續(xù)產(chǎn)品研制生產(chǎn)中得到徹底落實；對共性問題進行綜合分析,通過研究改進和集中治理消除產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)和問題隱患,杜絕類似問題再次發(fā)生。

二是通用化組批生產(chǎn)和并行總裝出廠。

為進一步提高研制生產(chǎn)效率,在統(tǒng)一火箭構(gòu)型和單機產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)逐步固化的基礎(chǔ)上,改變原有的單發(fā)火箭、單件產(chǎn)品定制式研制生產(chǎn)的管理模式,實施了通用化組批生產(chǎn)和多任務(wù)并行總裝出廠管理模式（見圖1）。

在新的管理模式下,大部段和單機產(chǎn)品生產(chǎn)不再按單一任務(wù)發(fā)次管理,重點突出加強批產(chǎn)策劃和組織管理的理念,通用化單機（部段）按產(chǎn)品類型進行組批生產(chǎn),即通用單機和部段產(chǎn)品生產(chǎn)裝配按批管理、按批驗收和按批交付；只與單一發(fā)射任務(wù)相關(guān)的專用產(chǎn)品或者特殊狀態(tài)產(chǎn)品,按單件進行定制式生產(chǎn)、單發(fā)交付。產(chǎn)品交付后,系統(tǒng)級綜合試驗及總裝總測采取2～3發(fā)交叉并行開展的方式進行。通過實施單機（部段）產(chǎn)品組批生產(chǎn)和多任務(wù)并行總裝出廠,大大提高了運載火箭研制生產(chǎn)效率,解決了多發(fā)任務(wù)同時交付出廠的問題。

三是型號出廠質(zhì)量管理流程優(yōu)化。

按照原有的質(zhì)量復(fù)查和評審流程,每項工作的要求相對較多、工作有重疊、流程較復(fù)雜且工作效率不高,不能滿足平均17天一發(fā)的高密度發(fā)射任務(wù)需求。針對該問題,對全年的發(fā)射任務(wù)進行質(zhì)量管理工作整體策劃,優(yōu)化流程（見圖2和圖3）,將原來串行的出廠質(zhì)量評審流程改成采取多任務(wù)并行同步開展質(zhì)量復(fù)查、組批驗收、集中評審、聯(lián)合評審的流程,大大提高了型號出廠質(zhì)量工作效率,為2發(fā)火箭同時出廠發(fā)射、提高發(fā)射任務(wù)執(zhí)行效率奠定了堅實基礎(chǔ)。

四是2發(fā)火箭同時出廠運輸組織管理。

在高密度發(fā)射形勢下,型號總裝場地和鐵路專列運輸資源問題十分突出。在總裝場地資源方面,目前總裝車間只具備存儲6+2發(fā)火箭的能力（含在軌總裝2發(fā)）,而高密度發(fā)射要求高峰時段總裝車間有9發(fā)火箭的存儲需求（含2發(fā)火箭并行總裝和2發(fā)火箭并行測試的密集工作）,同時其它型號還有相當(dāng)數(shù)量的火箭存儲需求,大大突破了總裝車間存儲能力的上限。在鐵路運輸專列資源方面,2015年下半年至2016年初有10次發(fā)射任務(wù)在7個月內(nèi)集中發(fā)射,平均間隔17天一發(fā),任務(wù)密集程度空前,同時總裝廠還需要專列安排其它產(chǎn)品運輸任務(wù)。按正常的專列運輸流程,一個專列從北京進行產(chǎn)品裝車、出發(fā)、進場卸車至返回北京至少需要25天時間,根本無法滿足17天一發(fā)的任務(wù)需求。

針對以上問題,策劃、優(yōu)化總裝資源和鐵路專列運輸資源的利用,以滿足任務(wù)需求。一是采取一趟專列運輸2發(fā)火箭到發(fā)射場的措施；二是與研究院主管部門、中國航天科技集團公司、鐵路部門等單位加強溝通,保證按時發(fā)車,縮短辦理車運時間和專列返回的周期；三是與基地協(xié)調(diào),對基地測試廠房布置進行優(yōu)化,同時做好溫濕度環(huán)境、操作空間環(huán)境、人員資源等保障條件,達到2發(fā)火箭同時進場、卸車、停放、測試的要求。

五是多任務(wù)交叉并行測試發(fā)射組織管理。

為進一步提高發(fā)射場的測試發(fā)射效率、縮減人員,對發(fā)射場的測試發(fā)射流程和組織管理進行了改進和創(chuàng)新,實現(xiàn)了2～3發(fā)火箭交叉并行測試發(fā)射,同時能夠兼顧后方火箭研制工作,滿足了高強度、快節(jié)奏發(fā)射的需要。

繼續(xù)優(yōu)化發(fā)射場測試發(fā)射流程,進一步縮減火箭測試發(fā)射周期。在滿足質(zhì)量管理要求的前提下,合理優(yōu)化測試流程安排,通過動力系統(tǒng)技術(shù)區(qū)測試、慣組單元測試簡化,使發(fā)射區(qū)總檢查測試由4次優(yōu)化轉(zhuǎn)為3次,進一步優(yōu)化了發(fā)射流程。

為進一步滿足17天發(fā)射一發(fā)的任務(wù)需求,采取技術(shù)廠房和發(fā)射陣地雙工位同時測試、2～3發(fā)火箭交叉并行作業(yè)的措施,一發(fā)任務(wù)在發(fā)射區(qū)一個工位測試,另外1～2發(fā)火箭在技術(shù)廠房進行技術(shù)區(qū)操作測試,同時另外一個發(fā)射工位也在進行地面設(shè)備恢復(fù)準(zhǔn)備工作。

根據(jù)發(fā)射場技術(shù)流程優(yōu)化及崗位工作特點,進一步優(yōu)化發(fā)射隊組織結(jié)構(gòu)、完善規(guī)范發(fā)射場的組織管理制度、縮減測試發(fā)射人員、實施人員動態(tài)管理。首先,圍繞發(fā)射場技術(shù)流程、操作測試和計劃、質(zhì)量、技安管理等方面,進一步完善測試發(fā)射現(xiàn)場組織管理,確保發(fā)射任務(wù)現(xiàn)場實施更加順暢；其次,通過流程優(yōu)化和崗位優(yōu)化等方面進一步壓縮測試發(fā)射人員數(shù)量,并對發(fā)射隊人員實行動態(tài)管理,根據(jù)現(xiàn)場測試項目開展和完成情況合理調(diào)配隊員進場并返回研制單位；再次,通過發(fā)射場與研制單位之間的遠程網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系,實現(xiàn)了前方發(fā)射隊人員和后方科研人員的遠程快速協(xié)同辦公,根據(jù)研制生產(chǎn)及發(fā)射任務(wù)的實際進展,前方人員在開展測試發(fā)射工作的同時兼顧其承擔(dān)的其它任務(wù)研制工作,必要的時候后方人員通過網(wǎng)絡(luò)支援前方的數(shù)據(jù)判讀、故障分析及決策工作。

六是飛行結(jié)果數(shù)據(jù)快速獲取和分析評估。

高密度發(fā)射要求及時進行飛行結(jié)果評判與任務(wù)總結(jié)評估,同時發(fā)現(xiàn)飛行中的故障和隱患,為問題歸零和后續(xù)任務(wù)剝離、“舉一反三”爭取足夠的時間,但是以往的發(fā)射遙測數(shù)據(jù)需要派專人去取,故發(fā)射后至少7天才能拿到飛行測量數(shù)據(jù),至少15天才能完成飛行結(jié)果分析,已經(jīng)不能滿足高密度發(fā)射的需求。為此,通過加速飛行數(shù)據(jù)的獲取與飛行結(jié)果分析等措施,將飛行結(jié)果數(shù)據(jù)獲取及分析評估時間縮短至5天左右,滿足了高密度、快節(jié)奏的發(fā)射任務(wù)需求。

二、實踐效果

通過改進運載火箭研制組織管理流程和模式,提出并實施了技術(shù)狀態(tài)和關(guān)鍵特性納入基線管控、測試覆蓋性“五要素”分析和改進、研制生產(chǎn)和測試發(fā)射過程精細化量化控制、質(zhì)量問題快速處理和快速歸零管理等工作,確保產(chǎn)品交付質(zhì)量和發(fā)射場操作測試質(zhì)量；通過開展通用化組批生產(chǎn)和并行總裝出廠、型號出廠質(zhì)量管理流程優(yōu)化、2發(fā)火箭同時出廠運輸、多任務(wù)交叉并行測試發(fā)射、遠程快速協(xié)同設(shè)計及測試、飛行結(jié)果數(shù)據(jù)快速獲取和分析等方面工作,提升了測試發(fā)射效率。

通過創(chuàng)新管理,使該型火箭的發(fā)射密度、成功率均達到世界一流水平,取得的政治、經(jīng)濟和社會效益顯著。自2015年3月開始實施至2016年初,已經(jīng)創(chuàng)造了中國航天史上單一系列火箭型號最高密度發(fā)射的紀(jì)錄。同時,與往年平均每發(fā)火箭發(fā)生5個左右的質(zhì)量問題相比,火箭研制生產(chǎn)、發(fā)射場和飛行中的質(zhì)量問題呈現(xiàn)出大幅下降趨勢,11次發(fā)射任務(wù)中有8發(fā)火箭實現(xiàn)了從研制出廠至發(fā)射飛行全生命周期內(nèi)零故障,其它3發(fā)火箭也僅發(fā)生了一個質(zhì)量問題,保障了高密度任務(wù)的圓滿完成。

2016～2020年期間,該型運載火箭預(yù)計將執(zhí)行50余次發(fā)射任務(wù),年平均發(fā)射任務(wù)量10發(fā)左右,高峰期仍為17～20天一次發(fā)射。同時,預(yù)計這一時期中國的宇航發(fā)射任務(wù)總量將達到100多發(fā),平均年發(fā)射任務(wù)在20發(fā)以上,其它宇航型號和武器型號也面臨短時間內(nèi)密集發(fā)射的形勢,高強密度發(fā)射進入常態(tài)化。因此,運載火箭的多任務(wù)并行出廠發(fā)射管理成果將繼續(xù)應(yīng)用于后續(xù)高密度發(fā)射任務(wù),同時為其它宇航型號與導(dǎo)彈武器型號研制及國防工業(yè)領(lǐng)域其它工作提供參考和借鑒,具有重要的推廣應(yīng)用價值。 ▲