◎北京航天自動控制研究所 韓峰 孫岳 趙樂

適應(yīng)去任務(wù)化組批投產(chǎn)的箭上電纜網(wǎng)研產(chǎn)模式研究與實踐

◎北京航天自動控制研究所 韓峰 孫岳 趙樂

介紹了CZ-3A系列運載火箭控制系統(tǒng)，為適應(yīng)去任務(wù)化和組批投產(chǎn)的研制要求、滿足連續(xù)高強密度研制發(fā)射任務(wù)的“新常態(tài)”，從系統(tǒng)工程角度出發(fā)，深入尋找研制短線及瓶頸，積極探索管理模式轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)了箭上電纜網(wǎng)的去任務(wù)化和組批投產(chǎn)研產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變，極大提高了產(chǎn)品研產(chǎn)效率，有效保障了型號產(chǎn)品研制交付進度。

CZ-3A系列火箭經(jīng)歷了2輪高密度發(fā)射，共計完成了近50發(fā)的發(fā)射研制任務(wù)，在高密度發(fā)射的趨勢下拓展了相關(guān)的快速研制和管理流程，使除箭上電纜網(wǎng)以外的各單機產(chǎn)品實現(xiàn)了20發(fā)次以上的單批投產(chǎn)交付能力，有效地保障了產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)一致性、工藝狀態(tài)一致性，合理地控制了產(chǎn)品成本并縮短了投產(chǎn)在制和庫存周期，取得了良好的經(jīng)濟效益。

但在傳統(tǒng)的配套產(chǎn)品研產(chǎn)模式中，箭上配套單機電子設(shè)備由于具備通用性和互換性，故除電纜網(wǎng)以外均已實現(xiàn)了組批投產(chǎn)。箭上電纜網(wǎng)產(chǎn)品由于受衛(wèi)星接口、火箭箭體結(jié)構(gòu)構(gòu)型、當(dāng)發(fā)任務(wù)要求引起的線路變化的影響，以往只能夠采用總體要求逐一明確單發(fā)箭上電纜網(wǎng)圖紙狀態(tài)及生產(chǎn)的管理方法，這一方法當(dāng)前已不能滿足高強密度和百發(fā)批產(chǎn)任務(wù)的需求。

為 圓 滿 完 成 2015～2020 年以及后續(xù)逐漸常態(tài)化的高強密度連續(xù)研制發(fā)射任務(wù)，首先就要突破現(xiàn)有箭上電纜網(wǎng)目前的研產(chǎn)模式。通過研產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變來解決設(shè)計、生產(chǎn)環(huán)節(jié)的瓶頸，提高公有資源的利用率，提前策劃、組批排產(chǎn)，提高箭上電纜網(wǎng)產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品設(shè)計、工藝技術(shù)狀態(tài)穩(wěn)定和產(chǎn)品控制的一致性。

一、工作思路與方案

1.總體思路

針對CZ-3A系列運載火箭前期高密度發(fā)射時總結(jié)的任務(wù)特點和管理方式，結(jié)合控制系統(tǒng)箭上電纜網(wǎng)的研制特點和研產(chǎn)模式，綜合項目優(yōu)勢和任務(wù)適應(yīng)性，嘗試通過多構(gòu)型、多狀態(tài)的技術(shù)狀態(tài)梳理與控制、系統(tǒng)線路統(tǒng)一化設(shè)計、分支結(jié)構(gòu)最大包絡(luò)分析、電纜網(wǎng)分類組批投產(chǎn)研產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型以及測試性設(shè)計改進等工作，實現(xiàn)箭上電纜網(wǎng)的統(tǒng)一構(gòu)型及組批投產(chǎn)控制管理模式，提高箭上電纜網(wǎng)的設(shè)計、投產(chǎn)、交付效率，進而保障CZ-3A系列運載火箭后續(xù)高強密度發(fā)射的任務(wù)需求。

電纜網(wǎng)統(tǒng)一構(gòu)型的目的在于解決高密度發(fā)射期箭上電纜網(wǎng)技術(shù)狀態(tài)多、研制周期緊的設(shè)計生產(chǎn)問題。在產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)相對穩(wěn)定的情況下，既可以保證箭上電纜網(wǎng)設(shè)計圖紙的正確性、技術(shù)狀態(tài)的一致性，又減少設(shè)計、生產(chǎn)、工藝控制過程中的重復(fù)工作和歸檔、檢驗等環(huán)節(jié)，縮短箭上電纜網(wǎng)產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)周期，為系統(tǒng)提供質(zhì)量可靠、交付及時、狀態(tài)可控的產(chǎn)品。

2.實施方案

一是技術(shù)狀態(tài)梳理與控制。

首先，通過梳理箭上電纜網(wǎng)的火箭構(gòu)型狀態(tài)(包含CZ-3A構(gòu) 型2型、CZ-3B構(gòu) 型3型、CZ-3C構(gòu)型2型，共計7種構(gòu)型和技術(shù)狀態(tài)的產(chǎn)品集)、清理總體結(jié)構(gòu)限制的星箭接口狀態(tài)(包含多達8種衛(wèi)星接口線路要求)、整合系統(tǒng)線路設(shè)計(包含系統(tǒng)冗余構(gòu)型、助推器構(gòu)型等)，對梳理出的設(shè)計狀態(tài)、總體要求、系統(tǒng)構(gòu)型進行歸類和整合，用于系統(tǒng)線路統(tǒng)一化設(shè)計改進和分支結(jié)構(gòu)最大包絡(luò)分析，為電纜網(wǎng)統(tǒng)一狀態(tài)后的組批投產(chǎn)要求提供必要的技術(shù)基礎(chǔ)支撐。

二是系統(tǒng)線路統(tǒng)一化設(shè)計。

由于研制年代不同，CZ-3A系列運載火箭各構(gòu)型在線路設(shè)計上未實現(xiàn)通用化設(shè)計，CZ-3A系列控制系統(tǒng)箭上電纜網(wǎng)多種構(gòu)型電纜共計180根，為高密度發(fā)射條件下的產(chǎn)品配套及問題查找?guī)磔^大影響。

控制系統(tǒng)線路設(shè)計采用系列化的設(shè)計思想，以現(xiàn)有最大的構(gòu)型CZ-3B火箭為基礎(chǔ)進行了線路分析，對比了3種構(gòu)型火箭控制系統(tǒng)的差異，采用最大包絡(luò)的方法和走線分區(qū)布置的方案，針對3種基本構(gòu)型火箭同步開展了線路設(shè)計規(guī)劃，建立了系列化的系統(tǒng)線路拓撲結(jié)構(gòu)，使系列火箭箭上電纜網(wǎng)線路的通用化程度達到85%以上，箭上電纜網(wǎng)電纜總數(shù)量減至94根，為實現(xiàn)箭上電纜網(wǎng)組批投產(chǎn)奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

三是分支結(jié)構(gòu)最大包絡(luò)分析。

協(xié)調(diào)統(tǒng)一全箭各狀態(tài)分支長度要求，以CZ-3B構(gòu)型G3狀態(tài)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)各級主干分支電纜長度、狀態(tài)一致;整合星箭接口分支線路要求，統(tǒng)一各自任務(wù)構(gòu)型下的最大包絡(luò)狀態(tài)，產(chǎn)品狀態(tài)由8種整合為4種;整合整流罩拋罩分支線路要求，將原有5個狀態(tài)的分支統(tǒng)一為3種構(gòu)型分支;整合I、II、III級和助推級的控制系統(tǒng)主干分支電纜的8種、12個狀態(tài)的產(chǎn)品等，使CZ-3B、CZ-3C等不同構(gòu)型的相同級段主干分支電纜拓撲結(jié)構(gòu)與分支長度盡量保持一致，為實現(xiàn)組批投產(chǎn)搭建了清晰的產(chǎn)品架構(gòu)。

四是基于統(tǒng)一化設(shè)計的電纜網(wǎng)分類組批投產(chǎn)管理。

控制系統(tǒng)根據(jù)型號3年滾動計劃中的任務(wù)基本狀態(tài)，通過執(zhí)行任務(wù)的火箭構(gòu)型、發(fā)射的有效載荷類型不同，對箭上電纜網(wǎng)進行狀態(tài)分類。對任務(wù)要求、技術(shù)狀態(tài)、有效載荷相近的項目，實施電纜網(wǎng)組批投產(chǎn)管理。通過對生產(chǎn)單位明確組批投產(chǎn)包含的具體發(fā)次及各狀態(tài)數(shù)量，下發(fā)涵蓋全部狀態(tài)的整批組電纜網(wǎng)明細表及電纜圖紙;通過下發(fā)對應(yīng)火箭各狀態(tài)的電纜網(wǎng)明細表來明確生產(chǎn)任務(wù);如遇單發(fā)設(shè)計要求變更，可通過技術(shù)通知單明確個別分支的變更內(nèi)容。減少了大量設(shè)計、歸檔和生產(chǎn)、工藝過程控制及檢驗等環(huán)節(jié)的重復(fù)性工作，有效的提高了設(shè)計、生產(chǎn)及交付效率。

生產(chǎn)單位根據(jù)生產(chǎn)計劃和設(shè)計要求，按狀態(tài)集中組織開展箭上電纜網(wǎng)的生產(chǎn)工作，并根據(jù)計劃節(jié)點進行驗收交付工作。系統(tǒng)在驗收完成后，依照不同任務(wù)要求對驗收的電纜網(wǎng)產(chǎn)品進行型號任務(wù)配套管理，明確相應(yīng)配套關(guān)系、開展控制系統(tǒng)綜合試驗驗證并依照型號配套要求進行產(chǎn)品交付。

五是電纜網(wǎng)測試性設(shè)計改進。

針對箭上單機產(chǎn)品批組間的技術(shù)狀態(tài)變化，對箭上電纜網(wǎng)進行適應(yīng)性修改，通過對電纜網(wǎng)線路的調(diào)整使其能夠兼容適應(yīng)新老2個狀態(tài)產(chǎn)品，從而減少了電纜網(wǎng)的技術(shù)狀態(tài)與不同狀態(tài)單機產(chǎn)品的匹配性限制，減少了測試狀態(tài)。

二、效果與后續(xù)思路

1.實踐效果

控制系統(tǒng)已于2013年開始策劃啟動并逐步實施了箭上電纜網(wǎng)統(tǒng)一化設(shè)計、組批投產(chǎn)控制管理模式轉(zhuǎn)型。通過連續(xù)3年的不斷管理過程完善、生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變，已使箭上電纜網(wǎng)具備了年10發(fā)以上當(dāng)量的組批投產(chǎn)能力，同時不同組批之間互不干涉，具備多組批、滾動生產(chǎn)的流水線式的研制、生產(chǎn)管理能力。

至今，控制系統(tǒng)已累計下達了4個組批電纜網(wǎng)的投產(chǎn)計劃，目前正在按計劃節(jié)點有序交付，通過上述組批投產(chǎn)計劃的下達，實現(xiàn)了一次下圖、多狀態(tài)多發(fā)次箭上電纜網(wǎng)同時生產(chǎn)的管理模式，降低了設(shè)計、生產(chǎn)、檢驗環(huán)節(jié)的出錯概率，縮短62.5%的研產(chǎn)周期。有效地保障了CZ-3A系列運載火箭高強密度發(fā)射、研制計劃的順利開展，為運載火箭“百發(fā)批產(chǎn)”計劃的順利實施奠定了基礎(chǔ)。

2.后續(xù)思路

該項目的研究成果可以在CZ-2C、YZ系列等有組批投產(chǎn)及去任務(wù)化研制模式轉(zhuǎn)型需求的型號內(nèi)推廣應(yīng)用，可以實現(xiàn)提前策劃和保障設(shè)計資源，也有利于生產(chǎn)廠的合理排產(chǎn)，有效保障生產(chǎn)資源，有效控制產(chǎn)品成本，取得良好的社會和經(jīng)濟效益。