魏鵬 張立偉 趙晶晶

(北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094)

0 引言

隨著航天器發(fā)射數(shù)量穩(wěn)步提高，航天知識(shí)的發(fā)展和航天領(lǐng)域探索的進(jìn)一步延伸，航天產(chǎn)品的精細(xì)化程度越來(lái)越高，航天器研制面臨的形勢(shì)也越加復(fù)雜。美國(guó)SpaceX公司等私人航天公司的橫空出世，給以國(guó)家體制運(yùn)營(yíng)的傳統(tǒng)航天器研制模式帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)，其研制、運(yùn)營(yíng)效率都是傳統(tǒng)企業(yè)所無(wú)法比擬的。這也導(dǎo)致項(xiàng)目研發(fā)周期為應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需要，變得越來(lái)越短，研制型號(hào)從過去3～5年完成發(fā)展到現(xiàn)在要在2～3年完成；批產(chǎn)型號(hào)的項(xiàng)目甚至從常規(guī)跨年完成，轉(zhuǎn)變?yōu)橐谀陜?nèi)研制完成[1]。這對(duì)航天領(lǐng)域的生產(chǎn)和管理提出了更高的要求，成為航天器研制過程中項(xiàng)目管理的重要難題。

除了巨大的進(jìn)度壓力之外，我國(guó)一些航天器研制過程的實(shí)施責(zé)任主體，在組織模式、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施、資源配置、流程規(guī)劃管理、重點(diǎn)要素管理方面也暴露出一些不適應(yīng)。經(jīng)過十二五期間的急速擴(kuò)張，這些單位還面臨人員趨于飽和，僅僅依靠復(fù)制過往模式的路越來(lái)越走不通等困難，因此對(duì)項(xiàng)目管理模式進(jìn)行優(yōu)化刻不容緩。

1 國(guó)外航天器項(xiàng)目管理研究

1.1 理論研究情況

在項(xiàng)目管理領(lǐng)域，Engwalla等多個(gè)學(xué)者，從不同的角度對(duì)單項(xiàng)目管理和項(xiàng)目群、多項(xiàng)目管理方法進(jìn)行了細(xì)致的比較和研究分析，發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵資源配置、信息溝通、團(tuán)隊(duì)知識(shí)管理是影響項(xiàng)目群成功的重要因素[2]。姬永清對(duì)多品種單件小批生產(chǎn)模式下生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度問題，概括總結(jié)了生產(chǎn)計(jì)劃方法，在結(jié)合前人研究成果的基礎(chǔ)上提出了制造資源計(jì)劃(Manufacturing Resource Planning，MRP)與準(zhǔn)時(shí)制(Just In Time，JIT)相結(jié)合的計(jì)劃方法，探討了面向訂單生產(chǎn)的多品種單件小批生產(chǎn)方式下的各種能力平衡方法[3]。車建國(guó)對(duì)航天多品種少量生產(chǎn)的產(chǎn)品開發(fā)、研究、設(shè)計(jì)管理方面進(jìn)行了研究，提出了航天多品種少量生產(chǎn)的產(chǎn)品開發(fā)、研究、設(shè)計(jì)管理的一些方法措施[4]。楊青等對(duì)航天型號(hào)批生產(chǎn)管理的一些具體措施進(jìn)行了初步研究[5]。

這些研究和探索，一方面，對(duì)于解決當(dāng)前航天領(lǐng)域在多任務(wù)、多線程產(chǎn)品研制項(xiàng)目管理中所面臨的問題有一定的借鑒意義；另一方面，由于航天任務(wù)的特殊性，以及研制模式的特殊性，面臨的問題更復(fù)雜，這些成果或者經(jīng)驗(yàn)還不能照搬，需要進(jìn)行分析、甄別，并且加以改進(jìn)。

1.2 研制實(shí)踐情況

1.2.1 SpaceX公司團(tuán)隊(duì)扁平式研制模式

SpaceX公司僅僅用了10年不到的時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了太空的商業(yè)飛行。于2015年2月實(shí)現(xiàn)了可回收火箭技術(shù)，2018年2月發(fā)射了目前推力最強(qiáng)的獵鷹9重型火箭。SpaceX公司的運(yùn)營(yíng)模式非常簡(jiǎn)單，就是能夠在最低的資源消耗中，獲得最大的收益。它的航天器研制項(xiàng)目都是由一個(gè)部門負(fù)責(zé)的，這樣能夠較好地實(shí)現(xiàn)不同部門的聯(lián)合和溝通，讓火箭和飛船的開發(fā)效率變得更高效。通過這種模式，公司能夠建立科學(xué)有效的信息反饋機(jī)制，讓不同的部門在發(fā)生問題的時(shí)候，及時(shí)溝通。同時(shí)在這種生產(chǎn)模式下，有效地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的快速轉(zhuǎn)型升級(jí)。它的推行為美國(guó)積累了大量成熟的航天標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，同時(shí)也形成了一整套完善的貨架式產(chǎn)品體系[6]。

1.2.2 波音公司脈動(dòng)式研制模式

波音公司采用“脈動(dòng)生產(chǎn)線”研制流程，大大縮短了衛(wèi)星制造時(shí)間，減少了衛(wèi)星移動(dòng)距離，增加了衛(wèi)星下線的速度。GPS訂單一次12顆衛(wèi)星，迫切需要脈沖生產(chǎn)線，2顆在軌正常運(yùn)行，2顆已經(jīng)完成等待發(fā)射，8顆在脈動(dòng)生產(chǎn)線的不同位置上。脈動(dòng)生產(chǎn)線主要特征：通過生產(chǎn)線改造，使產(chǎn)品以固定的節(jié)拍移動(dòng)，工作人員在固定區(qū)域進(jìn)行裝配作業(yè)。

1.2.3 法國(guó)宇航公司批生產(chǎn)模式

法國(guó)宇航公司將批生產(chǎn)作為型號(hào)項(xiàng)目管理的其中一個(gè)子部分，有機(jī)地融合了產(chǎn)品的生產(chǎn)、研發(fā)、持續(xù)提高和售后等幾個(gè)階段，并將這些過程中的問題及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)部門，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。在生產(chǎn)中，每當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，都能夠及時(shí)通知公司的設(shè)計(jì)部門予以糾正，同時(shí)還有利于不同工作間的協(xié)調(diào)[7]。

1.3 研究結(jié)論

(1)國(guó)外對(duì)組批和并行生產(chǎn)的管理已經(jīng)形成了一套完整的理論體系和實(shí)踐體系。無(wú)論從批生產(chǎn)的理論和批生產(chǎn)的實(shí)踐上，國(guó)外大型宇航公司都有著適合自己的一套管理方案和辦法。無(wú)論是波音公司的脈動(dòng)生產(chǎn)線模式還是SpaceX公司的扁平式管理，都是為了要滿足用戶需求的多樣化、個(gè)性化而建立的一種生產(chǎn)體系及為此生產(chǎn)體系服務(wù)的物流體系。

(2)周密籌劃，特別是在衛(wèi)星產(chǎn)品的快速批生產(chǎn)規(guī)劃時(shí)就把供應(yīng)鏈放在重要位置。

(3)信息化管理手段，對(duì)批產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用。綜合國(guó)外宇航企業(yè)批生產(chǎn)的管理經(jīng)驗(yàn)，都提到了信息化的管理方法。從國(guó)外衛(wèi)星批產(chǎn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以看到，信息化的管理手段是批生產(chǎn)的前提條件。

(4)盡管波音公司建立了以作業(yè)單元、脈動(dòng)生產(chǎn)為主要特點(diǎn)的航空信息技術(shù)服務(wù)(AIT)生產(chǎn)模式并應(yīng)用于衛(wèi)星研制項(xiàng)目；但是以智能化生產(chǎn)管理、精益化生產(chǎn)設(shè)計(jì)、自動(dòng)化生產(chǎn)執(zhí)行、一體化數(shù)據(jù)采集為特征的航天器AIT智能生產(chǎn)線還處于探索階段。

2 國(guó)內(nèi)航天器研制項(xiàng)目管理現(xiàn)狀及優(yōu)化思路

2.1 航天器研制項(xiàng)目管理現(xiàn)狀及存在的問題

本文以北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所為例，研究我國(guó)航天器研制項(xiàng)目管理的相關(guān)現(xiàn)狀和問題。北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所作為航天器AIT研制單位，負(fù)責(zé)完成航天器總裝、專業(yè)測(cè)試、環(huán)境試驗(yàn)等工作。其中，總裝分為系統(tǒng)級(jí)總裝、艙段級(jí)總裝、整船級(jí)總裝、力學(xué)試驗(yàn)改裝、熱試驗(yàn)改裝、出廠前總裝等；專業(yè)測(cè)試分為質(zhì)量特性測(cè)試、精度測(cè)試、漏率測(cè)試等；環(huán)境試驗(yàn)包括力學(xué)試驗(yàn)、熱試驗(yàn)、磁試驗(yàn)等。

目前，不管是單型號(hào)研制的國(guó)家重大專項(xiàng)，如載人航天器、探月航天器等，還是具備小批量生產(chǎn)的導(dǎo)航衛(wèi)星、通信衛(wèi)星，其研制過程均屬于典型的“邊研制、邊驗(yàn)證”生產(chǎn)模式，由不連續(xù)的活動(dòng)集成而成，研制模式屬于典型的裝配型離散制造(圖1)，管理上較為粗放，往往依托于航天系統(tǒng)的特色人員和調(diào)度人員進(jìn)行所有工作的協(xié)調(diào)，其主要特點(diǎn)是：

(1)任何任務(wù)依賴于科研計(jì)劃調(diào)度，不同型號(hào)任務(wù)之間缺乏統(tǒng)籌管理，獨(dú)立性較強(qiáng)。

(2)型號(hào)的整個(gè)總裝過程均由一個(gè)總裝班組負(fù)責(zé)，工作范圍覆蓋了型號(hào)研制各個(gè)階段的工作。

(3)型號(hào)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，牽涉數(shù)量龐大的單機(jī)以及復(fù)雜的零部件之間的配置關(guān)系，同時(shí)涉及機(jī)械、電、熱控材料等復(fù)合裝配。

(4)總裝工作階段仍處于研制模式，時(shí)常進(jìn)行技術(shù)流程、工藝步驟以及執(zhí)行時(shí)機(jī)的調(diào)整。

圖1 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所當(dāng)前型號(hào)任務(wù)管理模式

(5)生產(chǎn)物資、地面機(jī)械支持設(shè)備等資源面向單個(gè)型號(hào)配置。

(6)操作過程主要采取手工操作方式，各類輔助設(shè)備和工裝是以滿足單件生產(chǎn)進(jìn)行配置。

(7)各型號(hào)獨(dú)立運(yùn)作，相互之間技術(shù)統(tǒng)籌能力較差。

(8)相對(duì)于型號(hào)總裝工作，專業(yè)測(cè)試、環(huán)境試驗(yàn)均為獨(dú)立的專業(yè)作業(yè)團(tuán)隊(duì)，專業(yè)化能力較強(qiáng)。

因?yàn)楹教炱魇鞘謴?fù)雜的系統(tǒng)工程，許多工作都需要占用大量的資源，在這種純項(xiàng)目制管理模式下，每個(gè)項(xiàng)目的條件保障需求極其巨大，帶來(lái)以下問題：

(1)型號(hào)總裝工作人員僅掌握本型號(hào)相關(guān)工作，造成型號(hào)人員緊缺，某些型號(hào)人員不足，無(wú)法形成高效的人員配置。

(2)總裝過程中要進(jìn)行機(jī)械性能、電性能、熱性能等技術(shù)要素的綜合裝配，對(duì)人員的技術(shù)和技能水平要求高。

(3)總裝工作階段界線不明顯，技術(shù)狀態(tài)變化頻繁，工作難以按計(jì)劃進(jìn)行，某一項(xiàng)工作的具體進(jìn)展非實(shí)際執(zhí)行人員無(wú)法獲知，難以進(jìn)行人員輪換以及專業(yè)化改進(jìn)。

(4)生產(chǎn)物資、地面機(jī)械支持設(shè)備等資源配置需求極其巨大，工裝設(shè)備投產(chǎn)之后經(jīng)常僅應(yīng)用于一兩個(gè)工況，又因未做通用設(shè)計(jì)而無(wú)法應(yīng)用于其他型號(hào)，造成資源利用效率很低，并且存在綜合調(diào)配能力不足、制約生產(chǎn)進(jìn)程的情況。

首先，當(dāng)代社會(huì)應(yīng)多使用“夫妻”而非“夫婦”概念?！皨D”一詞乃相對(duì)于舅姑、夫等而言，指稱的是女子在宗族關(guān)系中的地位，因而儒家多將其釋為“服”“從人者”，要求其“順”；而“妻”則專門針對(duì)“夫”而言，《說文》釋“妻”曰：“妻，婦與夫齊者也?！薄栋谆⑼āぜ奕ⅰ吩疲骸捌拚撸R也，與夫齊體?！薄抖Y記·內(nèi)則》“聘則為妻”，鄭玄注：“妻之言齊也。以禮則問，則得與夫敵體?！盵20]可見，“夫妻”概念更傾向于表述兩性關(guān)系而非家庭關(guān)系，有利于將女性從宗法譜系中解脫出來(lái)。

(5)手工操作效率、檢查效率低下，同時(shí)存在一定程度的浪費(fèi)。

(6)缺乏知識(shí)管理，面對(duì)型號(hào)難度大、跨專業(yè)產(chǎn)品多、技術(shù)集成度高和專業(yè)密集的情況，往往認(rèn)為無(wú)法整合，長(zhǎng)時(shí)間處于各型號(hào)閉門造車的狀態(tài)，并且使生產(chǎn)單元、技術(shù)的專業(yè)化、規(guī)范化難以進(jìn)行。

(7)面對(duì)研制任務(wù)激增，沒有建立與產(chǎn)業(yè)化相適應(yīng)的組批研制模式，從技術(shù)狀態(tài)管控、單機(jī)產(chǎn)品研制、知識(shí)管理、質(zhì)量問題歸零、風(fēng)險(xiǎn)管理等方面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，結(jié)果導(dǎo)致了相似的型號(hào)無(wú)法因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)傳承而縮短其研制周期的情況。

2.2 航天器項(xiàng)目管理優(yōu)化思路

通過以上對(duì)我國(guó)現(xiàn)有航天器項(xiàng)目管理過程現(xiàn)狀的分析、國(guó)外項(xiàng)目管理模式調(diào)研，結(jié)合航天器項(xiàng)目管理的諸多特點(diǎn)和典型流程，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、集群化的航天器項(xiàng)目管理是各個(gè)航天航空公司所追求的，也是我國(guó)航天器趕超其他國(guó)家的關(guān)鍵所在，項(xiàng)目管理過程優(yōu)化的關(guān)鍵在于尋找一個(gè)適合航天器研制模式的裝配線，并通過制定技術(shù)基線來(lái)進(jìn)行項(xiàng)目管理。

通過調(diào)研來(lái)看，傳統(tǒng)的生產(chǎn)線在航天器的生產(chǎn)中不是很適合，因?yàn)楹教炱鲾?shù)量實(shí)在太少，而且在生產(chǎn)過程中，需要對(duì)航天器產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行全面驗(yàn)證，難以采用抽樣的方式確保合格，同時(shí)因?yàn)榧夹g(shù)難度大，航天器研制過程經(jīng)常會(huì)調(diào)整工作項(xiàng)目，與連續(xù)型裝配線的適應(yīng)性也較差。

脈動(dòng)生產(chǎn)線是經(jīng)過大量的研究和經(jīng)驗(yàn)積累設(shè)計(jì)的一種先進(jìn)形式，也是波音公司的生產(chǎn)線運(yùn)作形式，它經(jīng)過了多年的改進(jìn)和發(fā)揚(yáng)，具有一定的先進(jìn)性。脈動(dòng)生產(chǎn)線不僅能夠體現(xiàn)出研發(fā)工作中的創(chuàng)新性，而且還能夠提高生產(chǎn)效率。

但是僅僅有“鏈”并不夠，航天器產(chǎn)品的狀態(tài)不一致程度較高，不同型號(hào)的進(jìn)度節(jié)奏統(tǒng)一難度較大，所以在每一個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)充，使之具備技術(shù)島型特征。這樣形成的島鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，更為柔性，較為適合目前的航天器研制過程，具體包括以下內(nèi)容：

(2)基于航天器技術(shù)狀態(tài)定型和設(shè)計(jì)與生產(chǎn)分離，建立新的研發(fā)體系，用來(lái)保證航天器生產(chǎn)，讓航天器生產(chǎn)更加精準(zhǔn)，同時(shí)也更能提高航天器生產(chǎn)效率。

(3)按照以往經(jīng)驗(yàn)，通過評(píng)估工位效能進(jìn)行布局集約與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)航天器裝配脈動(dòng)效率的提高，實(shí)現(xiàn)航天器AIT過程中的順序流轉(zhuǎn)。

(4)適當(dāng)擴(kuò)充工位效能，使之具備一定的緩沖區(qū)，應(yīng)對(duì)型號(hào)進(jìn)度不匹配造成的工序停滯，提高柔性生產(chǎn)效率。

(5)優(yōu)化AIT流程，刪減不必要的測(cè)試環(huán)節(jié)，形成較少的浪費(fèi)，同時(shí)能夠壓縮開發(fā)周期，讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)在短時(shí)間內(nèi)完成，縮短開發(fā)周期往往也意味著縮短開發(fā)成本，讓政府能夠有更多資金用來(lái)支持航天產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

(6)采用自動(dòng)化、一體化裝備，完成如電纜測(cè)試等常規(guī)測(cè)試或者總裝項(xiàng)目，較大幅度地提高航天器測(cè)試、裝配效率和質(zhì)量，并達(dá)到航天器生產(chǎn)的快速脈動(dòng)。

(7)采用數(shù)字化、智能化的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)反映當(dāng)前的人力資源、工裝資源、工位資源狀態(tài)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，提高利用率。

(8)裝配作業(yè)沿用標(biāo)準(zhǔn)化工作流程，不僅能夠提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，而且還能夠用來(lái)精細(xì)化分工，這也是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，分工越來(lái)越精細(xì)化，越來(lái)越提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。

(9)在航天器任務(wù)中，存在著研制型號(hào)和定型型號(hào)兩種不同的任務(wù)模式，在進(jìn)行航天器項(xiàng)目管理優(yōu)化方案設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)此分別討論，以滿足不同的任務(wù)需要。

(10)針對(duì)跨專業(yè)多、技術(shù)成熟度低和保成功要求大的航天器研制過程，通過經(jīng)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)分析進(jìn)行生產(chǎn)裝配項(xiàng)目的模塊化、研制環(huán)節(jié)的去冗余化，人員團(tuán)隊(duì)的扁平化；通過艙段級(jí)分離，形成較為固定的脈動(dòng)工作模塊，形成適應(yīng)重大專項(xiàng)的研制模式。

(11)針對(duì)具有一定數(shù)量的航天器的研制管理，還可以在型號(hào)流程優(yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行研制管理改進(jìn)，使生產(chǎn)制造單元具備狀態(tài)穩(wěn)定、要素齊備、工具專業(yè)等特點(diǎn)，使得航天器在不同的生產(chǎn)制造單元間有序流轉(zhuǎn)；型號(hào)任務(wù)的研制流程由生產(chǎn)制造單元的研制需求直接拉動(dòng)；擺脫航天器總裝“一個(gè)工位固定不變、一個(gè)團(tuán)隊(duì)包打天下”的“手工作坊模式”，形成適應(yīng)小批量研制需求的組批研制模式，并不斷改進(jìn)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過建立科學(xué)的項(xiàng)目管理體系，使管理要素與島鏈?zhǔn)矫}動(dòng)生產(chǎn)線緊密結(jié)合，航天器研制可以逐步實(shí)現(xiàn)由“型號(hào)項(xiàng)目分割”向“廠所統(tǒng)籌主導(dǎo)”轉(zhuǎn)型、供應(yīng)鏈與航天器研制的關(guān)系由“供應(yīng)鏈推動(dòng)”向“研制需求拉動(dòng)”轉(zhuǎn)型、航天器與工位的關(guān)系由“一占到底”向“有序脈動(dòng)”轉(zhuǎn)型、作業(yè)工具由“手托肩扛”向“智能執(zhí)行”轉(zhuǎn)型、生產(chǎn)組織由“人工調(diào)度”向“全數(shù)字化管理”轉(zhuǎn)型。從而有效解決航天器研制過程中存在的問題。