韓冬 陳朝基

(中國(guó)空間技術(shù)研究院總體設(shè)計(jì)部，北京 100094)

0 引言

新時(shí)期航天系統(tǒng)創(chuàng)新項(xiàng)目具有以下新特點(diǎn)：①用戶體驗(yàn)更深：用戶需求隨研制深入頻繁迭代、不斷變化、逐步清晰；②系統(tǒng)創(chuàng)新更難：功能指標(biāo)要求更高、技術(shù)難度更大、系統(tǒng)更復(fù)雜；③研制周期更短：市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的立項(xiàng)壓力要求研發(fā)速度更快、周期更短；④研制模式更多：既有繼承更有創(chuàng)新，處于不同階段的技術(shù)產(chǎn)品交叉耦合、并行研制；⑤資源投入更少：人力、設(shè)備、資金等資源投入相對(duì)不足，使用制約要求更多。

新一代載人飛船首飛試驗(yàn)船(以下簡(jiǎn)稱“首飛試驗(yàn)船”)是由中國(guó)空間技術(shù)研究院在上述背景下先期自主投入組織實(shí)施的系統(tǒng)創(chuàng)新項(xiàng)目，通過(guò)在短時(shí)間內(nèi)完成方案設(shè)計(jì)驗(yàn)證、產(chǎn)品試制生產(chǎn)和飛行任務(wù)演示，完善了系統(tǒng)創(chuàng)新項(xiàng)目管理模式，為爭(zhēng)取載人登月工程立項(xiàng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)創(chuàng)新項(xiàng)目管理

1.1 系統(tǒng)創(chuàng)新項(xiàng)目的管理特點(diǎn)

1.1.1 兼具預(yù)研課題和型號(hào)研制的特點(diǎn)

首飛試驗(yàn)船需要在更短的周期內(nèi)完成從可行性論證到在軌飛行演示的全過(guò)程，技術(shù)研發(fā)和項(xiàng)目管理兩方面均兼具預(yù)研課題和型號(hào)研制的特點(diǎn)，如圖1所示。

項(xiàng)目研制覆蓋了預(yù)研課題和型號(hào)研制的所有內(nèi)容，在相對(duì)更短的研制周期內(nèi)，需要按照系統(tǒng)工程方法，從產(chǎn)品狀態(tài)、技術(shù)接口、流程匹配等方面分析在新功能、新技術(shù)、新流程等方面產(chǎn)生的工作增量間的邏輯關(guān)系，并由此完善和優(yōu)化項(xiàng)目管理方法和程序。首飛試驗(yàn)船中不同技術(shù)(產(chǎn)品)的技術(shù)(產(chǎn)品)成熟度不同，造成不同類(lèi)產(chǎn)品的研制階段劃分不一致(一般包括概念研究、可行性論證、方案研制、初樣研制、正樣研制、飛行任務(wù)實(shí)施等)，研制進(jìn)度也不一致。

為了適應(yīng)新的研制情況，需要細(xì)化產(chǎn)品狀態(tài)，在技術(shù)評(píng)審、產(chǎn)品驗(yàn)收、問(wèn)題歸零等關(guān)鍵環(huán)節(jié)分類(lèi)制定產(chǎn)品保證要求，在常規(guī)單機(jī)、分系統(tǒng)、系統(tǒng)總體逐級(jí)轉(zhuǎn)階段的型號(hào)研制質(zhì)量程序基礎(chǔ)上，創(chuàng)新制定分類(lèi)、分級(jí)、分批轉(zhuǎn)階段程序，以適應(yīng)新的研制模式。

1.1.2 對(duì)用戶需求的管控成為關(guān)鍵核心

用戶需求和對(duì)首飛試驗(yàn)船的成果預(yù)期是逐步認(rèn)識(shí)和深化的過(guò)程，在研制過(guò)程中，需要用戶和研制團(tuán)隊(duì)頻繁溝通交底。用戶的需求會(huì)隨著研制的深入不斷迭代清晰，項(xiàng)目應(yīng)創(chuàng)新建立用戶全過(guò)程參與并深度體驗(yàn)的研制模式，以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶需求的動(dòng)態(tài)跟蹤。

激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)大幅壓縮研制周期，首飛試驗(yàn)船的方案設(shè)計(jì)、原理驗(yàn)證、實(shí)物生產(chǎn)和飛行演示要在更短時(shí)間內(nèi)完成，在研制的任意時(shí)刻，用戶需求的變化都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)方案、產(chǎn)品實(shí)物和任務(wù)實(shí)施的變化。反之，研制任一環(huán)節(jié)的變化也將影響用戶的需求，需要建立用戶需求基線，并將用戶需求以及需求的變化納入技術(shù)狀態(tài)控制的范疇，在用戶需求到產(chǎn)品實(shí)物和任務(wù)實(shí)施全過(guò)程進(jìn)行雙向跟蹤和動(dòng)態(tài)管控。

圖1 系統(tǒng)創(chuàng)新項(xiàng)目和常規(guī)型號(hào)研制任務(wù)隨時(shí)間變化趨勢(shì)對(duì)比示意圖

1.1.3 對(duì)研制效益和質(zhì)量提出更高要求

首飛試驗(yàn)船研制周期縮短，技術(shù)成熟度低的新技術(shù)(新產(chǎn)品)需要在更短時(shí)間內(nèi)完成從原理驗(yàn)證到實(shí)物研制和飛行的全過(guò)程，單位時(shí)間內(nèi)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的工作量將急劇增加。進(jìn)度、質(zhì)量、資源等方面的項(xiàng)目管理工作急劇增加，管理難度和管理風(fēng)險(xiǎn)也隨之加大。由于處于不同階段的研制工作交叉并行開(kāi)展，需要同時(shí)交叉并行處理不同性質(zhì)的技術(shù)管理內(nèi)容，工作量和風(fēng)險(xiǎn)加大。首飛試驗(yàn)船需在技術(shù)創(chuàng)新、系統(tǒng)優(yōu)化、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和生產(chǎn)試驗(yàn)等環(huán)節(jié)大力采用數(shù)字化研制方法和工具，節(jié)約時(shí)間、人員、設(shè)施、經(jīng)費(fèi)資源的投入，提高研制效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

1.1.4 對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管控能力提出更高要求

(1)技術(shù)管理。由于諸多原創(chuàng)核心技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室的原理可行階段，諸多工業(yè)化的新技術(shù)尚未應(yīng)用到航天領(lǐng)域，項(xiàng)目研制始終存在對(duì)科學(xué)規(guī)律認(rèn)識(shí)不足帶來(lái)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

(2)進(jìn)度管理。作為火箭首飛任務(wù)的搭載載荷完成飛行演示驗(yàn)證，項(xiàng)目研制流程并入火箭研制任務(wù)主流程，火箭發(fā)射日期成為項(xiàng)目研制剛性約束，研制周期被壓縮，可協(xié)調(diào)性更少。

(3)質(zhì)量管理。大量不同階段的交叉并行研制，產(chǎn)品需要從新技術(shù)原理驗(yàn)證快速過(guò)渡到實(shí)物產(chǎn)品研制，需對(duì)從系統(tǒng)方案、設(shè)計(jì)驗(yàn)證到產(chǎn)品生產(chǎn)各階段的質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)和程序進(jìn)行細(xì)化完善，以保證各階段研制能夠無(wú)縫銜接，數(shù)字化研制的質(zhì)量管理方法也需進(jìn)一步細(xì)化完善。

(4)資源管理。首飛試驗(yàn)船為型號(hào)立項(xiàng)前的自主研發(fā)項(xiàng)目，與已立項(xiàng)的在研型號(hào)相比，研制經(jīng)費(fèi)投入相對(duì)緊張，尚不能配置齊全穩(wěn)定的研制隊(duì)伍，要隨著研制的深入適時(shí)補(bǔ)充，設(shè)備設(shè)施等資源的使用在重要性、優(yōu)先級(jí)方面與當(dāng)年發(fā)射型號(hào)相比也不具備優(yōu)勢(shì)。

首飛試驗(yàn)船作為系統(tǒng)創(chuàng)新項(xiàng)目，具有常規(guī)型號(hào)研制的管理特點(diǎn)，需要深刻認(rèn)識(shí)研制規(guī)律，識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)，確定研制管理的重難點(diǎn)，在現(xiàn)有預(yù)研和在研型號(hào)研制理論方法和手段的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新項(xiàng)目管理模式和方法，高質(zhì)、高效地完成任務(wù)。

1.2 系統(tǒng)創(chuàng)新項(xiàng)目的管理原則

1.2.1 創(chuàng)新實(shí)踐航天系統(tǒng)工程理論

在首飛試驗(yàn)船研制和管理中實(shí)踐“5個(gè)轉(zhuǎn)變”：定性與定量相結(jié)合，促進(jìn)由定性向定量認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變；宏觀與微觀相結(jié)合，促進(jìn)由實(shí)現(xiàn)宏觀認(rèn)識(shí)向微觀認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變；創(chuàng)新與規(guī)范相結(jié)合，促進(jìn)技術(shù)活動(dòng)由原始創(chuàng)新向固化標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變；人工與數(shù)字相結(jié)合，促進(jìn)技術(shù)作業(yè)由人工作業(yè)向智能作業(yè)轉(zhuǎn)變；不確定性與確定性相結(jié)合，對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的把握從不確定性向確定性轉(zhuǎn)變。

在具體研制中，集同工作，強(qiáng)化系統(tǒng)集成、綜合分析、總體優(yōu)化和迭代深化，精細(xì)量化風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別程序、可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和數(shù)字化研制模式，有效識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，重視關(guān)鍵環(huán)節(jié)，精細(xì)量化控制，全過(guò)程與用戶和各方動(dòng)態(tài)持續(xù)改進(jìn)，使技術(shù)、方案和產(chǎn)品快速成熟，確保一次成功。

1.2.2 創(chuàng)新實(shí)踐航天項(xiàng)目權(quán)變理論

首飛試驗(yàn)船中不同技術(shù)的特點(diǎn)不同，不同產(chǎn)品的重要程度不同，對(duì)資源的使用占用不同，導(dǎo)致在不同時(shí)間點(diǎn)項(xiàng)目管理的風(fēng)險(xiǎn)聚焦環(huán)節(jié)也不同。因此，從項(xiàng)目頂層分析，項(xiàng)目管理的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)會(huì)隨研制時(shí)間的推進(jìn)，在項(xiàng)目?jī)?nèi)不同的結(jié)構(gòu)層級(jí)(分系統(tǒng)/單機(jī))中流動(dòng)轉(zhuǎn)化。

在總體、分系統(tǒng)、單機(jī)三個(gè)層級(jí)和項(xiàng)目全周期兩個(gè)維度，形成不同技術(shù)/產(chǎn)品重難點(diǎn)和關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)的矩陣表，建立基于項(xiàng)目結(jié)構(gòu)和研制進(jìn)度的二維動(dòng)態(tài)權(quán)變管理模型，將時(shí)間、經(jīng)費(fèi)、技術(shù)、質(zhì)量、人力等資源合理分配和動(dòng)態(tài)調(diào)配，保證首飛試驗(yàn)船研制順利實(shí)施。

1.3 系統(tǒng)創(chuàng)新項(xiàng)目的管理思路

1.3.1 按成熟度理論分類(lèi)細(xì)化產(chǎn)品狀態(tài)

集中資源到技術(shù)/產(chǎn)品成熟度低的高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目，加嚴(yán)升級(jí)管理措施確保質(zhì)量。對(duì)成熟度高的技術(shù)/產(chǎn)品實(shí)施產(chǎn)品化和通用化設(shè)計(jì)，一步正樣，控制資源，精細(xì)量化措施，確保質(zhì)量。

1.3.2 完善項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)基線管控范疇

將首飛試驗(yàn)船研制的常規(guī)“三基線”向用戶需求和任務(wù)實(shí)施兩端延伸，并按配置項(xiàng)進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)用戶需求和任務(wù)實(shí)施的變化在研制全過(guò)程的雙向傳遞、動(dòng)態(tài)管控。

1.3.3 實(shí)施數(shù)字化研制模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)

提升數(shù)字化仿真精度，釋放余量?jī)?yōu)化系統(tǒng)，增加仿真比重，降低試驗(yàn)子樣，優(yōu)化流程，采用同源數(shù)據(jù)異地協(xié)同驗(yàn)收檢測(cè)，提升工作效率和產(chǎn)品固有質(zhì)量，有效應(yīng)對(duì)因研制周期縮短和工作強(qiáng)度增大帶來(lái)的質(zhì)量降低的風(fēng)險(xiǎn)。

1.3.4 創(chuàng)新完善關(guān)鍵環(huán)節(jié)識(shí)別控制準(zhǔn)則

實(shí)施系統(tǒng)故障容限設(shè)計(jì)和基于任務(wù)需求變化的產(chǎn)品特性分析，完善以FMEA和FTA為主的關(guān)鍵環(huán)節(jié)分析方法，提升系統(tǒng)在故障模式和變化情況下識(shí)別關(guān)鍵項(xiàng)目和關(guān)重特性的能力。

1.3.5 分類(lèi)細(xì)化不同狀態(tài)產(chǎn)品保證措施

針對(duì)首飛試驗(yàn)船不同類(lèi)型產(chǎn)品研制過(guò)程分類(lèi)細(xì)化產(chǎn)品保證要求和轉(zhuǎn)段質(zhì)量程序，從版本控制、三級(jí)審簽、更改控制、評(píng)審控制等環(huán)節(jié)制定適應(yīng)數(shù)字化研制的質(zhì)量控制方法。

1.3.6 識(shí)別進(jìn)度制約因素科學(xué)制訂計(jì)劃

按照不同原則對(duì)不同產(chǎn)品分類(lèi)制訂計(jì)劃：針對(duì)常規(guī)工作，制訂超前計(jì)劃；識(shí)別“不可逆點(diǎn)”，制訂并行計(jì)劃；識(shí)別外部約束，制訂正反綜合計(jì)劃；圍繞關(guān)鍵資源，反向制訂計(jì)劃。

1.3.7 提升項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)綜合識(shí)別管控能力

精細(xì)化改進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)控制方法，按照二維動(dòng)態(tài)權(quán)變理論，建立項(xiàng)目管理綜合風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別模型，提升對(duì)首飛試驗(yàn)船研制全過(guò)程綜合風(fēng)險(xiǎn)快速識(shí)別和管控的能力。

2 首飛試驗(yàn)船創(chuàng)新管理實(shí)踐

2.1 產(chǎn)品狀態(tài)管理

將首飛試驗(yàn)船的產(chǎn)品分為A、B、C、D、E 5個(gè)類(lèi)型產(chǎn)品，其中：A類(lèi)產(chǎn)品為重復(fù)投產(chǎn)的狀態(tài)繼承產(chǎn)品；B、C類(lèi)產(chǎn)品為部分驗(yàn)證的改進(jìn)型產(chǎn)品；D類(lèi)產(chǎn)品為需鑒定的新技術(shù)新研產(chǎn)品；E為從其他型號(hào)借用和重復(fù)飛行的現(xiàn)有產(chǎn)品。

2.1.1 強(qiáng)化“狀態(tài)基線”管理

將首飛試驗(yàn)船輸入端的用戶需求和輸出端的任務(wù)實(shí)施納入技術(shù)狀態(tài)控制范疇，狀態(tài)基線擴(kuò)展為“需求、功能、分配、研制、任務(wù)”5個(gè)基線。

2.1.2 強(qiáng)化“關(guān)鍵狀態(tài)”管理

按照“一重故障保在軌業(yè)務(wù)連續(xù)，二重故障保飛船和航天員安全”的原則，在系統(tǒng)層面完善故障模式下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.1.3 強(qiáng)化“狀態(tài)變化”管理

在超差/偏離、狀態(tài)更改和質(zhì)量問(wèn)題歸零的影響域分析和措施驗(yàn)證時(shí)，對(duì)涉及的用戶需求和任務(wù)實(shí)施基線變化情況進(jìn)行分析。

2.2 產(chǎn)品保證管理

在產(chǎn)品保證要求中，針對(duì)A、B、C、D、E 5類(lèi)產(chǎn)品，按單機(jī)、分系統(tǒng)和總體先后順序，分類(lèi)分級(jí)分批轉(zhuǎn)段放行原則，分類(lèi)制定轉(zhuǎn)段標(biāo)準(zhǔn)和程序，精細(xì)化管控，確保在交叉并行研制的同時(shí)始終符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。①按照產(chǎn)品狀態(tài)，分類(lèi)細(xì)化產(chǎn)品保證要求；②按照產(chǎn)品狀態(tài)，分類(lèi)制定轉(zhuǎn)段程序；③從數(shù)字化模型的評(píng)審方法、審簽要求、驗(yàn)收流程和版本控制等方面，建立滿足數(shù)字化研制模式的質(zhì)量控制方法，并補(bǔ)充至型號(hào)產(chǎn)品保證要求中實(shí)施。

2.3 時(shí)間進(jìn)度管理

2.3.1 針對(duì)常規(guī)工作，制訂超前計(jì)劃

按照“提前2年訂貨、提前1年投產(chǎn)、提前半年交付”的原則對(duì)成熟度高、通用、型譜產(chǎn)品統(tǒng)籌制訂研制計(jì)劃，提前啟動(dòng)研制，降低進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)。

2.3.2 識(shí)別“不可逆點(diǎn)”，制訂并行計(jì)劃

對(duì)技術(shù)、質(zhì)量、資源等風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估后，識(shí)別各級(jí)產(chǎn)品研制過(guò)程的“不可逆環(huán)節(jié)”，將其作為計(jì)劃的關(guān)鍵決策點(diǎn)，將各關(guān)鍵決策點(diǎn)作為產(chǎn)品或分系統(tǒng)研制流程的關(guān)鍵路徑，其他流程并行實(shí)施，實(shí)現(xiàn)縮短研制周期的目標(biāo)，如圖2所示。

2.3.3 圍繞關(guān)鍵資源，反向制訂計(jì)劃

針對(duì)受外部共性關(guān)鍵設(shè)施、設(shè)備、場(chǎng)地等資源制約的研制計(jì)劃，按照“基于資源可獲得”的原則制訂合理可行的研制計(jì)劃，降低進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 項(xiàng)目資源管理

(1)首飛試驗(yàn)船項(xiàng)目尚未工程立項(xiàng)，崗位人員配置不充分，一人身兼多崗的情況普遍，需要根據(jù)不同階段研制任務(wù)的難易需求，動(dòng)態(tài)合理配置研制人員，建立柔性研制團(tuán)隊(duì)組織。

(2)重視研制場(chǎng)地、試驗(yàn)設(shè)施、地面設(shè)備等通用共用資源、關(guān)鍵資源的獲取和使用，快速培養(yǎng)建立“基于資源可獲得”的設(shè)計(jì)生產(chǎn)理念和管理模式。

(3)研制中大量選用通用、型譜產(chǎn)品，借用現(xiàn)有成熟產(chǎn)品，重復(fù)使用有飛行經(jīng)歷產(chǎn)品，采用模型仿真代替實(shí)物驗(yàn)證，解決自主投入、經(jīng)費(fèi)相對(duì)不足的問(wèn)題。

2.5 項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理

針對(duì)首飛試驗(yàn)船新技術(shù)產(chǎn)品多的特點(diǎn)，對(duì)新風(fēng)險(xiǎn)的定義和識(shí)別方法進(jìn)行細(xì)化，創(chuàng)新制定了載人航天工程特色的“十新”分析識(shí)別與控制方法，見(jiàn)表1和表2。

圖2 產(chǎn)品研制流程并行優(yōu)化示意圖

表1 新風(fēng)險(xiǎn)細(xì)化定義匯總表

表2 “十新”風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別重點(diǎn)內(nèi)容匯總表

2.6 項(xiàng)目綜合管理

按照航天系統(tǒng)工程的原理和權(quán)變理論，按照不同類(lèi)別的技術(shù)產(chǎn)品，分析其狀態(tài)、進(jìn)度、質(zhì)量、資源等項(xiàng)目管理風(fēng)險(xiǎn)隨研制進(jìn)展的變化趨勢(shì)，確定不同管理維度在不同時(shí)期的重難點(diǎn)，進(jìn)而分析同一時(shí)期內(nèi)不同產(chǎn)品存在的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)，確定項(xiàng)目管理的重點(diǎn)和資源投入的重點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的綜合統(tǒng)籌管控，如圖3至圖6所示，保證項(xiàng)目整體效益最優(yōu)。

圖3 狀態(tài)管理風(fēng)險(xiǎn)隨產(chǎn)品和時(shí)間變化趨勢(shì)示意圖

圖4 質(zhì)量管理風(fēng)險(xiǎn)隨產(chǎn)品和時(shí)間變化趨勢(shì)示意圖

3 實(shí)踐成果

新一代載人飛船首飛試驗(yàn)船項(xiàng)目管理與其他載人航天器型號(hào)指標(biāo)比較見(jiàn)表3。

表3 首飛試驗(yàn)船項(xiàng)目管理指標(biāo)對(duì)比分析表

圖5 進(jìn)度管理風(fēng)險(xiǎn)隨產(chǎn)品和時(shí)間變化趨勢(shì)示意圖

圖6 資源管理風(fēng)險(xiǎn)隨產(chǎn)品和時(shí)間變化趨勢(shì)示意圖

由表3可以看到，首飛試驗(yàn)船用更短的時(shí)間、更少的資源完成了技術(shù)難度更高、更復(fù)雜的系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目產(chǎn)品。

4 結(jié)語(yǔ)

為了克服用戶需求不確定，功能指標(biāo)要求高，技術(shù)創(chuàng)新難度大，研制周期短，研制經(jīng)費(fèi)、人力和設(shè)備資源緊張等困難，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用自主投入、創(chuàng)新研發(fā)、超前研制的新模式，運(yùn)用上述基于航天系統(tǒng)工程管理規(guī)律和權(quán)變理論建立的系統(tǒng)創(chuàng)新項(xiàng)目管理新模式，建立動(dòng)態(tài)柔性研制隊(duì)伍，扁平化組織模式，大量運(yùn)用數(shù)字化模型工具，采用資源可獲得和“不可逆點(diǎn)”決策的并行研制流程，聚焦新技術(shù)產(chǎn)品，分類(lèi)細(xì)化產(chǎn)品保證措施，在研制經(jīng)費(fèi)和研制資源相對(duì)緊張的條件下，在短時(shí)間內(nèi)完成首飛試驗(yàn)船方案設(shè)計(jì)，并利用長(zhǎng)征五號(hào)B首飛機(jī)會(huì)搭載飛行，完成產(chǎn)品實(shí)物演示驗(yàn)證。