韓冬 陳朝基

(中國空間技術(shù)研究院總體設(shè)計部，北京 100094)

0 引言

新時期航天系統(tǒng)創(chuàng)新項目具有以下新特點：①用戶體驗更深：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：市場競爭的立項壓力要求研發(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不足，使用制約要求更多。

新一代載人飛船首飛試驗船(以下簡稱“首飛試驗船”)是由中國空間技術(shù)研究院在上述背景下先期自主投入組織實施的系統(tǒng)創(chuàng)新項目，通過在短時間內(nèi)完成方案設(shè)計驗證、產(chǎn)品試制生產(chǎn)和飛行任務(wù)演示，完善了系統(tǒng)創(chuàng)新項目管理模式，為爭取載人登月工程立項奠定了堅實基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)創(chuàng)新項目管理

1.1 系統(tǒng)創(chuàng)新項目的管理特點

1.1.1 兼具預(yù)研課題和型號研制的特點

首飛試驗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程，技術(shù)研發(fā)和項目管理兩方面均兼具預(yù)研課題和型號研制的特點，如圖1所示。

項目研制覆蓋了預(yù)研課題和型號研制的所有內(nèi)容，在相對更短的研制周期內(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)化項目管理方法和程序。首飛試驗船中不同技術(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)評審、產(chǎn)品驗收、問題歸零等關(guān)鍵環(huán)節(jié)分類制定產(chǎn)品保證要求，在常規(guī)單機(jī)、分系統(tǒng)、系統(tǒng)總體逐級轉(zhuǎn)階段的型號研制質(zhì)量程序基礎(chǔ)上，創(chuàng)新制定分類、分級、分批轉(zhuǎn)階段程序，以適應(yīng)新的研制模式。

1.1.2 對用戶需求的管控成為關(guān)鍵核心

用戶需求和對首飛試驗船的成果預(yù)期是逐步認(rèn)識和深化的過程，在研制過程中，需要用戶和研制團(tuán)隊頻繁溝通交底。用戶的需求會隨著研制的深入不斷迭代清晰，項目應(yīng)創(chuàng)新建立用戶全過程參與并深度體驗的研制模式，以實現(xiàn)對用戶需求的動態(tài)跟蹤。

激烈的市場競爭大幅壓縮研制周期，首飛試驗船的方案設(shè)計、原理驗證、實物生產(chǎn)和飛行演示要在更短時間內(nèi)完成，在研制的任意時刻，用戶需求的變化都會導(dǎo)致系統(tǒng)方案、產(chǎn)品實物和任務(wù)實施的變化。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)品實物和任務(wù)實施全過程進(jìn)行雙向跟蹤和動態(tài)管控。

圖1 系統(tǒng)創(chuàng)新項目和常規(guī)型號研制任務(wù)隨時間變化趨勢對比示意圖

1.1.3 對研制效益和質(zhì)量提出更高要求

首飛試驗船研制周期縮短，技術(shù)成熟度低的新技術(shù)(新產(chǎn)品)需要在更短時間內(nèi)完成從原理驗證到實物研制和飛行的全過程，單位時間內(nèi)項目團(tuán)隊的工作量將急劇增加。進(jìn)度、質(zhì)量、資源等方面的項目管理工作急劇增加，管理難度和管理風(fēng)險也隨之加大。由于處于不同階段的研制工作交叉并行開展，需要同時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)險加大。首飛試驗船需在技術(shù)創(chuàng)新、系統(tǒng)優(yōu)化、設(shè)計驗證和生產(chǎn)試驗等環(huán)節(jié)大力采用數(shù)字化研制方法和工具，節(jié)約時間、人員、設(shè)施、經(jīng)費資源的投入，提高研制效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

1.1.4 對風(fēng)險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)尚處于實驗室的原理可行階段，諸多工業(yè)化的新技術(shù)尚未應(yīng)用到航天領(lǐng)域，項目研制始終存在對科學(xué)規(guī)律認(rèn)識不足帶來的技術(shù)風(fēng)險。

(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證，項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)原理驗證快速過渡到實物產(chǎn)品研制，需對從系統(tǒng)方案、設(shè)計驗證到產(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。首飛試驗船為型號立項前的自主研發(fā)項目，與已立項的在研型號相比，研制經(jīng)費投入相對緊張，尚不能配置齊全穩(wěn)定的研制隊伍，要隨著研制的深入適時補(bǔ)充，設(shè)備設(shè)施等資源的使用在重要性、優(yōu)先級方面與當(dāng)年發(fā)射型號相比也不具備優(yōu)勢。

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

1.2 系統(tǒng)創(chuàng)新項目的管理原則

1.2.1 創(chuàng)新實踐航天系統(tǒng)工程理論

在首飛試驗船研制和管理中實踐“5個轉(zhuǎn)變”：定性與定量相結(jié)合，促進(jìn)由定性向定量認(rèn)識轉(zhuǎn)變；宏觀與微觀相結(jié)合，促進(jìn)由實現(xiàn)宏觀認(rèn)識向微觀認(rèn)識轉(zhuǎn)變；創(chuàng)新與規(guī)范相結(jié)合，促進(jìn)技術(shù)活動由原始創(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，對系統(tǒng)風(fēng)險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)險識別程序、可靠性設(shè)計準(zhǔn)則和數(shù)字化研制模式，有效識別風(fēng)險，重視關(guān)鍵環(huán)節(jié)，精細(xì)量化控制，全過程與用戶和各方動態(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)新實踐航天項目權(quán)變理論

首飛試驗船中不同技術(shù)的特點不同，不同產(chǎn)品的重要程度不同，對資源的使用占用不同，導(dǎo)致在不同時間點項目管理的風(fēng)險聚焦環(huán)節(jié)也不同。因此，從項目頂層分析，項目管理的關(guān)鍵風(fēng)險環(huán)節(jié)會隨研制時間的推進(jìn)，在項目內(nèi)不同的結(jié)構(gòu)層級(分系統(tǒng)/單機(jī))中流動轉(zhuǎn)化。

在總體、分系統(tǒng)、單機(jī)三個層級和項目全周期兩個維度，形成不同技術(shù)/產(chǎn)品重難點和關(guān)鍵風(fēng)險環(huán)節(jié)的矩陣表，建立基于項目結(jié)構(gòu)和研制進(jìn)度的二維動態(tài)權(quán)變管理模型，將時間、經(jīng)費、技術(shù)、質(zhì)量、人力等資源合理分配和動態(tài)調(diào)配，保證首飛試驗船研制順利實施。

1.3 系統(tǒng)創(chuàng)新項目的管理思路

1.3.1 按成熟度理論分類細(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)險項目，加嚴(yán)升級管理措施確保質(zhì)量。對成熟度高的技術(shù)/產(chǎn)品實施產(chǎn)品化和通用化設(shè)計，一步正樣，控制資源，精細(xì)量化措施，確保質(zhì)量。

1.3.2 完善項目技術(shù)狀態(tài)基線管控范疇

將首飛試驗船研制的常規(guī)“三基線”向用戶需求和任務(wù)實施兩端延伸，并按配置項進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)控制，實現(xiàn)用戶需求和任務(wù)實施的變化在研制全過程的雙向傳遞、動態(tài)管控。

1.3.3 實施數(shù)字化研制模式的轉(zhuǎn)型升級

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

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

實施系統(tǒng)故障容限設(shè)計和基于任務(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別關(guān)鍵項目和關(guān)重特性的能力。

1.3.5 分類細(xì)化不同狀態(tài)產(chǎn)品保證措施

針對首飛試驗船不同類型產(chǎn)品研制過程分類細(xì)化產(chǎn)品保證要求和轉(zhuǎn)段質(zhì)量程序，從版本控制、三級審簽、更改控制、評審控制等環(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 識別進(jìn)度制約因素科學(xué)制訂計劃

按照不同原則對不同產(chǎn)品分類制訂計劃：針對常規(guī)工作，制訂超前計劃；識別“不可逆點”，制訂并行計劃；識別外部約束，制訂正反綜合計劃；圍繞關(guān)鍵資源，反向制訂計劃。

1.3.7 提升項目風(fēng)險綜合識別管控能力

精細(xì)化改進(jìn)風(fēng)險控制方法，按照二維動態(tài)權(quán)變理論，建立項目管理綜合風(fēng)險識別模型，提升對首飛試驗船研制全過程綜合風(fēng)險快速識別和管控的能力。

2 首飛試驗船創(chuàng)新管理實踐

2.1 產(chǎn)品狀態(tài)管理

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

2.1.1 強(qiáng)化“狀態(tài)基線”管理

將首飛試驗船輸入端的用戶需求和輸出端的任務(wù)實施納入技術(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)量問題歸零的影響域分析和措施驗證時，對涉及的用戶需求和任務(wù)實施基線變化情況進(jìn)行分析。

2.2 產(chǎn)品保證管理

在產(chǎn)品保證要求中，針對A、B、C、D、E 5類產(chǎn)品，按單機(jī)、分系統(tǒng)和總體先后順序，分類分級分批轉(zhuǎn)段放行原則，分類制定轉(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始終符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。①按照產(chǎn)品狀態(tài)，分類細(xì)化產(chǎn)品保證要求；②按照產(chǎn)品狀態(tài)，分類制定轉(zhuǎn)段程序；③從數(shù)字化模型的評審方法、審簽要求、驗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)充至型號產(chǎn)品保證要求中實施。

2.3 時間進(jìn)度管理

2.3.1 針對常規(guī)工作，制訂超前計劃

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

2.3.2 識別“不可逆點”，制訂并行計劃

對技術(shù)、質(zhì)量、資源等風(fēng)險進(jìn)行評估后，識別各級產(chǎn)品研制過程的“不可逆環(huán)節(jié)”，將其作為計劃的關(guān)鍵決策點，將各關(guān)鍵決策點作為產(chǎn)品或分系統(tǒng)研制流程的關(guān)鍵路徑，其他流程并行實施，實現(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，反向制訂計劃

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

2.4 項目資源管理

(1)首飛試驗船項目尚未工程立項，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，動態(tài)合理配置研制人員，建立柔性研制團(tuán)隊組織。

(2)重視研制場地、試驗設(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物驗證，解決自主投入、經(jīng)費相對不足的問題。

2.5 項目風(fēng)險管理

針對首飛試驗船新技術(shù)產(chǎn)品多的特點，對新風(fēng)險的定義和識別方法進(jìn)行細(xì)化，創(chuàng)新制定了載人航天工程特色的“十新”分析識別與控制方法，見表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)險細(xì)化定義匯總表

表2 “十新”風(fēng)險識別重點內(nèi)容匯總表

2.6 項目綜合管理

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

圖3 狀態(tài)管理風(fēng)險隨產(chǎn)品和時間變化趨勢示意圖

圖4 質(zhì)量管理風(fēng)險隨產(chǎn)品和時間變化趨勢示意圖

3 實踐成果

新一代載人飛船首飛試驗船項目管理與其他載人航天器型號指標(biāo)比較見表3。

表3 首飛試驗船項目管理指標(biāo)對比分析表

圖5 進(jìn)度管理風(fēng)險隨產(chǎn)品和時間變化趨勢示意圖

圖6 資源管理風(fēng)險隨產(chǎn)品和時間變化趨勢示意圖

由表3可以看到，首飛試驗船用更短的時間、更少的資源完成了技術(shù)難度更高、更復(fù)雜的系統(tǒng)級創(chuàng)新項目產(chǎn)品。

4 結(jié)語

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、人力和設(shè)備資源緊張等困難，項目團(tuán)隊采用自主投入、創(chuàng)新研發(fā)、超前研制的新模式，運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)新項目管理新模式，建立動態(tài)柔性研制隊伍，扁平化組織模式，大量運用數(shù)字化模型工具，采用資源可獲得和“不可逆點”決策的并行研制流程，聚焦新技術(shù)產(chǎn)品，分類細(xì)化產(chǎn)品保證措施，在研制經(jīng)費和研制資源相對緊張的條件下，在短時間內(nèi)完成首飛試驗船方案設(shè)計，并利用長征五號B首飛機(jī)會搭載飛行，完成產(chǎn)品實物演示驗證。