商曉艷、湯墨陽、王冀寧、肖薛、金鑫 /中國長征火箭有限公司
近年來,全球航天產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,正在進入一個嶄新的大航天時代。同時,商業(yè)航天在世界航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的主體地位愈發(fā)顯著,已經(jīng)成為航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展建設(shè)的新生力量。商業(yè)航天技術(shù)迭代快、經(jīng)濟效益高、產(chǎn)業(yè)協(xié)同強,正在成為我國經(jīng)濟發(fā)展重要的新增長極,也是我國從航天大國邁向航天強國的重要支撐。大力發(fā)展商業(yè)航天,是落實黨的二十大精神,堅持把發(fā)展經(jīng)濟的著力點放在實體經(jīng)濟上,加快建設(shè)航天強國,實現(xiàn)“高質(zhì)量保成功、高效率完成任務(wù)、高效益推動航天強國和國防建設(shè)”目標的重要途徑。
中國長征火箭有限公司作為中國運載火箭技術(shù)研究院的商業(yè)航天平臺,通過商業(yè)化運營管理思路,采用技術(shù)經(jīng)濟一體化手段,打造出能力更強、成本更優(yōu)、使用更便捷的捷龍三號固體運載火箭。型號采用“好、快、省”的商業(yè)火箭研制模式,僅用20 個月完成型號研制,2022 年12 月9 日14 時35分,在黃海海域點火起飛,以“一箭14 星”的方式,將吉林一號高分03D、豐臺少年二號等14 顆衛(wèi)星精準送入預(yù)定軌道,首飛取得圓滿成功。公司踐行高質(zhì)量發(fā)展要求,立足新的發(fā)展階段,依托研究院獨特優(yōu)勢,對標“三高”發(fā)展目標,開展了一系列商業(yè)化研制管理模式的探索與實踐。
隨著數(shù)字仿真技術(shù)的發(fā)展、計算機水平和并行計算能力的不斷提高,設(shè)計、仿真、試驗逐漸成為商業(yè)化運載火箭研制的“三駕馬車”。數(shù)字化研制模式具有試驗次數(shù)不限、模型一次建立、運算速度快等優(yōu)勢,從根本上改變了傳統(tǒng)的型號產(chǎn)品設(shè)計、工藝、制造流程和協(xié)作模式,提高了型號并行協(xié)同研制能力,實現(xiàn)了總體、分系統(tǒng)、單機之間實時交互設(shè)計,推動了型號研制流程由串行向并行轉(zhuǎn)變,提高了快速響應(yīng)能力,同時兼顧試驗的完整性、有效性和經(jīng)濟性。
傳統(tǒng)研制模式往往“一支隊伍一個型號”“一個型號一個技術(shù)狀態(tài)”,不僅導(dǎo)致研制周期長,而且占用大量的寶貴資源,制約了航天事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在當前商業(yè)航天市場競爭加劇的趨勢下,低軌衛(wèi)星逐漸進入大規(guī)模組網(wǎng)的新階段,對火箭提出了低成本、大規(guī)??焖俳M網(wǎng)發(fā)射的新需求。商業(yè)航天要將航天從科研模式轉(zhuǎn)為工業(yè)模式,以最少的型號產(chǎn)品種類和規(guī)格滿足多種發(fā)射任務(wù)需求,通過產(chǎn)品化工程推進,使系統(tǒng)和單機成為貨架產(chǎn)品,型號在此選用基礎(chǔ)上開展設(shè)計,從而減少型號新研比重,釋放研發(fā)資源,縮短研制周期。
運載火箭屬于高精尖技術(shù)產(chǎn)業(yè),零部件覆蓋范圍廣,需要相當長的產(chǎn)業(yè)鏈條進行穩(wěn)定供應(yīng)。傳統(tǒng)火箭供應(yīng)鏈主要封閉在系統(tǒng)內(nèi)部,往往存在為確保質(zhì)量而犧牲速度與成本的情況。為應(yīng)對商業(yè)航天市場高性價比、快響應(yīng)的需求,商業(yè)火箭供應(yīng)鏈開始嘗試引入市場機制,在更大范圍內(nèi)選擇優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商承擔型號任務(wù),逐步建立市場化的符合航天系統(tǒng)工程規(guī)律的技術(shù)和產(chǎn)品供應(yīng)鏈體系,打造全供應(yīng)鏈的市場競爭力。
商業(yè)航天以盈利為目標,以市場和資本為驅(qū)動,對成本控制的需求更為迫切。對于高風險的火箭發(fā)射服務(wù)而言,低成本決不能以犧牲可靠性為代價。商業(yè)化火箭型號研制管理以把握可靠性和低成本的平衡為目標,通過降低設(shè)計生產(chǎn)成本、降低采購成本、提升組織結(jié)構(gòu)運行效率等方式,實現(xiàn)成本全流程精益控制。
企業(yè)之間的競爭,歸根結(jié)底是人才的競爭。為避免由于用人制度和激勵機制不完善影響人才潛力發(fā)揮,商業(yè)化的火箭型號研制管理尤其重視激發(fā)研制管理團隊的積極性、主動性與創(chuàng)造性,強化型號項目的經(jīng)濟責任,基于項目績效進行個人績效考核,激發(fā)內(nèi)部經(jīng)營活力,最大限度地釋放生產(chǎn)力,全面提升科研生產(chǎn)效率和經(jīng)營效益。
(1)以市場導(dǎo)向確立研制目標
隨著多個星座組網(wǎng)建設(shè)的持續(xù)加速,對火箭發(fā)射頻率及經(jīng)濟性的要求日益提高。捷龍三號以市場需求為導(dǎo)向,對標低軌衛(wèi)星發(fā)射主力市場,通過市場調(diào)研、型譜分析,在研制之初就確定了“高性價比、高可靠、快履約、快發(fā)射”的產(chǎn)品目標,同時充分借鑒捷龍一號、長征十一號火箭的研制經(jīng)驗,按照“型號系列化、產(chǎn)品通用化、發(fā)射方式多樣化”的研制思路,將捷龍三號火箭打造成為極具市場競爭力的商業(yè)固體運載火箭。
(2)以多元渠道開展經(jīng)費籌措
隨著商業(yè)航天發(fā)展,傳統(tǒng)依靠國家撥付研制經(jīng)費的模式逐漸打破,用戶方直接采購發(fā)射服務(wù),因此必須探索自籌資金或通過資本運作籌集經(jīng)費的商業(yè)研制模式。公司2020 年初完成了A 輪融資,為捷龍三號火箭募集了啟動資金,后續(xù)通過采用“債權(quán)融資+股權(quán)融資”的方式募集社會資本,為型號研制提供充足資金保障。
(3)以復(fù)合方式組建研制隊伍
研究院與公司作為兩級獨立法人單位,以商業(yè)化的組織管理模式,聯(lián)合研制開發(fā)捷龍三號火箭。型號管理機制采用人員互通、相互融合的模式,在研制和生產(chǎn)過程中分工明確、密切合作。研究院負責型號總體設(shè)計和研制管理,充分利用研究院強大的研制管理體系,按型號組織開展研制工作;公司派駐調(diào)度和質(zhì)量管理人員,將市場信息和商業(yè)化型號管理理念及時傳遞到型號隊伍。復(fù)合型團隊在提升工作效率及釋放產(chǎn)能的同時鍛煉了商業(yè)化型號隊伍。
(1)設(shè)計階段——多措并舉控成本
捷龍三號研制秉持“成本是設(shè)計出來的”理念,以技術(shù)經(jīng)濟一體為核心,明確技術(shù)創(chuàng)新和經(jīng)濟效益的辯證統(tǒng)一關(guān)系,圍繞商業(yè)航天領(lǐng)域全要素統(tǒng)籌和型號產(chǎn)品全生命周期管理,構(gòu)建技術(shù)經(jīng)濟一體化型號成本管控體系,最終實現(xiàn)了成本目標,提升了產(chǎn)品市場競爭力。
堅持壓減目標成本。型號研制之初,在明確型號技術(shù)指標的同時即確定了型號研制成本和單發(fā)成本目標,在設(shè)計過程中把成本目標也作為設(shè)計結(jié)果的檢驗標準之一,同時首創(chuàng)了在設(shè)計轉(zhuǎn)段的同時開展型號成本方案轉(zhuǎn)段的管理模式,夯實型號成本管控成果,確保價格競爭優(yōu)勢。
堅持推進產(chǎn)品化設(shè)計。捷龍三號研制中大量選用成熟的貨架產(chǎn)品,有效壓縮研制周期、節(jié)約研制投入;在地面設(shè)備上大量選用成熟的商用設(shè)備。產(chǎn)品化的推進提高了型號質(zhì)量穩(wěn)定性與可靠性,降低型號研制成本,同時,也為產(chǎn)業(yè)化的組批生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。
堅持優(yōu)化研制流程。按照傳統(tǒng)研制流程,需要投入至少兩發(fā)當量的全箭級實體產(chǎn)品生產(chǎn)、輾轉(zhuǎn)多地開展多項大型地面試驗,不僅研制周期長,經(jīng)費及人力資源也消耗極高。捷龍三號火箭從方案初期就論證制定了一套符合商業(yè)固體運載火箭研制規(guī)律的研制程序,將傳統(tǒng)“方案+初樣+試樣”合并為“方案+工程研制”,將設(shè)計與生產(chǎn)、生產(chǎn)與試驗、試驗與總裝并行開展,極大地節(jié)省了成本費用,縮短了研制周期。
(2)試驗階段——爭分奪秒搶進度
在試驗階段,捷龍三號火箭研制團隊充分利用積累的航天工程經(jīng)驗和設(shè)計經(jīng)驗,充分運用仿真手段及成果,優(yōu)化實驗方法,創(chuàng)新專家團隊組織模式,有效壓縮了試驗時間,高質(zhì)量、高效率地完成了項目研制工作。
充分繼承歷史經(jīng)驗。對長征系列火箭先進管理手段經(jīng)驗進行消化、吸收以及再創(chuàng)新,如充分借鑒近似型號歷史試驗數(shù)據(jù)和飛行結(jié)果,針對捷龍三號熱發(fā)射和大頭罩脈動、噪聲引起的環(huán)境問題,對比長征二號丙火箭起飛噪聲,識別型號風險,做到邏輯閉合、規(guī)律清晰。
充分利用數(shù)字化手段。充分利用仿真手段及成果,由傳統(tǒng)的工程階段設(shè)計生產(chǎn)實物產(chǎn)品,策劃、實施實物試驗,向使用工業(yè)軟件開展仿真并結(jié)合部分驗證性試驗轉(zhuǎn)變。取消了試驗周期長、經(jīng)費投入大、配套產(chǎn)品多的全箭風洞試驗、全箭模態(tài)試驗、分離解鎖試驗、部分結(jié)構(gòu)靜力靜熱試驗等大型地面試驗,全型號大型地面試驗數(shù)量減少了30%,產(chǎn)品配套降低1/3 套,極大地節(jié)約研制經(jīng)費,壓縮研制周期約8 個月。
充分優(yōu)化試驗方法。梳理試驗規(guī)劃,串行使用地面試驗產(chǎn)品,提高產(chǎn)品利用率。以整流罩相關(guān)試驗為例,整流罩靜力完成主要工況設(shè)計載荷考核后,再串行完成整流罩分離試驗、半罩模態(tài)、淋雨試驗、靜力破壞考核,型號研制地面試驗僅用一套產(chǎn)品即完成原定考核項目。
充分依靠專家團隊。充分利用研究院強大的技術(shù)積累和研制體系,在傳統(tǒng)顧問專家和校對專家的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性地組建多個責任專家組,責任專家在技術(shù)把關(guān)的同時,深度參與型號設(shè)計,與設(shè)計師隊伍形成“背靠背”的工作模式,如此將個人的專業(yè)設(shè)計保障轉(zhuǎn)為組織層面的專家團隊能力保障,將重點節(jié)點把關(guān)轉(zhuǎn)為深度參與把關(guān),有效保障了型號設(shè)計試驗的質(zhì)量和效率。
(3)生產(chǎn)階段——多維管理保成功
在生產(chǎn)階段,捷龍三號火箭探索商業(yè)火箭市場化的協(xié)作配套模式,在堅持現(xiàn)有質(zhì)量標準的基礎(chǔ)上,遵循“前、全、細、嚴”系統(tǒng)思維,開展以差異化管理為核心的質(zhì)量管理,確保首飛成功。
推行雙定點生產(chǎn)模式。通過適度開放箭上金屬部段、地面指控及發(fā)射支持系統(tǒng)部分產(chǎn)品配套,提高民營企業(yè)和工業(yè)級產(chǎn)品的參與程度。推行“1+1”雙定點生產(chǎn)模式,即體制內(nèi)和體制外各選定一家供應(yīng)商,依托體制內(nèi)供應(yīng)商保證供貨質(zhì)量和數(shù)量,依托體制外供應(yīng)商促進成本降低,實現(xiàn)了由計劃配套向市場配套轉(zhuǎn)型,形成良性循環(huán)。
實施差異化質(zhì)量管控。在產(chǎn)品和元器件質(zhì)量管控上,實施分級管理,實現(xiàn)型號產(chǎn)品質(zhì)量管理精細化。在火箭整體可靠性不降低的前提下,制定不同級別產(chǎn)品的器件分級選用和質(zhì)量管控要求。結(jié)合產(chǎn)品特點、產(chǎn)品狀態(tài)和工作階段,細化不同級別產(chǎn)品的供方選擇范圍和驗收模式,明確不同級別產(chǎn)品質(zhì)量處置原則,在保證成功的基礎(chǔ)上降低了成本。
(1)總裝測試發(fā)射一體化保障
公司投資的固體運載火箭產(chǎn)業(yè)基地一期已建成投入使用,固體運載火箭技術(shù)廠房距交通樞紐僅5km,捷龍三號火箭在這里打破了多次分解拆裝的傳統(tǒng)測發(fā)模式,完成總裝、測試,與衛(wèi)星對接后,轉(zhuǎn)運進行全系統(tǒng)合練,運至預(yù)定發(fā)射海域后即可完成發(fā)射,整個過程只需要3~4 天時間。依托生產(chǎn)制造發(fā)射一體化優(yōu)勢,火箭測發(fā)周期大幅縮短,具備出廠評審后數(shù)天內(nèi)快速完成發(fā)射的能力。
(2)實現(xiàn)國內(nèi)首次海上熱發(fā)射
海上熱發(fā)射是世界級難題,捷龍三號火箭由于箭體規(guī)模增大,創(chuàng)新性地采用了框式導(dǎo)向海上熱發(fā)射方案,攻克了待發(fā)穩(wěn)定性、離架安全性、燃氣流排導(dǎo)和熱防護設(shè)計等技術(shù)難題,在確保發(fā)射安全性前提下,有效縮短發(fā)射流程、降低發(fā)射成本,實現(xiàn)了中國運載火箭從海上冷發(fā)射到海上熱發(fā)射的跨越,填補了國內(nèi)技術(shù)空白。
捷龍三號火箭作為研究院商業(yè)型號研制試點,商業(yè)化人才隊伍的培養(yǎng)及市場化激勵模式的探索是確保型號成功之外的重要任務(wù)。公司和研究院將“打造精品商業(yè)火箭,錘煉一流商業(yè)隊伍”定為型號隊伍發(fā)展的總目標,培養(yǎng)一支技術(shù)過硬、作風過硬的研制技術(shù)團隊,努力實現(xiàn)與型號共成長。
型號研制初期即確定最小人員當量的研制規(guī)模,既節(jié)省了研制經(jīng)費,又壓縮了管理層級、縮短了管理鏈條,實現(xiàn)一人多崗且職能清晰,同時,還便于型號各級領(lǐng)導(dǎo)集中力量構(gòu)建核心技術(shù)團隊,利于高效協(xié)同開展工作。此外,通過創(chuàng)新責任專家組、組建復(fù)合化研制隊伍等方式,鍛煉了一批具有商業(yè)市場意識的型號一線管理人員,同時在一定程度上解決型號管理人員緊缺的現(xiàn)實問題。
加大鼓勵對型號做出突出貢獻人員的力度,在研究院原有“兩保獎”等激勵措施外,探索由公司通過市場化激勵方式,對技術(shù)專家隊伍、型號隊伍以及為型號搭載任務(wù)做出貢獻的人員進行激勵。
捷龍三號火箭通過“積累經(jīng)驗,繼承創(chuàng)新,銳意改革,有序推進”的思路,在捷龍一號火箭研制基礎(chǔ)上,持續(xù)挖潛傳統(tǒng)火箭和商業(yè)火箭研制的異同點,在商業(yè)型號項目立項批復(fù)、技術(shù)經(jīng)濟一體化設(shè)計、設(shè)計隊伍市場化激勵、商業(yè)化項目與質(zhì)量管理等方面取得了進一步優(yōu)化成果,促進了傳統(tǒng)航天研制模式與商業(yè)航天研制模式的有機融合,在不降低航天品質(zhì)的前提下,逐步實現(xiàn)了由行政管理方式向市場進行資源配置的平穩(wěn)過渡,為后續(xù)研究院航天領(lǐng)域全要素管理改革奠定了堅實基礎(chǔ)。
對比傳統(tǒng)型號研制完全依靠國家撥付研制經(jīng)費或研究院自籌研制經(jīng)費的籌款模式,公司以股權(quán)融資方式籌集項目研制經(jīng)費,同時將捷龍三號預(yù)期經(jīng)營收益作為B 輪融資的重要組成部分。型號研制成功后可支撐公司在B 輪融資中募集更大規(guī)模社會資金,用于新型號研制和技術(shù)改進,支撐提前布局前沿科技創(chuàng)新領(lǐng)域,提升科研成果轉(zhuǎn)化率,有效防止產(chǎn)研分離,形成技術(shù)與資產(chǎn)的正向遞增效應(yīng),以點帶面實現(xiàn)利用資本市場推動公司可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)。
相對于研究院以行政計劃確定配套供應(yīng)商的傳統(tǒng)模式,捷龍三號火箭在配套產(chǎn)品供應(yīng)商選擇時,通過引入其他軍工集團以及優(yōu)質(zhì)民營配套單位,參與型號配套競優(yōu)競價,以市場競爭為抓手,提升型號議價能力和成本管控力度,構(gòu)建了以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學研相結(jié)合的商業(yè)火箭產(chǎn)品開發(fā)體系及生產(chǎn)體系,協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)鏈各相關(guān)方利益觀念和利益行為,實現(xiàn)融合發(fā)展,達到社會、企業(yè)共同進步,進而產(chǎn)生更大的社會效益。
捷龍三號火箭研制是商業(yè)型號研制模式創(chuàng)新和科研生產(chǎn)改革的一次積極嘗試,是國有航天企業(yè)發(fā)展商業(yè)航天可行道路的一次有益探索,也是深入貫徹落實“三高”發(fā)展理念的一次成功實踐。在完成型號既定研制目標的同時,形成了一套完整的、體系化的、可復(fù)制的商業(yè)化型號研制管理模式。未來,通過對捷龍三號火箭研制模式的不斷迭代完善,以及在更多型號中的創(chuàng)新應(yīng)用,將帶來更大的經(jīng)濟效益和社會效益,為航天強國和國防現(xiàn)代化建設(shè)提供研究院智慧。