◎中国运载火箭技术研究院 郝照平 黄永生 刘建民 范建芳 杨贵斌
随着国家重大专项工程的推进及国内外市场需求的增长,以及发射市场竞争的日趋激烈,在今后乃至相当长的一段时间,中国航天将处于持续高密度发射的态势,科研生产任务的繁重和艰巨性将进入常态化。如何实现运载火箭的高可靠、低成本、产品化、产业化,已经成为新时期、新阶段的工作重点。
2011年,由中国运载火箭技术研究院牵头,协同航天推进技术研究院、四川航天技术研究院、中国航天电子技术研究院等专业研究院,通过对“十二五”和“十三五”期间在役宇航型号发射服务市场需求的综合分析,开展了运载火箭百发工程实施策划。策划注重前瞻性、系统性、综合性及协同性,创造性地提出了打破型号界限,旨在通过全要素、全周期策划实现运载火箭产业化发展的技术储备、能力储备和资源储备,应对持续高密度发射,统筹未来各项任务。
运载火箭百发工程涉及3 个现役CZ 系列运载火箭型号(CZ-2C、CZ-2F、CZ-3A 系列),投产数量为100 发,经费规模达200亿元,时间跨度近10年。以统一技术状态、产品化为出发点的运载火箭百发工程,成为运载火箭产业化真正意义上的开始。
“实施宇航系统产业化转型专项工程,重点提升产业化、规模化的设计、制造、测试试验、质量保证和组织管理能力”,是加快推动我国成为世界航天强国的九大战略举措之一。百发工程策划正是新型科研生产管理模式的创新实践,针对传统任务和未来市场,在改革和管理上探索新模式,通过梳理技术状态,夯实能力资源布局,坚持完成任务与能力提升并重、产品与型号并重,型号任务驱动和专业产品支撑相结合,实现均衡生产和能力提升。
运载火箭百发工程策划包括市场分析、设计生产及发射服务、能力建设、支撑性保障条件共4个方面,16 项关键要素。从系统工程管理出发,按照项目管理方法,从市场分析、技术状态管理、产品化、工程计划、物资供应、发射服务等方面实行闭环管理,从人力资源、研制保障条件、地面设备、成本管理、经费保障、工艺保障、质量保证、知识管理、思想保障、行政保障等方面提供保障,科学分析百发工程中可能存在的风险,同时提出确保百发工程目标实现的要求和措施,策划总体思路见图1。
百发工程策划工作在关注与专业研究院协同的基础上,最终要达到能够指导科研生产,从顶层形成总体研究院与专业研究院围绕一个共同目标,共同实现组批投产、组批验收、合理布局、能力提升的目标。
各专业研究院根据总体研究院的要求,围绕工程目标分别制定了本单位完成百发工程的分策划报告。重点围绕技术状态、工程交付计划、产品化、能力布局、质量管理等方面开展了详细的策划,为共同完成百发工程的总策划提供了强有力的支撑。
百发工程策划过程中,总体研究院与专业研究院之间的牵引与协同推进,为百发工程的顺利实施提供了强有力的保证。在开展策划的同时,各研究院围绕任务目标,在管理模式上进行了有益的探索与实践,各研究院根据承担任务的特点开展了适合本单位的管理创新实践。这种总体与专业之间的拉动和协同策划模式为后续工程的协同策划提供了有益的参考。
技术状态管理是百发工程实施的重点。总体研究院协同专业研究院完成了CZ-2C、CZ-2F、CZ-3A 系列运载火箭的技术状态基线确定,通过统一构型,总体条件固化,分系统、单机技术状态固化,梳理确定了这3 型火箭的共用单机和零部件。针对技术状态的梳理结果,策划了共用产品任务书下达、组批生产和验收的方法,为逐步实现货架式产品供应奠定了技术基础。
图1 百发工程策划总体思路
专业研究院通过单机技术状态梳理,开展了标准规范的统一、环境条件包络最大化、接口通用化等工作,制定了组批生产与交付计划,正在逐步打破单机产品对型号的对号入座问题,为实现相同产品在型号间的互换以及运载火箭产业化与规模化发展开展了卓有成效的实践。
根据市场需求,总体研究院制定了百发工程的任务需求计划,依据技术状态梳理的结果,遵循科学性、综合性、协调性、经济性、考核性和适应性原则,从战略目标出发,对分批投产计划进行明确,制定了工程总计划并梳理了各型运载火箭系统衔接计划,配套单位间的输入输出计划,以及总体—系统—单机的齐套交付计划。
各专业研究院根据总体研究院制定的计划开展了详细的策划,根据生产任务布局制定了各自的生产与交付计划,同时与总体研究院进行了充分的沟通及协调,真正实现了计划协同,达到了指导各配套单位开展生产的策划目标。
针对制定的计划,各研究院在下达生产任务的同时开展了计划执行和进度控制方法策划,制定了物资备料的统一计划,完善了相应的考核要求,确保了计划责任落实。工程总计划协同制定思路见图2。
运载火箭产品化是运载火箭未来发展的重点,目的是构建型号与产品并重的一套科研生产体系,健全产品研发和管理流程,建立产品体系、产品保障体系、产品标准制度体系,建立产品研发队伍,建立面向3 种型号的产品型谱、平台及货架;实行运载火箭型号定型管理;初步实现系统平台和产品先行,形成相对自主的研发供给机制,将型号拉动产品变为产品推动型号发展。
中国运载火箭技术研究院以百发工程为载体,扎实推进产品化工作进程。在统一火箭构型、明确型号技术状态基线的基础上,以系统、分系统、子系统、单机、组件、部件、零件等7 级产品为产品化工作对象,构建研究院统一的产品货架体系。
各专业研究院围绕总体思路,针对成熟产品开展了环境条件比对、技术条件统一、接口通用化等相关工作,统一标准,缩减品种;围绕元器件、原材料压缩种类。通过总体研究院与专业研究院的共同努力,进一步提高在役火箭的产品化程度,提升产品的成熟度。
百发工程的策划与实施,使总体研究院明确了未来10年内的能力发展目标,也拉动了专业研究院能力的补充与调整。各研究院针对任务目标先期开展规划与布局调整,真正实现了百发工程要求的未雨绸缪。
图2 百发工程总计划协同制定思路
通过运载火箭高密度发射能力建设项目的实施,中国运载火箭技术研究院在役运载火箭生产能力可以从目前的年产10 发CZ-3A 当量提高到年产15 发。通过运载火箭重点产品生产线建设,YF-75 氢氧发动机总装能力可以达到年产12 发双机,贮箱绝热层施工能力达到年产15 发低温贮箱的水平。
航天推进技术研究院围绕任务目标开展了常规发动机生产能力补充调整实施;四川航天技术研究院开展了生产与总装能力补充调整实施;中国航天电子技术研究院开展了惯性产品与传感器、变换器生产线调整及能力补充实施。
百发工程的策划与实施为各研究院的能力调整和提升指明了方向,使能力规划布局紧密围绕百发工程需求开展,有力地支撑了各研究院的能力提升。各研究院通过开展运载火箭可靠性能力建设,进一步提高产品的可靠性、一致性及交付一次合格率,以支撑百发工程的实施。同时,各研究院通过实施先进制造技术、工艺流程优化、关键产品制造单元分线生产等,进一步提高了基础能力。
围绕百发工程的特点,总体研究院紧密围绕技术状态基线、产品技术状态管理、组批生产交付验收、系统集成交付等开展了有针对性的质量管理策划工作,专业研究院围绕技术状态管理、组批生产交付验收等开展了相关的策划工作。
通过百发工程质量管理的策划,改进了现有质量管控流程和模式,创新提出高密度发射型号组批生产质量控制、“组批火箭控制”的技术状态基线设置和“提前更改策划”的技术状态控制等管理要求,针对组批验收与分系统集成交付开展了试点工作。通过质量管理创新,探索适应规模化运载火箭生产与发射服务的质量管理新模式和新方法。
自2011年开始,运载火箭百发工程协同策划已开始应用于运载火箭研制生产中,100 发火箭已经开始组批备料、共线生产、组批验收,其中第一发、第二发将于2013年完成发射任务,为后续任务准备的火箭将陆续完成产品齐套工作,工程效益将逐步显现。应用的预期效果包括以下几个方面。
通过百发工程任务的明确及全要素策划实现了上下联动,使各单位有目标、有路径、有方法,目前已经开展组批备料,生产已经全线铺开,并通过流程优化、队伍补充、动态调整、均衡生产,对解决资源、能力及条件保障等问题进行了有效策划。
通过百发工程协同策划,带动了中国航天科技集团公司内专业研究院的同步发展,提升了经济效益,带动了专业研究院资源协调、条件保障乃至综合能力的提升,同时优化了总体研究院与专业研究院的协作配套流程,提升了协作效率。
通过策划,确定3 型火箭技术状态基线,统一了火箭构型,固化了总体、分系统技术状态,有效推进了产品化进程。其中CZ-3A 系列11 种构型通过技术状态梳理、整合,确定后续投产的火箭为5 种主力构型。
通过梳理现有生产能力与完成任务的差距和生产瓶颈,提前开展了研制保障条件申报及建设工作,部分项目已经开始形成初步能力,通过百发工程拉动能力建设,提升生产能力和条件保障能力。
为缓解箭体结构的生产压力,中国运载火箭技术研究院已把新组批投产的30 发CZ-2C 火箭一、二级箭体以及活门与总装直属件外协到四川航天技术研究院生产。通过开展战略性外协,充分运用市场化手段形成有效的能力补充,进而形成合理的能力布局。
通过组批备料、统一订货、共线生产、组批验收,大幅降低了生产成本,同时逐步完善在役火箭的价格体系,实现管理费用、专项费用、试验费用等的有效控制,使总成本控制在目标价格之内,大幅提升了经济效益。
通过对百发工程全生命周期、全要素的实施策划,将全面提升各研究院航天型号研制、试验、生产及发射服务能力与管理水平,实现运载火箭从“重研制、小批量”向“市场化、规模化、产业化”的转变。
运载火箭百发工程协同策划,充分体现了总体研究院与专业研究院之间拉动及协调的良性机制。策划的过程是不断循环、协调、统一的过程,策划的成果对各研究院后续运载火箭型号工作有积极的指导意义,将对各研究院产品技术状态管理、生产计划安排、能力布局等产生重大影响。各专业研究院围绕工程目标开展了卓有成效的策划,策划内容还包括物资备料、人力资源、成本管理、工艺保障、知识管理、思想保障、后勤保障等诸多方面,使百发工程的策划真正落到实处。
运载火箭百发工程创先开展的跨型号、全要素协同策划,是面对国际国内宇航发射市场和企业未来发展需求下的管理创新,是市场化转型、二次创业的重要探索和研究,形成的良性协同策划模式计划将在CZ-5、CZ-7 等新一代运载火箭型号研制中推广应用。
运载火箭百发工程是中国航天实现跨越式发展的重大机遇,也是运载火箭产品创新管理模式的一次重大挑战。有效推动百发工程的组织实施,有利于进一步提高航天科技集团的资源保障能力,有利于进一步提升型号综合管理能力,有利于应对持续高密度发射,统筹未来各项任务需求,实现管理更佳、效率更优、效益更大,保持航天科技集团在未来竞争中的优势地位。通过系统策划,勇于创新,实现运载火箭百发工程的目标,必将加快推进我国成为世界航天强国战略目标的实现。◄