关于航天型号研制管理模式转型的探讨

◎中国运载火箭技术研究院 刘谷均 候清萍 韩晓坤

关于航天型号研制管理模式转型的探讨

◎中国运载火箭技术研究院 刘谷均 候清萍 韩晓坤

随着航天型号科研生产内外部条件的不断变化，航天企业的型号研制管理模式也经历了多次调整，总体上较好地满足了型号科研生产的需要，为我国航天事业的发展和确保国家战略安全作出了突出贡献。近年来，国家建设航天强国和进一步巩固战略安全基石的目标对型号研制管理工作提出了更高要求，能否按时完成国家任务、进一步提升型号研制效率和质量成为航天企业面对的突出问题。航天企业的历次型号研制管理模式调整总体上沿袭了50多年来计划经济条件下形成的管理理念和方法，没有摆脱为保成功、保任务完成及不计成本、不惜代价的状况，整体研制效率和经济效益依然不高。因此，型号研制管理模式转型迫在眉睫。

党的十八届三中全会突出强调市场在资源配置中的决定性作用。在军工领域，改革国防科研生产管理和武器装备采购体制机制、引导优势民营企业进入军品科研生产和维修领域已提到议事日程，国家有关部委也在联合推进军品价格改革，引入全过程价格管控和竞争定价机制。航天型号研制工作已经面临严峻的市场竞争环境，必须适应国家的需要，顺应市场规律，主动谋划型号研制管理模式转型，进一步提高效率和效益，更好地完成国家任务。

一、型号研制管理存在的问题

历经50多年的发展，航天企业按照系统工程思想逐步形成了由总体、分系统、关键单机设计、试验、生产单位构成的组织形态和研制能力布局，形成了适合航天型号研制的组织管理和运行机制，但按照功能单位串联进行型号研制的模式与当前型号研制时间紧、任务重、经济性要求越来越高的趋势产生了较大矛盾。

1.完成任务的能力有待提高

21世纪以来乃至今后相当长一段时间，航天型号产品高强密度发射将进入常态化，科研生产任务将日益繁重和艰巨。面对完成国家任务和市场竞争的双重压力，航天企业传统的串行研制模式在提高产品研制效率、缩短研制周期、降低成本、提升质量、加快市场反应、提高用户满意度等方面表现出诸多不适。单一的层次化专业组织和功能模块划分存在重重壁垒，不利于型号总指挥统一调度管理，信息、资源、利益和人员难以打破部门、单位和地域限制，自主性、积极性、创造性的发挥程度有限，难以实现并行协同研制。

2.数字化研制模式有待推广

当前，航天企业尚未形成支撑型号产品全生命周期数字化研制的能力，贯穿项目全生命周期的科研生产管理能力相对较弱，在全三维数字化并行协同研制、产品全生命周期数据管理、数字化制造等方面存在较大差距。未形成型号产品研制全过程的数字化设计、工艺、验证、仿真、制造和试验能力，无法实现基于产品数据结构的跨地域、跨组织数字化协同。跨地域协同主要靠人工数据打包、下载、复制的方式实现，技术状态控制仍采用手工方式，无法通过异地异构系统自动互联来实现协同，不具备全型号产品数据管理能力。三维数字化技术应用仅局限于个别型号或条件比较好的单位，且解决的多是局部问题，与型号研制需求差距较大。

3.型号产品及部件共享性差

航天型号产品具有高度的定制性，其个性化需求决定了研制、配套产品的生产组织大多是单件或小批量生产，“一支队伍一个型号”、“一个型号一个技术状态”的研制模式在一段时期内保证了型号任务的成功。面对型号研制生产任务日益繁重的现状，航天企业生产关系与生产力不相适应的矛盾日益凸显，传统研制模式不仅导致研制周期长，而且占用大量的宝贵资源，逐渐成为型号发展和完成任务、保成功的瓶颈，制约了航天事业的可持续发展。纵览世界航天强国的产品研制发展历程，以最少的型号产品种类和规格满足多种发射任务需求，从而不断提高应对高强密度发射的快速响应能力是大势所趋。

4.型号研制责任与利益关系错位

在传统研制模式和管理体制下，航天企业虽然按型号组建研制队伍，但与集成产品开发团队（IPT）按产品分解结构逐级分解项目任务不同，研制任务仍以行政手段分解至各参研单位，型号研制任务的责任主体是各参研单位，参研人员的研制成果不仅要对型号负责，同时还要对派出单位负责，派出单位的局部利益往往会影响和制约型号的整体利益。

5.型号研制管理缺失成本要素

型号研制队伍在型号产品设计开发过程中缺乏成本意识和经济性指标约束；市场部门对技术方案的经济可行性、必要性缺少牵引和制约手段；科研经费管理部门缺少对型号项目成本变化情况的详细了解和过程监控，难以做到对项目计划、成本、质量等要素的综合预测、评估和统筹协调；财务部门与型号项目管理缺乏有效对接渠道，对型号全周期成本变化情况缺少细致的监控和分析。随着军品价格改革的深入推进，激励约束机制、技术经济性统筹、限价设计、装备经费使用效益优化等被摆在突出位置，而航天企业尚未形成型号项目技术经济统一的责任主体及运行、考评机制，不计成本、资源无偿占用、以型号方案确定市场价格的传统研制管理模式不仅无法提高经济效益，也将面临严格的监管压力。

随着持续高密度发射任务需求的不断强化，科研生产管理水平的不断发展，先进的技术和设计手段不断得到应用，传统的型号研制管理模式逐渐使航天企业科研生产陷入被动局面，不能按时完成任务和保成功的压力越来越大，现有的研制组织和管理方式愈发不能适应形势发展。基于集成产品研发（IPD）和产品化的研制管理模式在某航天型号工程中的成功应用，为航天企业扭转科研生产被动局面提供了新的突破口。

二、管理模式转型的思路及方法

1.转型思路

IPD源于一套完整的方法论——产品及周期优化法（PACE），吸纳了并行工程、流程再造、项目管理、风险管理等理念和做法，是一种包含产品开发思想、模式、工具的可复制的系统工程。国际领先的航天航空产品研制多采用IPD模式，打破了传统的设计、制造和使用维护部门之间的界限，自上而下组建多学科、多职能的IPT，统筹安排从确定需求、研制、生产、部署直至使用与维护的全生命周期工作，从而实现产品的设计、制造、使用与维护的全程优化。

世界500强中近80%的公司都直接或间接采用了IPD这一先进的成熟管理模式，其中不乏世界领先的军工企业。

20世纪90年代，波音777飞机基于IPD开展研制工作，从开始设计到一次性试飞成功仅用3年8个月，设计更改、错误或返工报废减少50%。华为公司1998年引进IPD，经过5年“先僵化、后优化、再固化”的落地实施，产品研发周期下降40%，人均研发收入从100万元增加至400万元，平台和模块共享率达50%，形成了基于市场的创新体系，于2010年跨入世界500强。某航天型号工程采用IPD并行设计理念，尝试在承研承制单位开展全三维异地协同设计，大大提高了并行设计效率，使型号设计周期缩短了67%。IPD在国内外优秀企业和某航天型号研制中的成功应用，为探索适用于航天型号产品的研制管理模式提供了新的思路。

2.转型方法

IPD的核心是“人的集成”和“产品的集成”。“人的集成”是通过组建若干来自不同单位、不同专业的型号IPT，打破单位壁垒，基于一定的信息化条件开展并行设计和一体化设计，实现设计快速、方案最优、可制造性强。“产品的集成”是要通过产品化工程推进，系统和单机逐步形成货架产品，型号在货架产品选用基础上开展设计，从而减少型号新研比重，释放研发资源，缩短研制周期，提高型号质量稳定性与可靠性，降低型号研制成本。同时，产品化的推进也为产业化的组批生产创造了条件。

通过研究IPD和产品化工作与当前型号研制管理模式的结合，探索出一系列基于IPD和产品化的型号研制管理模式，解决目前航天企业面临的型号数量和任务规模日益增加、产品种类愈发丰富、新技术愈发复杂、研制周期日益缩短、型号质量要求越来越严格、保障资源日益紧张等问题。以强化型号项目的经济责任、建立广泛的内部市场关系和经济纽带为主要特征，逐步实现技术经济一体化，基于项目绩效进行个人绩效考核，激发内部经营活力，最大限度地释放生产力，全面提升军品科研生产效率和经营效益。

三、管理模式转型的主要内容

随着航天企业业务领域和型号型谱的不断拓展，其研制和产品资源都无法满足研制与批生产并重、多型号并举的发展形势，基于IPD和产品化的研制管理模式转型已是大势所趋。

1.加大型号研制数字化、信息化应用进程

信息化作为推动生产力发展的重要手段，促进了航天型号研制管理水平的不断提高。在部分新型号研制中，航天企业通过积极推行三维数字化研制，从根本上改变了传统的型号产品设计、工艺、制造流程和协作模式，提高了型号并行协同研制能力，实现了总体、分系统、单机之间实时交互设计，带动了型号产品功能仿真、性能仿真、工艺仿真、数字化装配等工作的全面开展，推动了型号研制流程由串行向并行转变，提高了快速响应能力。但目前航天企业的数字化及信息化应用进程与推进基于IPD和产品化的研制管理模式转型要求还存在较大差距，应积极推广采用并行工程方法，以面向产品研制过程的数字化能力建设为重点，以产品数据管理为核心，建立基本覆盖产品设计、仿真、制造、试验、综合保障等环节的数字化协同研制相关平台。打通数字化研制线，逐步建立覆盖产品全生命周期的数字化研制体系，提高产品快速研制能力，提升产品研制质量，缩短产品研制周期。

波音787飞机的研制过程建立了广域实时协同环境，在装配环境下进行上下关联设计，将三维产品和工艺信息向制造现场的工人传递，实现了数字化生产，装配时间缩短57%，开发成本减少50%。中航工业第一飞机设计研究院探索了多厂所联合协同设计制造模式的示范平台建设，实现了飞机整机和部件、零件的全三维设计，建立了全机数字样机。在此基础上，新支线飞机还采用了虚拟产品管理系统，设计周期缩短60%，设计返工减少40%，制造过程中工程更改单减少80%，飞机研制周期大幅缩短。

2.有序推进IPD研制模式

为提高军品任务研制效率，提高航天企业市场反应速度和竞争力，降低产品成本，应基于IPD建立跨部门协同、规范的型号研制流程，实现型号产品的并行开发和项目全要素协同管理。充分利用IPT的集体智慧，全面保证系统、子系统和单机模块方案的一致性与匹配性，推广协同设计，减少设计、工艺、制造人员的沟通协调时间，从本质上缩短研制周期，确保产品质量。

在IPD模式下，型号项目与厂所依然是矩阵式关系，型号项目为横向的产出线，厂所为纵向的资源线，形成“‘两总’抓型号、厂所长抓技术和产品”产出线与资源线相互协同的格局。对于某一型号研制任务，型号项目可以直接从资源线厂所开发的成熟系列化产品中选用分系统或单机产品；或将研制任务分解到资源线厂所，由资源线厂所分包承担；或者从各资源线厂所抽调相关人员组建若干IPT，将型号研制任务分解到各IPT完成。

3.积极开展产品化建设

面对持续高强密度发射任务，要打破对号入座和专一对口，不再进行一对一的发射服务，而实现同一型号可调整、可借用、可互换的关键就是型号产品化建设，变“型号拉动产品”为“产品推动型号”。基于产品化推广使用可复用的货架产品，逐步形成“系统产品成组、单机产品成批”的生产制造和产品集成能力，全面提高产品质量和研制速度并降低研制成本。在产品梳理和规划的基础上，将关键通用产品从型号中剥离出来，纳入货架管理，变定制式产品研发为面向型谱的产品研发模式，促进系统级产品研制过程中对于成熟产品和技术的选用力度，推动系统级产品成熟度提升及定型，牵引单机产品成熟度提升及定型，形成型号与产品共同发展的良性循环，为航天企业延伸经营链条、拓展经营空间提供基础。将非通用配套产品纳入型号项目管理，重点加强“三化”工作，提升系统级、单机级产品成熟度，强化货架产品选用，建立规范的内部市场，鼓励并推进产品走向外部市场。

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，构建统一的产品货架体系。“‘两总’抓型号、厂所抓产品”，厂所是产品化工作的责任主体。型号项目重点负责系统级产品平台管理，厂所负责承研产品及货架管理。确保型号项目和厂所产品管理工作职责的系统性、协调性、独立性，实现聚焦资源、快速发展。

4.整合关键研制资源

通过组建IPT并赋予其型号研制主体责任，可在一定程度上解决单位局部利益壁垒问题。除此之外，对于一些重要产品部件和关键专业，可以将相关资源整合至一个组织机构之内，建立利益共同体，促进利益协同，实现一体化设计与制造。

一是整合结构件设计与制造资源。当前，由于结构件设计与制造分属于总体设计单位和生产单位，设计的可制造性不强，设计更改频繁，处于下游的生产单位往往疲于应付，设计与制造协调关系复杂，使得整体工作效率低下，严重影响任务完成。将结构件设计与制造资源整合，实现设计与制造在一个利益主体下闭环，可以有效提升设计制造一体化，缩短设计与制造协调链条，提高协同效率，有利于任务完成。

二是重组电气系统设计专业。随着型号技术的发展，型号产品的多个分系统都发展形成了各自的电气系统。这些电气系统如果任由其独立发展，就会导致最终设计的产品十分复杂，操作使用不便，成本也会加大。由于各分系统单位自身的利益诉求，目前一体化设计很难做到。通过整合相关分系统的电气专业，不仅有利于电气系统的一体化设计，也有利于电气系统的专业发展。

四、推动管理模式转型的保障措施

高强密度研制与发射任务给航天企业型号研制和产品交付工作带来了巨大的挑战，在“保成功”和“保发展”的双重压力下，航天企业应在经营体制和配套运行机制两方面创新思路并采取有效措施，为型号研制管理模式转型建立全方位保障体系。

1.完善经营体制

目前，航天企业的两级经营架构中，研究院为军品所有型号的经营责任主体，厂所为分系统和单机产品的经营主体。为推动型号研制管理模式转型，应构建三级经营责任主体，进一步分解院级的经营责任，由各型号项目负责各自的项目经营，研究院负责领域经营。经营责任分解后，整体经营效率将会进一步提升，型号经营活力也会大大增强。

2.优化运行机制

首先，要赋予型号经济要素。型号项目在方案设计、确定以及配套单位选择等方面应充分考虑经济性。型号项目一旦纳入经济要素，便会更加关注时间和成本，对IPD和产品化推进将会产生积极地促进作用。

其次，实行市场配置资源。引入市场机制，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，打破内部利益壁垒，在更大范围内选择优质供应商承担型号任务，建立市场化的符合航天系统工程规律的技术和产品供应链体系，打造全供应链的市场竞争力，全面提升完成任务的综合实力。

第三，要完善内部经济联系。减少对研究院所属单位的行政干预，充分发挥经济手段的效力和作用，逐步建立和完善型号项目与厂所之间、厂所与厂所之间的内部市场关系，理清价值创造过程，实施服务有偿提供、资源有偿使用、技术有偿转让，体现生产要素价值，确保建立在经济利益上的联系真约束、真管用、更有效。

50多年来，中国航天在摸索和实践中不断前进，在成功研制各类型号产品的同时也总结出了型号研制工作的“科研三步棋”思想，形成了“探索一代、预研一代、研制一代、生产一代”的航天技术研发路线，带动了我国相关高新技术领域的发展，对完成国防任务和促进国防科技工业发展起到了不可替代的作用。笔者提出型号研制管理模式转型思路是为了在高密度发射、高强度研制的艰难环境下创新科研生产组织管理模式，提高研制效率，希望能够对型号研制实践有一些启发作用。