某型号氢氧发动机关键短线分析与建议

◎首都航天机械公司 郎嘉琦 杜娟 彭瑶 孔兆财 白娴靓

某型号氢氧发动机关键短线分析与建议

◎首都航天机械公司 郎嘉琦 杜娟 彭瑶 孔兆财 白娴靓

运用项目管理的手段分析某型号氢氧发动机项目批生产过程中的短线瓶颈，总结经验，优化管理流程，统筹制造资源，提高组批生产效率，提高产品的可靠性，有效缓解了生产资源冲突，有力地推动了型号产品批生产交付。

自2009年中国航天科技集团公司动力重组以来，首都航天机械公司从行政关系上隶属于中国运载火箭技术研究院，但从承担型号任务上，其主打产品氢氧发动机是由航天推进技术研究院负责抓总研制，跨院管理对型号研制生产提出了严峻挑战。公司承担着3个型号氢氧发动机的研制生产工作，某型号氢氧发动机处于批生产阶段，另外2个型号的氢氧发动机处于研制阶段。多型号共用生产资源与研制批生产混线造成生产车间关键工位加工资源的持续冲突。为此，公司针对某型号氢氧发动机3个批次的交付需求进行了项目管理策划，开展关键短线分析工作，并提出相关建议。

一、型号项目管理策划

根据型号要求和市场需求，新投产的CZ-3A系列运载火箭每发需要配套一台某型号氢氧发动机双机（2台单机），共需要配套XX台以上的该型号氢氧发动机单机。项目策划的任务目标是保证该型号氢氧发动机项目在预算及规定的时间内按预定的技术标准完成，满足CZ-3A系列运载火箭发射任务的需求。

1.项目管理要素

该型号氢氧发动机项目管理构成要素如图1所示。

图1 某型号氢氧发动机项目管理要素构成

2.项目要素分析

该型号氢氧发动机是CZ-3A系列运载火箭第3级发动机，由2台单机并联而成，具有高空2次启动能力。发动机单机主要由推力室、喷管延伸段、氢氧涡轮泵、燃气发生器、氢氧摇摆软管、阀门、管路、机架等组件构成。双机共有10,126个零件、3800余个标准件。

发动机是动力系统中最为重要的产品，结构复杂，关键部组件精度要求高，其主要制造流程见图2。

二、关键短线分析及对策

结合批次产品在实际生产过程中遇到的各种问题，对项目各要素的分析主要集中在生产及物资管理、制造能力管理、质量技术管理、计划管理和经费管理5个方面。

1.生产及物资管理

关键短线分析。

面对高强密度生产，该型号氢氧发动机后续批生产将存在一定的风险。主要包括：批次投产方案及时间对后续批生产的组织和实施起决定性作用；原材料准时到位对后续批生产的实施起关键作用；关键短线产品的梳理和分析对后续批生产的实施起推进支撑作用。

对策与建议。

一是快速制定新组批投产方案。2011年，面对后续多发CZ-3A系列运载火箭发射需求，公司提出了新的发动机组批方案，2012年3月公司下达了投产计划，明确了发动机大部分零部组件产品按照1次备料、分3批投产；阀门产品分2批投产，第1批投产数量为XX台份，第2批投产数量为XX台份，批生产任务全面启动。

二是加速推进原材料备料工作。在下达任务的同时，公司向研究院物流中心提出了备料计划。按照6个月的备料周期来看，该型号氢氧发动机的大部分物料从2013年10月份开始陆续到货，后续生产需要2年半时间，在2016年完成第一批产品抽检试车任务。

图2 发动机主要制造流程

三是梳理关键短线产品，统筹安排后续生产。经过多个批次的生产，各车间对该型号氢氧发动机的关键短线产品都进行了总结，如阀门类波纹管产品，涡轮泵壳体类、转子类产品。需要关注这些关键产品抽检发动机试车前需要考核的状态，统筹资源，对整批发动机的顺利交付提供保障。

2.制造能力管理

关键短线分析。

通过分析各车间的生产能力，对短线和瓶颈环节进行梳理，各车间从厂房、设备、人员方面进行了综合策划，主要包括以下2个方面。

一是发动机总装问题。综合3个型号氢氧发动机任务需求，发动机总装车间共缺6个工位、15名操作人员、2名检验人员，需增加设备6台（试验数据自动记录仪4台、尘埃粒子计数器2台）。

二是组件生产问题。发动机阀门和涡轮泵生产车间的零件生产及组件装配能力不能满足型号需求；特种加工生产车间的电解、电子束焊接、磨粒流能力与批生产任务需求之间存在瓶颈；发动机零件生产车间设备资源冲突，生产能力不能满足各型号集中需求。

对策与建议。

一是建立沟槽内壁、电铸身部、喷嘴、活门盒底座、出口集合器、加强箍等重点零件专用生产线。

二是工艺技术部门带领生产车间进行刀具切削参数技术研究和工艺优化，提高生产效率。

三是搭建供应链管理体系，充分利用社会资源补充现有生产能力。

四是加大能力建设投入，改造现有设备，引进关键设备，加强设备的维护保养。

五是加强内部人员培训，提升一人多岗、一岗多能的能力。

3.质量技术管理

关键短线分析。

该型号氢氧发动机是批生产发动机，技术标准比较稳定，未使用新工艺技术与新材料，也没有新的技术状态变化。但在生产过程中存在3个方面的风险。

一是多余物控制风险。现有的多余物控制措施对于宏观多余物的控制整体上是有效的，但从近期暴露的多余物质量问题来看，主要是环境中的微观多余物对产品性能造成影响，在环境微观多余物控制和特殊产品多余物控制方面还存在薄弱环节。

二是工艺可靠性风险。该型号氢氧发动机在工艺可靠性方面还存在一些薄弱环节，涡轮盘类叶片电解加工精度、沟槽内壁加工效率及可靠性、氢氧汽蚀管电铸质量以及膜片组件点焊质量的可靠性还需要不断提高。

三是发动机质量保证能力不足。发动机制造过程中存在部分产品特性检测、过程监测能力不足等问题，如零件内窥检查等能力不足造成产品排队检测现象，热处理等部分过程参数未能实现实时自动采集，只能人工记录部分参数。

对策与建议。

一是通过能力建设投入，提升控制环境微观多余物的对策措施。

二是针对生产过程中存在的工艺可靠性方面的薄弱环节，开展工艺研究，通过实施可靠性增长工程减少产品超差，提高产品一致性、质量稳定性。

三是针对发动机制造过程中存在的检测、监测能力不足问题，公司已完成相关能力建设申报、论证和实施工作，能力正在逐步形成。

4.计划管理

关键短线分析。

如果CZ-3A系列运载火箭任务出现变化，则直接影响到该型号氢氧发动机的生产，因此需要关注相关火箭交付需求的变动，确保能够迅速调整生产资源，保障运载火箭的配套需求。

对策与建议。

为了保证产品的连续按期交付，必须进行高密度试车。发动机装配、试验、交付、飞行环环相扣，任何一环出现问题都会对全线产生影响。因此，需要提早规划，合理安排各项工作的进度，协调设计、协作加工和试验等环节，做到任务间无缝衔接。

5.经费管理

关键短线分析。

高密度发射一旦出现异常情况，所发生的质量复查、工艺复查、产品重新投产等各方面经费开支的单次金额并不大，但多次费用积累起来是一笔不小的开支。同时，为满足运载火箭不同状态的变化，技术通知单和更改单也会带来额外的经费支出。

对策与建议。

一是及时与设计部门沟通协调，同时统筹内部资源，根据型号需求进度合理安排生产，缓解资源冲突。

二是建立快速反应能力。在型号出现异常情况时及时完成质量复查、工艺复查及产品的生产，同时完成技术通知单和更改单所带来新增工作的报价，以便于上级及时拨付相应款项。

三、实践效果

首都航天机械公司通过优化科研生产组织管理模式，将有限的资源投入到总装、部装及关键零部组件研制生产等企业核心业务上；结合企业现状继续推广应用单元制造模式，新建阀门大壳体零件机械加工单元、管子成形单元等生产单元，实现了制造资源利用最大化；加快信息化建设步伐，引进先进制造设备，推动机械化与信息化的融合，提升数字化制造能力；加快传统手工工艺向机械化、自动化工艺转变，通过先进适用制造技术的研究应用，促进了氢氧发动机科研生产任务顺利完成。

“十三五”期间，现役运载火箭和新一代运载火箭将持续开展高强密度发射，氢氧发动机交付面临新的挑战，公司将按照统筹策划、集中订货、分批投产、滚动齐套的原则，通过项目管理策划，开展关键短线分析识别与处理工作，优化科研生产组织流程，以运载火箭齐套需求为牵引克服跨院管理带来的诸多挑战，为圆满完成某型号氢氧发动机3个批次产品的交付任务打下坚实的基础。