上面级型号多约束条件下工作规划优化管理实践

◎北京宇航系统工程研究所 郭源 张苏闽 刘欣 肖泽宁 张巍

上面级型号多约束条件下工作规划优化管理实践

◎北京宇航系统工程研究所 郭源 张苏闽 刘欣 肖泽宁 张巍

为了有效开展CZ-7火箭首飞载荷组合体研制工作，上面级型号项目队伍在多约束条件下运用数学规划的思维方法，在实践中创新管理方式，不但确保了计划按时完成，而且在过程控制方面做到状态清楚、风险受控，收到了很好的效果。

上面级作为航天运输系统的重要组成部分，是一种由基础级运载器发射进入地球轨道（或准地球轨道）后能够进一步将有效载荷送入预定工作轨道或预定空间位置的具有自主独立性的飞行器。为满足载人空间站工程的顺利实施，中国运载火箭技术研究院确定了以上面级为演示验证平台，搭载返回舱（载荷一）、“遨龙”飞行器（载荷二）、“天鸽”飞行器（载荷三）、在轨加注试验装置（载荷四）、“翱翔”之星（载荷五）共5类6项载荷的CZ-7火箭首飞载荷组合体方案。

2015年以来，北京宇航系统工程研究所上面级型号项目队伍针对该项目领域新、技术难、状态多、接口繁、进度紧等特点，科学策划、精心组织，严把技术状态、严控产品质量，很好地完成了方案优化、仿真分析、产品生产、研制试验、工程各大系统及搭载载荷接口确定、飞行产品总装、出厂测试等工作。为使组合体工作达到最优化，项目队伍充分运用多约束条件下规划的数学思维，对组合体各项工作的技术文件进行了详细分析，细化分解出40多项操作项目，系统梳理了各项操作之间的相互关系，提出了最佳工作安排，并组织各单位圆满完成了组合体工作。

一、组合体工作的约束条件

型号项目队伍经过梳理，归纳出组合体工作的主要约束条件包括以下几个方面：

一是组合体总装及测试。需要将各个载荷飞行产品运输到首都航天机械公司共同开展工作，要求载荷必须完成前序工作并经过验收评审。

二是组合体工作周期很紧张，基本没有弹性。由于后续工作时间紧张，必须严格确保组合体工作按计划完成，部分载荷需要及时返回载荷单位。

三是组合体内产品装配分工复杂。首都航天机械公司及各个载荷均存在单独操作环节、共同操作环节、星箭联合操作环节，产品安装操作流程需要充分考虑到各单位的分工特点。

四是组合体操作为较大规模立式装配及测试过程，涉及到高空操作，操作要求及工时分配与传统上面级有显著不同。

五是组合体工作为型号出厂前唯一一次联合工作机会，覆盖靶场操作内容及测试内容。因此，总装及测试流程不仅要涵盖自身所需各项工作，还要充分演练靶场流程，以解决各种不协调问题。

六是组合体的各连接部位包括近300项电连接器连接操作及上千项螺钉连接（其中近半数为与预埋螺母或预装的托板螺母、预装的自锁螺母连接），因此需要尽量减少拆装次数，避免电连接器及预装螺母因多次连接导致的损坏风险。

七是由于车间现场的操作场地、吊车、升降车、转运平板车等保障资源数量有限，限制了并行操作的规模。

二、组合体工作流程分析

组合体工作包括总装、出厂测试、EMC测试三大部分，每个部分都需要详细分析其流程及其需要的资源保障，并有针对性地进行优化。

1.组合体总装流程

组合体总装是通过将各个载荷、舱段及其单机电缆安装到最终状态，验证整个组合体机械接口的匹配性与电缆布局的合理性，发现问题并进行更改优化。原则上，总装工作应该放在出厂测试及EMC测试之前，但考虑到组合体总装后的技术状态与测试工作所需的首个产品状态不一致，且在组合体出厂测试工作过程中有一些测试内容要求在组合体总装后进行，上面级型号项目办公室与主管设计师及工艺员共同研究后决定将组合体出厂测试作为工作主线，在测试中按测试状态需求涵盖组合体的总装状态，由此达到总装目的，减少拆装次数、优化工作流程、精简工作项目。

组合体总装还包括热控多层的取样、安装，载荷单位负责施工的单机安装等工作内容，涉及10多家单位的穿插操作或共同配合操作，操作内容的顺序关联性很强，逻辑关系高度耦合，操作时机往往稍纵即逝，抓不住操作时机就会导致后续工作大面积拖延或被迫调整，严重时可能导致部分载荷不能按期出厂。因此，组合体工作对指挥调度提出了非常高的要求，工作计划需要安排详细，需要掌握现场各单位的实时工作进展情况，并据此进行精准指挥、闭环管理。

2.组合体测试流程

组合体出厂测试流程工作内容较多，所需组合体的产品状态也各不相同，主要包括：

组合体回路阻值测试。需要组合体各火工品假品安装到位，并将组合体安装到总装完成状态。

组合体电气接口匹配测试。因载荷三的结构特点，电气接口匹配分为2个部分进行操作。首先进行上面级与载荷三的接口对接，载荷三与返回舱支架分解下箭，载荷三为出弹射筒状态，与返回舱支架用工艺电缆连接，返回舱与上面级用工艺电缆连接；其次进行其它载荷与上面级的电气接口匹配，状态为除载荷三外其余各个舱段、载荷均安装到组合体总装完成状态。

组合体质心测量。质心测量需要覆盖全部工作剖面下的产品状态，组合体结构由8个舱段组成，部分舱段上有载荷分离面，载荷/舱段分离前、分离后的质心都需要测量，每个状态组要±180°各测量一次取平均值。整个质心测量工作包含约14个产品状态/方向的测试操作，必须严格按顺序进行，否则将造成多次重复拆装起吊。

组合体安装精度测量。组合体总装后有部分相对位置关系影响到弹道和测控参数设置，需要精确测量。其中上面级天线方向、返回舱惯组位置、载荷二天线安装方向、载荷三安装接口等需要精确测量，这些工作需要穿插在组合体分解吊装过程中进行，所需保障资源较多，每一项测量需要单独半天时间。

3.组合体EMC测试流程

组合体EMC测试是一项具有一定风险与不确定性的测试项目，测试状态分为2个部分。首先，在上面级和各个载荷单独开启无线射频设备（包括接收、发射天线等）时，测量每个工作频点的辐射量；然后，视组合体进行模拟飞行，按任务剖面特点对上面级各个载荷依此加电开启无线射频设备，测量每一个状态下的辐射量，确定各个载荷检查设备是否工作正常。

上面级型号项目办公室经过详细分析，运用多约束条件下的线性规划思路，以各项工作的具体要求、其与前序/后续操作内容的逻辑顺序、每项操作所需的保障资源及涉及单位分工等为约束条件，以分解/连接操作最少、覆盖全部工作项目为目的函数，优化合并得出组合体工作流程（见图1）。

三、工作实践及效果

型号项目队伍细化分解出60项工作内容，结合每天可以完成的工作量明确每一天的工作目标。确定了各项工作中各单位的具体职责，施工单位是项目责任主体，负责操作、检验；配合单位为过程中用到其资源和工装吊具等物品的单位，负责提供并指挥其使用过程；过程确认单位为吊装、运输等环节的载荷单位，负责现场确认其载荷在操作过程中状态完好。

项目实施过程中，各项工作安排衔接正确，未出现反复；吊装次数及接插件、连接件操作次数做到最少，有效地保护了产品，降低了产品损伤风险；吊具、升降车、吊车、转运车等主要地面设备安排合理，未出现冲突；各单位工作人员的岗位职责明确，顺利、高效、圆满地完成了组合体全部工作，确保按时间节点完成任务，为后续工作打下了基础。

实践结果表明，创新的管理方式不但确保了载荷返回时间节点，达到了工程要求，而且在过程控制方面能够做到状态清楚，风险受控。计划按时完成率高，组合体的每日工作项目常常会有微调，但每周都能完成本周的工作项目，在16天内高效率地完成了组合体总装、出厂测试、EMC测试等全部工作内容；调度效率得到显著提高，参加工作的各单位能够及时掌握并反馈项目进展情况，对资源、人员的调度做到及时准确，测试状态准备工作量降到了最低水平，各项工作未发生明显的反复；管理风险得到有效控制，每个重要环节都要求进行“双想”（事前预想、事后回想），群策群力，充分识别风险，有效发现并控制了人员安全、设备保障、设计/工艺文件正确性、操作现场管理等各种风险，确保了工作质量。

图1 组合体主要工作项目流程图

四、管理创新的亮点

组合体工作实施中存在与之特点相对应的一些实际困难，需要有效解决。主要包括：部分单位不属于中国航天科技集团公司，与研究院进行内部网络通信存在障碍；部分京外单位距离遥远，人员调配的及时性难以保证；实际工作中存在大量临时事项，需要及时处理，且无法提前安排到计划中去，导致计划随时可能需要调整，人员安排需随计划调整作出及时调整；10余家单位共同开展工作，各单位管理要求不一，单位间人员相互不熟悉，存在管理风险。基于上述情况，为确保组合体工作期间各项工作的及时调度和闭环管理，型号项目队伍探索了新的管理方式，主要体现在以下2个方面。

1.以调度管理创新确保高效指挥

上面级型号项目办公室借鉴其它单位的信息化项目管理手段，在现有规章制度允许的情况下，建立起320项目内部指挥调度平台微信群。群内实时发布调度指挥事宜，反馈完成进展情况，讨论并实施微调近期工作安排，调度各单位相关工作人员和保障资源，除紧急事务采取微信加电话方式外，其余事项以微信通知为准。每天工作结束后，要求当天所涉工作项目的载荷调度人员、上面级结构电气总体人员、车间调度人员反馈当日完成情况，以便及时安排或调整次日工作。通过创新指挥型号项目队伍方式，实现了组合体工作计划调度管理的及时性、灵活性、适应性。

2.以岗位职责设置确保过程受控

由于工作环节复杂，工作周期紧张，各单位人员对工作内容理解需要一致。为确保现场各单位人员能够了解各自岗位职责、现场安全生产要求，紧张高效地开展工作，型号项目办公室联合车间组织各参加单位进行宣贯培训，对计划的细节逐一确认并落实，对各项工作中施工责任方、配合责任方、监督确认责任方的具体职责及工作要求进行了明确，对现场的技安等要求进行了充分的宣贯。

另外，型号项目队伍设立了现场指挥岗位，由上面级型号主管、组合体总装主管工程师、电气主管工程师、EMC测试主管工程师担任，扎根工作现场，靠前指挥，实时指导并掌握工作状态，第一时间反馈并组织解决各种临时出现的问题，现场协调指挥各参试单位人员，实现了组合体工作管理高效、无差错。

后续，上面级型号项目队伍将进一步总结经验，优化管理方法，在项目管理中运用数学规划的思想，详细分析问题，梳理约束条件，分清制约因素之间的关系，以完成工作任务为目标，明确工作主线，把握住支线和主线的结合点与切入时机，找准有效且有力的抓手，科学调配人员、设备、场地等各种资源，在理论上寻找最优化解决方案，在实践中贯穿科学管理的指导原则，对不可预知的工作内容在科学规划的框架下做到灵活处理，以全面达到工程目标。