适应去任务化组批投产的箭上电缆网研产模式研究与实践

◎北京航天自动控制研究所 韩峰 孙岳 赵乐

适应去任务化组批投产的箭上电缆网研产模式研究与实践

◎北京航天自动控制研究所 韩峰 孙岳 赵乐

介绍了CZ-3A系列运载火箭控制系统，为适应去任务化和组批投产的研制要求、满足连续高强密度研制发射任务的“新常态”，从系统工程角度出发，深入寻找研制短线及瓶颈，积极探索管理模式转型，实现了箭上电缆网的去任务化和组批投产研产模式转变，极大提高了产品研产效率，有效保障了型号产品研制交付进度。

CZ-3A系列火箭经历了2轮高密度发射，共计完成了近50发的发射研制任务，在高密度发射的趋势下拓展了相关的快速研制和管理流程，使除箭上电缆网以外的各单机产品实现了20发次以上的单批投产交付能力，有效地保障了产品技术状态一致性、工艺状态一致性，合理地控制了产品成本并缩短了投产在制和库存周期，取得了良好的经济效益。

但在传统的配套产品研产模式中，箭上配套单机电子设备由于具备通用性和互换性，故除电缆网以外均已实现了组批投产。箭上电缆网产品由于受卫星接口、火箭箭体结构构型、当发任务要求引起的线路变化的影响，以往只能够采用总体要求逐一明确单发箭上电缆网图纸状态及生产的管理方法，这一方法当前已不能满足高强密度和百发批产任务的需求。

为 圆 满 完 成 2015～2020 年以及后续逐渐常态化的高强密度连续研制发射任务，首先就要突破现有箭上电缆网目前的研产模式。通过研产模式的转变来解决设计、生产环节的瓶颈，提高公有资源的利用率，提前策划、组批排产，提高箭上电缆网产品的研制、生产效率，保障产品设计、工艺技术状态稳定和产品控制的一致性。

一、工作思路与方案

1.总体思路

针对CZ-3A系列运载火箭前期高密度发射时总结的任务特点和管理方式，结合控制系统箭上电缆网的研制特点和研产模式，综合项目优势和任务适应性，尝试通过多构型、多状态的技术状态梳理与控制、系统线路统一化设计、分支结构最大包络分析、电缆网分类组批投产研产模式转型以及测试性设计改进等工作，实现箭上电缆网的统一构型及组批投产控制管理模式，提高箭上电缆网的设计、投产、交付效率，进而保障CZ-3A系列运载火箭后续高强密度发射的任务需求。

电缆网统一构型的目的在于解决高密度发射期箭上电缆网技术状态多、研制周期紧的设计生产问题。在产品技术状态相对稳定的情况下，既可以保证箭上电缆网设计图纸的正确性、技术状态的一致性，又减少设计、生产、工艺控制过程中的重复工作和归档、检验等环节，缩短箭上电缆网产品的研制、生产周期，为系统提供质量可靠、交付及时、状态可控的产品。

2.实施方案

一是技术状态梳理与控制。

首先，通过梳理箭上电缆网的火箭构型状态(包含CZ-3A构 型2型、CZ-3B构 型3型、CZ-3C构型2型，共计7种构型和技术状态的产品集)、清理总体结构限制的星箭接口状态(包含多达8种卫星接口线路要求)、整合系统线路设计(包含系统冗余构型、助推器构型等)，对梳理出的设计状态、总体要求、系统构型进行归类和整合，用于系统线路统一化设计改进和分支结构最大包络分析，为电缆网统一状态后的组批投产要求提供必要的技术基础支撑。

二是系统线路统一化设计。

由于研制年代不同，CZ-3A系列运载火箭各构型在线路设计上未实现通用化设计，CZ-3A系列控制系统箭上电缆网多种构型电缆共计180根，为高密度发射条件下的产品配套及问题查找带来较大影响。

控制系统线路设计采用系列化的设计思想，以现有最大的构型CZ-3B火箭为基础进行了线路分析，对比了3种构型火箭控制系统的差异，采用最大包络的方法和走线分区布置的方案，针对3种基本构型火箭同步开展了线路设计规划，建立了系列化的系统线路拓扑结构，使系列火箭箭上电缆网线路的通用化程度达到85%以上，箭上电缆网电缆总数量减至94根，为实现箭上电缆网组批投产奠定了坚实的技术基础。

三是分支结构最大包络分析。

协调统一全箭各状态分支长度要求，以CZ-3B构型G3状态为基础，实现各级主干分支电缆长度、状态一致;整合星箭接口分支线路要求，统一各自任务构型下的最大包络状态，产品状态由8种整合为4种;整合整流罩抛罩分支线路要求，将原有5个状态的分支统一为3种构型分支;整合I、II、III级和助推级的控制系统主干分支电缆的8种、12个状态的产品等，使CZ-3B、CZ-3C等不同构型的相同级段主干分支电缆拓扑结构与分支长度尽量保持一致，为实现组批投产搭建了清晰的产品架构。

四是基于统一化设计的电缆网分类组批投产管理。

控制系统根据型号3年滚动计划中的任务基本状态，通过执行任务的火箭构型、发射的有效载荷类型不同，对箭上电缆网进行状态分类。对任务要求、技术状态、有效载荷相近的项目，实施电缆网组批投产管理。通过对生产单位明确组批投产包含的具体发次及各状态数量，下发涵盖全部状态的整批组电缆网明细表及电缆图纸;通过下发对应火箭各状态的电缆网明细表来明确生产任务;如遇单发设计要求变更，可通过技术通知单明确个别分支的变更内容。减少了大量设计、归档和生产、工艺过程控制及检验等环节的重复性工作，有效的提高了设计、生产及交付效率。

生产单位根据生产计划和设计要求，按状态集中组织开展箭上电缆网的生产工作，并根据计划节点进行验收交付工作。系统在验收完成后，依照不同任务要求对验收的电缆网产品进行型号任务配套管理，明确相应配套关系、开展控制系统综合试验验证并依照型号配套要求进行产品交付。

五是电缆网测试性设计改进。

针对箭上单机产品批组间的技术状态变化，对箭上电缆网进行适应性修改，通过对电缆网线路的调整使其能够兼容适应新老2个状态产品，从而减少了电缆网的技术状态与不同状态单机产品的匹配性限制，减少了测试状态。

二、效果与后续思路

1.实践效果

控制系统已于2013年开始策划启动并逐步实施了箭上电缆网统一化设计、组批投产控制管理模式转型。通过连续3年的不断管理过程完善、生产模式转变，已使箭上电缆网具备了年10发以上当量的组批投产能力，同时不同组批之间互不干涉，具备多组批、滚动生产的流水线式的研制、生产管理能力。

至今，控制系统已累计下达了4个组批电缆网的投产计划，目前正在按计划节点有序交付，通过上述组批投产计划的下达，实现了一次下图、多状态多发次箭上电缆网同时生产的管理模式，降低了设计、生产、检验环节的出错概率，缩短62.5%的研产周期。有效地保障了CZ-3A系列运载火箭高强密度发射、研制计划的顺利开展，为运载火箭“百发批产”计划的顺利实施奠定了基础。

2.后续思路

该项目的研究成果可以在CZ-2C、YZ系列等有组批投产及去任务化研制模式转型需求的型号内推广应用，可以实现提前策划和保障设计资源，也有利于生产厂的合理排产，有效保障生产资源，有效控制产品成本，取得良好的社会和经济效益。