姿轨控动力系统产品化“结对子”工作实践

訾振鹏等＊ /西安航天动力研究所

姿轨控动力系统型号产品多，结构组成复杂，随着新研项目的不断加入，发射任务数量的快速增加，在当前科研能力和人员条件下，高密集交付和高密度发射必然导致分配到每发产品上的保质量、保成功的实际能力减少，从而增加了发射保成功的风险，给总体单位和专业单位的设计、生产、试验，以及科研、质量管理工作均带来了极大的挑战。因此必须实现以型号任务为中心的“任务航天”模式向型号任务与关键单机产品并重的“产业航天”模式转变，从而确保高质量保成功、高效率保交付和高效益保发展。推进以总体单位任务需求分析与专业单位动力系统通用产品研制相结合的模式将大大促进产品化工作实效性的提升，在批量增加不可避免的情况下，尽量减少产品品种，降低技术状态控制和质量保证难度，从而实现“量变”而“质不变”。

北京宇航系统工程研究所是西安航天动力研究所姿轨控动力系统研制的总体单位之一，自20 世纪70 年代双方就开始合作研制大量的姿轨控动力系统项目。北京宇航系统工程研究所已成功实现了“两器”、火工品的产品化，货架产品已在型号上应用，有较丰富的实施经验。西安航天动力研究所在北京宇航系统工程研究所的牵引下，不断钻研液体动力专业技术，研制典型推力品种产品，推出单组元发动机和双组元发动机等优势产品，与总体单位一起为运载器动力系统的发展和航天建设做出了应有的贡献；在产品化工作方面，开展了姿轨控动力系统及组件的产品化、去型号化工作，编写了产品化工作方案并已实施3 年，形成产品型谱优化报告。

为进一步推动姿轨控动力系统的产品化工作，北京宇航系统工程研究所和西安航天动力研究所于2018—2021 年开展了产品化“结对子”工作，协同推进姿轨控动力系统产品化工作，提升姿轨控动力系统产品系列化、标准化水平，便于后续型号的设计及生产组织，使各级人员从纷繁复杂、重复性的工作中解放出来，集中精力进行新产品、新技术、新工艺的开发，促进单位可持续发展。

一、共建姿轨控动力系统产品型谱

1.系统压力平台确定

通过开展姿轨控动力系统调研和系统压力综合分析，结合不同类型任务需求分析和后续技术发展趋势，建立姿轨控动力系统压力平台。目前，西安航天动力研究所在现有的姿轨控动力系统产品的基础上，提出了数种压力平台产品，兼顾产品的工作性能和工作可靠性，可适用于不同项目的需求。

通过开展姿轨控动力系统压力平台统一化研究，不同压力平台的产品型谱日渐丰富，一方面有力推动了姿轨控动力系统产品型谱化和产品化工作的进展，另一方面使姿轨控动力系统产品形成系列化，提高了研制效率，有利于产品质量的提升。

2.组件产品型谱建立

针对姿轨控动力系统八类主要组件包括推力室（单组元推力室、双组元推力室）、压力容器（贮箱、气瓶）和阀门组件（电磁阀、减压阀、电爆阀、充气阀）的现有产品进行梳理，同时兼顾姿轨控动力系统未来的发展方向，按照不同产品的工作特点，通过选取各组件的核心参数为型谱特征参数，作为型谱产品规格序列的构建原则，对产品进行优化选型，完成了组件型谱建立工作。

通过开展组件产品型谱优选和建设工作，对已有产品进行优选，剔除部分研制时间相对较早、性能偏低的产品，并兼顾现有性能、可靠性较高的产品和后期发展需要，将现有产品种类由207 种压缩至102 种，压缩率达50.72%（见表1），最终形成产品型谱和优选目录，供后续新研的姿轨控动力系统进行选择，有效提高了研制效率。

表1 组件产品优选情况

在对上述型谱化产品的研制情况及在各个型号上的使用情况进行对比分析的基础上，最终确定以下8 项产品作为“结对子”共建的货架产品（见表2）。

表2 共建货架产品清单

二、产品选用控制情况

基于姿轨控动力系统各组件型谱，新的姿轨控动力系统在研制伊始就开始进行主要组件型谱选用分析和环境适应性分析，优先选用型谱内的产品，尽可能减少新研组件的数量，降低研制工作量。通过数年的工作推进，型谱化产品在新研姿轨控动力系统的选用率不断提升，大大推动了姿轨控动力系统产品化工作的发展。

从2018 年初至今，新论证的9 个姿轨控动力系统型号的主要组件，如推力室、阀门组件、压力容器等，均优先选用现有型谱产品，选用率达到70%以上，仅个别组件产品需根据使用要求开展新品研制，有效降低了新研型号的试验项目和数量，快速推动了新型号的研制，大大缩短了型号的研制时间。

同时，针对各型号开展了成熟产品的补充试验，对成熟产品的可靠性和环境适应性进行更进一步的考核，充分扩展成熟产品的条件覆盖性，不断提高其成熟度水平，形成姿轨控动力系统产品货架。

三、产品质量提升情况

近年来，随着姿轨控动力系统各组件型谱的建立，型谱的应用促进并完善了配套组合件标准系列和品种的发展，新研姿轨控动力系统优先选用型谱内的成熟产品，最大限度地减少了新研产品和非标准品种的使用，提高标准化和系列化水平，有效提升产品的质量。2018—2021 年，虽然产品交付数量逐年上升，产品质量问题却显著下降（见表3）。

表3 产品质量情况统计

四、生产线建设情况

1.电磁阀生产线简介

以姿轨控动力系统电磁阀为研究对象，验证构建标准化、集成化、精益化、知识化生产建设模式，探索基于标准作业流程的工位制、连续流、数字化、脉动式装配生产线建设工作，解决目前装配环节手工作业多，生产过程数字化应用程度较低、生产效率低等问题。

通过完成8 台（套）设备及信息化条件的实施，完成电磁阀生产、测试涉及的11 个标准作业单元建设，攻克了电磁阀检查试验自动化测试、检验模式优化及生产线物流优化等8 项关键技术难点，建立了电磁阀装配精益生产线。

电磁阀装配精益生产线从电磁阀线圈装配至电磁阀整阀装配并完成检查试验，包含电磁阀生产、测试的全部环节。经过试运行，电磁阀装配精益生产线具有较强的产品质量保证能力，能够生产出质量受控的产品。产线内各个人员工作内容清晰且固定，作业内容标准统一；产品的过程质量数据不再大量依靠人员记录，改为依靠数字化手段自动记录并判读结果，提高了数据的自动化检测能力，降低了数据在转抄过程中容易出现错误的风险；物流配送路线与产品生产周转路线分离，物流配送路线在外围，生产路线在工位之间，周转采用人机工程学，工位布局紧凑。

经过一段时间的运行，目前电磁阀装配精益生产线的生产能力由前期的10 台/天达到30 台/天，80%生产过程信息实现在线数据采集；产品合格率大于99%，实现了生产能力的数倍提升，大幅提高了生产效率。

2.其余组件生产线情况

姿轨控动力系统其余组件，如推力室、机械阀、贮箱、气瓶等均正在进行精益自动副生产线研制和建设，建成之后预计推力室产能提高8 倍、贮箱和气瓶产能提高2 倍以上、机械阀生产能力不小于5 台/小时；80%生产过程信息实现在线数据采集，大幅度提高了生产效率。

五、取得的成效

通过开展“结对子”工作，西安航天动力研究所开展了姿轨控动力系统压力平台和主要组件的型谱研究工作及货架产品选型，并按照总体提出的通用力学环境条件完成了货架产品力学环境试验工作，对货架产品的环境适应性进行了考核。通过这项工作，取得的成效主要有：

（1）开展姿轨控动力系统型号型谱建设，有效支撑型号研制。依据型号任务的针对性需求，制定了货架产品的关键标识，优化和丰富了产品型谱和货架，产品性能和可靠性得到保证，有力支撑了型号研制工作。

（2）产品成熟度提升，产品质量和效率得到提高。随着姿轨控动力系统各组件型谱建立，有效提升了产品质量。

（3）单机或组件去型号化工作推动型号快速研制。目前，新研的姿轨控动力系统主要组件已按照产品化研制开展相关工作，实现去型号化研制；同时对成熟型谱化产品的选用率达90%以上，仅个别组件需开展新品研制及型谱产品补全工作，大大推动了型号研制的快速进行。同时，针对各型号开展了成熟产品的补充鉴定试验，充分扩展了成熟产品的条件覆盖性。

六、经验体会

通过“结对子”工作，双方进行了充分的沟通与交流，学习总体单位在产品化工作方面的实施经验，进而推动姿轨控动力系统产品化工作的开展。主要经验如下：

（1）建立总体和分系统联系沟通机制，通过总体牵引固化动力系统基本需求，推动专业攻关研制难题和关键技术，总体需求与研制产品上下结合，推进了产品型谱研究开发。做好产品化工作顶层策划，将产品化工作与现有型号研制工作结合，将产品化工作融入型号研制过程中，发挥顶层策划与实际相结合的作用。

（2）为促进产品化工作落地，制定相关的程序文件、研制流程及标准，明确产品化队伍的工作职责和要求，从制度上推进产品化工作。

（3）通过型谱化工作和“结对子”工作，优选型谱产品，压缩品种规格，提高了产品化产品的选用率，缩短了研制周期，降低了试验验证等研制成本和研制风险。

（4）产品化工作与型号研制不是平行的，而是有机结合、相互促进的两项工作。通过产品化工作对现有产品进行优选，并按照型号研制的需要补充空缺、丰富产品型谱，减少型号研制的试验工作和研制周期。同时，依托型号研制，进一步对型谱化产品的可靠性和成熟度进行考核，不断提高型谱化产品的成熟度水平，两者相互促进，不断提高和丰富姿轨控动力系统产品的研制和生产能力。

（5）产品化工作有别于型号研制工作，其重点之一就是去型号化，需要相对独立地开展姿轨控动力系统主要组件产品的型谱研究和产品化工作。因此，成立专业的队伍，能够有效推动产品化工作的开展，同时产品化队伍需要与型号研制队伍紧密联系，及时了解型号研制工作的需要和专业发展方向，才能够更好地将型号研制与产品化工作结合起来。

通过总体与分系统单位开展“结对子”工作，推动姿轨控动力系统产品化工作的研究与实践，建立满足航天型号快速研制需求的型谱和生产体系，形成一批高可靠、通用化的姿轨控动力系统产品，并具备稳定、高效的批量生产能力。通过产品化工作的引领，优化了姿轨控动力系统的研制生产流程、缩短了研制周期、提高了研制效率、降低了研产成本，从而牵引了相关领域的产业化发展，为科研生产模式转型奠定了基础，满足当前航天体系化建设、规模化应用的要求。