CZ-6A运载火箭9A工位低温加注系统建设项目管理探索与实践

张雷杰、高彦峰、纪晶晶、王鹏飞、李根 /北京航天发射技术研究所

一、项目背景

1.项目简介

CZ-6A 运载火箭由上海航天技术研究院抓总研制，该型号火箭是在CZ-6 新一代火箭首飞成功的基础上，充分继承已有技术进行研制，采用模块化、组合化、系列化发展途径，通过不同数量固体助推器和液体芯级组合形成合理运载能力台阶、性价比高的运载火箭系列，可满足未来卫星多样化的密集发射需求。CZ-6A 运载火箭芯一、二级直径为3.35m，一级采用2 台120t 推力的液氧/煤油发动机，二级采用1 台推力18t 的液氧/煤油发动机，芯级捆绑4 台2m 直径的助推器，助推器采用两段式120t 推力固体发动机。火箭全箭总长约50m，全箭起飞重量约530t，700km 太阳同步轨道的运载能力不小于4t。

CZ-6A 运载火箭发射工位的建设方是太原卫星发射中心。2018 年4 月26 日，太原卫星发射中心新建9A 综合发射工位总体技术方案通过评审，明确了以CZ-6A、CZ-6B 和CZ-6C 3 种构型为主，兼顾考虑常规型号进行发射场设计建设的思路。

CZ-6A 低温加注系统是太原卫星发射中心9A综合发射工位的重要配套设备，其能够高安全、高可靠、高品质的完成我国新一代运载火箭低温加注、补加任务，同时实现了火箭-4h 液氧开始加注后前端无人值守的要求，是目前我国建设规模大、构成复杂、技术先进的低温加注系统。

2022 年3 月29 日17 时50 分，我国首型固体捆绑中型运载火箭CZ-6A 在太原卫星发射中心发射成功，顺利将“浦江”二号卫星和“天鲲”二号卫星送入预定轨道。CZ-6A 低温加注系统圆满完成低温推进剂的加注及火箭起飞后泄回、排放工作，为CZ-6A 火箭首飞成功发射提供了重要保障。

2.项目特点

（1）规模大、周期短、质量要求高、环境条件苛刻

CZ-6A 低温加注系统主要由加注设备和加注管路组成。加注设备主要包括液氧过冷器、液氧增压器、低温截止阀、低温调节阀、低温软管、氧氮排塔、配气台（箱）、压力传感器、温度传感器、流量计、抽空机组、氦质谱检漏仪、加注库区的低温介质贮存容器（包括2 台200m液氧加注贮罐、1 台120m液氧增压贮罐、1 台60m液氧收集罐、1 台120m液氮加注贮罐）等400 余台套。加注管路主要包括170 根低温真空硬管、40根低温发泡管路、11 根真空软管、2000 根供气管路，低温真空管路长度约1000m，发泡管路约1200m，供气管路约7000m。这些设备从安装位置分为库区、外线、塔上，从系统功能上可以分为转注管路、芯一级液氧加注管路、芯二级液氧加注管路、库区液氧排放管路、库区液氮排放管路，塔区液氧排放管路。

CZ-6A 低温加注系统的建设周期为7 个月，是研究所承担建设周期最短的同类低温加注项目。作为战略支援部队的招标项目，研制要求一次成功，技术标准要求高，同时需要解决极端低温环境条件（—40℃）低温设备的设计和使用等诸多难题。

（2）对口协调单位多，协调工作量大、协调难度大

CZ-6A 低温加注系统项目对口协调上级单位包括上海航天技术研究院（火箭总体）等10 余个下游厂家。研究所作为低温加注系统抓总单位，承担着上传下达，分解落实上级单位的质量、安全、进度、成本等方面的要求，精准地传递给下游设备厂家，并监督落实执行情况。

（3）现场安装交叉作业多，安全管控难度大

为了确保9A 发射工位的建设交付进度，CZ-6A 低温加注系统建设项目与基地土建同步进行。同时，低温加注系统与发射台、煤油加注系统、供气系统等十大非标设备系统同步施工、同步验收、同步交付，单位与单位之间存在大量的交叉作业、高空作业，现场安全管控难度大。

二、工作与实践

1.项目管理的特点

CZ-6A 低温加注系统建设项目是研究所作为独立法人以合同、投标形式承接的中国人民解放军63710 部队的建设项目。项目团队如何全面履行工程项目总承包方、系统抓总的管理职能，从而成为该项目独具一格的特点，经分析，CZ-6A 低温加注系统项目管理特点如下：

一是缺乏同类项目管理经验，该项目首次以军品研究室为主体，联合研究所下属公司低温业务部组成项目管理的创新组织模式，不同于传统军品上级下达的任务；二是项目要求研制一次成功，技术实现难度大、配套产品种类和数量多、质量要求高、进度要求急、施工难度大、过程和接口协调环节复杂，在基地建设未实现通水、电、气、路及场地的情况下，项目建设与基地建设同步进行，另外，现场环境条件严苛、协调单位众多，进一步增加了施工的难度；三是现场安装工作量大，质量要求高，安全管理难度大，低温加注系统直接进入火箭的发射流程，由于低温推进剂具有饱和温度低、易燃易爆、易泄漏、易汽化等特点，决定了低温加注系统的安全性、可靠性，直接关系到系统、火箭、人员乃至发射场的安全，因此低温加注系统安全、可靠，按品质进行加注、补加是系统建设的基本要求；四是低温加注系统涉及到低温加注、供气、测控等多个专业，配套的设备包括压力管道、压力容器、特种阀门、供气阀件、低温换热等，专业面广、设备种类多，对项目负责人、技术负责人的技术广度和深度提出了更高要求；五是复杂性程度高，低温加注系统参与单位多，利益相关者多，多学科、多专业、多厂家、多现场、多交叉，安装对环境的依赖和影响比较大。

2.项目目标

一是成果目标：按合同要求完成“CZ-6A 低温加注系统建设项目合同及附件”规定的各项任务，包括完成满足合同和技术协议要求的工程用设备的设计、生产和验收，具备装运条件。按甲方书面通知完成产品的运输、安装与调试工作，具备工程系统联调、交付和使用条件，确保交付项目的可靠性、安全性，确保按期一次研制成功。

二是成本目标：该项目毛利率不低于30%。

三是工期目标：该项目合同工期为7 个月，开工日期为2020 年12 月1 日，设备生产、厂内验收、运抵甲方现场完成时间为2021 年2 月30 日，安装完成时间为2021 年6 月30 日，调试完成时间为2021 年9 月30 日。

3.项目管理创新点及具体工作方法

（1）建立了以军品研究室为主体，联合低温业务部等优势资源组成项目管理机构

低温工程专业作为研究所的核心专业，由所本级的军品研究室和研究所下属公司的低温业务部组成。军品研究室隶属于所本级，实行模拟公司化运营和独立核算，专注于技术研究和产品开发设计；低温业务部隶属于研究所的全资子公司，实行公司化运营和独立核算，专注于市场的开发和项目的现场实施。

CZ-6A 低温加注系统建设项目在项目管理过程中采用了以军品研究室为主体，联合研究所下属公司低温业务部等优势资源组成项目管理机构的创新组织模式，各尽其职、优势互补，实现了组织融合、管理融合。研究室与低温业务部之间通过合同形式完成项目结算。

军品研究室具有以下优势：一是多年从事军品型号研制，积累了丰厚的专业技术知识，具备雄厚的专业知识底蕴和专业技术优势；二是依托型号研制、实验室建设等资源，通过预研创新、吃透技术、技术归零等方法，形成技术牵引能力；三是经过多年发展，形成了技术平台，具备技术孵化能力；四是对专业前沿技术敏感性较强。

低温业务部具有以下优势：一是经过多年的市场化运作，建立了市场平台，熟悉市场规律；二是具备强大的营销体系，具备技术优势向产品优势、市场优势快速转变的能力；三是对市场前沿敏感性较强，具备较强的市场孵化能力；四是经过多年项目实施的锻炼，具备较强的项目实施能力和售前、售后能力。

CZ-6A 低温加注系统建设项目职能分工表（见表1）对项目各阶段军品研究室、低温业务部的主要职能进行了分工。

表1 低温设备通用部组件标准列表

表1 CZ-6A低温加注系统建设项目职能分工表

（2）搭建低温加注工艺全流程仿真平台，实现了系统级快速仿真，为无人值守提供了支撑

在CZ-6A 低温加注系统设计过程中，为了适应无人值守要求, 在SINDA/FLUINT 软件基础上二次开发，按照各设备实际结构和尺寸，建立了低温贮罐、真空多层绝热管路、真空多层绝热阀门（截止阀、调节阀）、流量计、汽化器等低温加注设备元件模型（见图1），形成数据库，进而搭建完整的低温加注系统一维流热仿真模型（见图2）。

图1 低温加注设备及元件仿真模型库

图2 CZ-6A低温加注低温加注加注系统仿真模型

基于该仿真模型，完成低温加注系统包括预冷、大流量加注、停放、补加等多个工序的全流程仿真，精确预测加注过程中的相应压力、温度、流量、液位等参数。

（3）建立低温设备单机产品和通用部组件产品标准体系，实现了低温产品设计标准化

低温加注系统传统设计方法是根据加注系统设计确定的设备参数，低温加注液路管路通常由不同通径、长度、连接型式、材料、表面处理状态的低温真空直管、低温真空弯头、低温真空三通、低温真空软管、低温过滤器、管道支吊架等单机产品组成，而各低温单机产品又由焊接接头、法兰接头、补偿器、吸附盒、支撑等部组件组成。在CZ-3A/3B/3C、CZ-5/5B、CZ-6、CZ-7/7A、CZ-8 低 温加注系统研制过程中，设计人员需要根据每种单机产品具体的通径、长度、连接型式、材料、表面处理要求进行单独研制和出图，导致研制效率低、出图工作量大、技术状态不易控制、产品质量难以控制等问题。

为了缩短项目研制周期，降低人力成本，CZ-6A 低温加注系统在以往型号研制技术成果基础上，以产品化工作思路开展了低温设备单机产品和通用部组件的型谱规划和技术状态统型工作。据此制定了低温设备单机产品和通用部组件产品标准体系，在同一个产品标准中将通径、长度、连接型式、材料、表面处理要求等型谱参数作为变量，通过不同的型谱参数变量组合衍生出各种技术状态的产品，从而极大提高了标准的适应范围，消除了重复出图带来繁重的工作量，并可有效保证技术状态和产品质量的一致性。产品标准有效代替了原有的设计图纸、技术条件、试验大纲等文件，可直接依据产品标准进行生产、试验、验收和选用。

项目中采用6 类低温产品、8 类通用部组件标准指导生产，统计情况见表2。

（4）制定低温加注系统施工管理表格，实现精细化管理，确保了施工安全、质量、进度

为了严把现场施工质量，该项目施工过程中制定了施工管理表格，实现精细化管理。

一是针对安装过程中的质量检查，制定低温真空管路、低温真空阀门等关键设备的《安装技术检查表格》。根据项目实施规划中设备、安装操作等存在的技术问题，落实到日常表格化检查中，并要求检查人员、复查人员、施工人员三方签字确认，保存归档。

二是针对系统安装中的每一步操作，制定《现场工作日志》，现场技术人员每日记录工作计划情况、工作开展情况、质量问题情况，每日向后方汇报工作进展，确保每一步操作严格按照操作规程实施。

三是针对安装中可能出现的质量问题，开展质量控制过程问题处置预案，形成《质量过程问题预案表》。对安装阶段可能出现的质量问题，从预防措施和纠正措施2 个方面形成详细处置方案，作为质量控制过程基础文件。

四是针对安装中可能出现的安全问题，编制了安全技术检查表、安全使用检查表，细化了检查要点和检查方法。

五是针对贮罐等大型设备吊装，编制了吊装专项施工方案，完成大型储罐吊装。

（5）形成低温加注系统横向军品项目的管理模式和方法，缩短了项目建设周期

在管理创新方面，项目形成了最佳管理实践，形成了一套管理模式和方法，形成了标书模板、技术协议模板、技术要求模板、工作汇报模板、工作总结、技术总结模板、低温加注系统研制流程汇编等。

三、实践效果

2021 年10 月12 日，项目甲方组织召开了“9A工位低温加注加注系统竣工验收移交评审会”，研究所按照合同、技术协议、二次细化设计、相关图纸文件要求完成了全部建设内容，项目施工规范、状态正确、指标合格、工作可靠，满足设计和使用要求，会议同意通过项目竣工验收，并移交基地发测站管理使用。低温加注系统与9A 工位中供气、煤油加注、喷水等系统相比，项目规模大、技术难度高、系统复杂、接口多、施工工序复杂、工作量大，研究所通过高效的项目管理实现了第一个完成安装调试、竣工验收的系统。

2022 年3 月29 日17 时50 分，CZ-6A 运载火箭首飞发射成功。CZ-6A 低温加注系统经过首飞任务的考核，实现了项目投标一次成功、产品研制一次成功、基地装调一次成功、项目验收一次通过、首飞加注任务保障圆满完成的总体目标。该项目按合同节点交付、首飞成功，形成的成果如下：

一是形成了研究室与低温业务部的有机结合，创造最大效益的创新组织机制，实现了组织融合。研究室和低温业务部各负其责，围绕项目投标、研发设计、生产制造、总装调试、交付验收、售后服务等各个环节开展工作，整个管理机制运转非常顺利。研究室拥有先进的技术、优秀的设计人才、良好的研试条件，研发能力是研究室的核心竞争能力。低温业务部具有广阔的市场平台、灵活快速的反应、具体项目实施的能力。因此形成一个上下游相通的全流程产业链条，将研究室与低温业务部充分融合，从而达到最佳效果。

二是搭建低温加注工艺全流程仿真平台，实现了系统的快速仿真；建立低温设备单机产品和通用部组件产品标准体系，实现了低温产品的标准化设计、生产；低温产品设计、生产周期变短，实现了降本增效。

三是项目施工过程中采取了表格化管理，灵活调整安装顺序、多区域并行施工、增加人力“两班倒”、设计及监理全程跟踪等措施，严格保障项目质量、安全、进度，克服了建设周期短，施工地点自然环境恶劣、多系统施工交叉并行等难题。

四是初步形成了一套具有创新性且行之有效的低温加注系统横向军品型号的项目管理方法，为后续同类低温加注系统的项目管理提升和过程改进提供了实施案例和宝贵经验。

低温加注系统建设项目属于一个系列工程，目前研究所先后承担了海南卫星发射中心CZ-5 工位、CZ-7 工位，太原卫星发射中心CZ-6 工位，海南卫星发射中心CZ-7A 工位、太原卫星发射中心CZ-6A 工位低温加注系统建设，后续还要全力争取西昌卫星发射中心3#工位、1#工位，海南卫星发射中心DY 工位、CZ-8 商业航天工位低温加注系统建设同类项目。为了连续承担海南、西昌、太原等卫星发射中心低温加注系统建设同类项目，确保研究所在低温加注系统方面的国内领先地位，低温加注系统建设项目管理团队、模式、方法、理念需持续改进，适应不断发展的装备要求。

四、后续思路

低温加注系统建设项目属于一个系列工程，目前研究所先后承担了海南卫星发射中心CZ-5 工位、CZ-7 工位，太原卫星发射中心CZ-6 工位，海南卫星发射中心CZ-7A 工位、太原卫星发射中心CZ-6A 工位低温加注系统建设，后续还要全力争取西昌卫星发射中心3#工位、1# 工 位， 海南卫星发射中心DY 工 位、CZ-8 商业航天工位低温加注系统建设同类 项 目。 为了连续承担海南、西昌、太原等卫星发射中心低温加注系统建设同类项目，确保研究所在低温加注系统方面的国内领先地位，低温加注系统建设项目管理团队、模式、方法、理念需持续改进，适应不断发展的装备要求。具体建议如下：

一方面持续完善低温加注系统项目在风险辨识、计划管理、进度管理、安全管理、质量管理、技术管理、成本控制、客户沟通等方面的有效方法，利用知识管理的平台进行标准化、固化，形成一套具有创新性且行之有效的项目管理程序，提高并持续改进管理要求，实现项目精细化管理，确保后续同类项目高质量的管控。

另一方面加强军品研究室和低温业务部的深度合作。军品研究室持续提高技术创新能力，创造出技术先进、高附加值的设计图纸；低温业务部加强生产能力建设和施工能力建设，将图纸变成产品，实现产品的升级换代，确保在整个行业的技术领先地位。同时，优化利益分配方案，实现更长远的合作。