◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 覃藝 金志強(qiáng) 賈大玲 劉琳 邢曉光

運(yùn)載火箭多任務(wù)并行出廠發(fā)射管理研究與實(shí)踐

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 覃藝 金志強(qiáng) 賈大玲 劉琳 邢曉光

作為我國現(xiàn)役運(yùn)載火箭的主力軍,某運(yùn)載火箭型號(hào)承擔(dān)了探月工程、“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星工程等國家重大工程及其它軍用、民用和商業(yè)衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù)。自2006年以來,通過優(yōu)化資源配置、挖掘生產(chǎn)潛能,同時(shí)開展了技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新等手段,該型火箭圓滿完成了2006～2007年、2010～2012年2輪高密度發(fā)射任務(wù)。從2015年開始至整個(gè)“十三五”期間,該型火箭的發(fā)射任務(wù)量還將進(jìn)一步上升,全面進(jìn)入第3輪持續(xù)高密度發(fā)射階段,各大工程快速組網(wǎng)、集中密集發(fā)射。

與第3輪高密度發(fā)射階段集中密集發(fā)射的需求相比,當(dāng)前的運(yùn)載火箭研制生產(chǎn)和測試發(fā)射主要存在以下4個(gè)方面的差距：

一是運(yùn)載火箭產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,測試操作過程中容易發(fā)生質(zhì)量問題,一旦發(fā)生質(zhì)量問題,其處理過程會(huì)影響發(fā)射節(jié)奏,甚至造成高密度發(fā)射任務(wù)無法按計(jì)劃完成；二是原有的運(yùn)載火箭研制生產(chǎn)和測試發(fā)射模式采用的是單發(fā)總裝測試與出廠發(fā)射一支隊(duì)伍執(zhí)行一發(fā)任務(wù)的模式,一個(gè)月發(fā)射一次已經(jīng)是單一系列運(yùn)載火箭發(fā)射密度的上限；三是按照原有的發(fā)射任務(wù)專列運(yùn)輸模式,一個(gè)專列負(fù)責(zé)運(yùn)輸一發(fā)火箭,專列在發(fā)射場和研制單位之間往返需要一個(gè)月左右的周期,鐵路運(yùn)輸資源無法滿足第3輪高密度發(fā)射階段集中密集發(fā)射的需求；四是以往的飛行結(jié)果數(shù)據(jù)獲取和分析評(píng)估方式無法滿足高密度發(fā)射飛行結(jié)果及時(shí)評(píng)判的要求。

在此背景下,在上級(jí)機(jī)關(guān)和用戶的大力支持與各協(xié)作配套單位的通力合作下,北京宇航系統(tǒng)工程研究所有針對(duì)性、有計(jì)劃、有組織地開展了相關(guān)研究。從火箭產(chǎn)品生產(chǎn)、綜合試驗(yàn)、總裝、出廠測試及評(píng)審、專列運(yùn)輸、測試發(fā)射等方面進(jìn)行全盤統(tǒng)籌策劃,提出了多任務(wù)并行出廠發(fā)射的管理模式并及時(shí)在型號(hào)中推廣應(yīng)用,滿足了高密度、快節(jié)奏的發(fā)射任務(wù)需求,為各大重點(diǎn)工程的圓滿完成和航天大國地位的提升作出了重要貢獻(xiàn)。

一、實(shí)施過程

1．總體策劃思路

在現(xiàn)有基礎(chǔ)能力水平的基礎(chǔ)上,為適應(yīng)發(fā)射時(shí)間間隔短、多任務(wù)交替密集發(fā)射的形勢(shì),型號(hào)項(xiàng)目隊(duì)伍經(jīng)過多輪深入的方案論證,把突破點(diǎn)放在技術(shù)、管理和流程創(chuàng)新方面,提出了“嚴(yán)抓質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn),批量化研制生產(chǎn),并行綜合試驗(yàn)及總裝測試,出廠質(zhì)量評(píng)審流程優(yōu)化,2發(fā)同時(shí)出廠運(yùn)輸,多任務(wù)交叉并行測試發(fā)射,飛行結(jié)果快速分析評(píng)估”的管理思路并進(jìn)行實(shí)踐,達(dá)到2發(fā)火箭同時(shí)出廠、運(yùn)輸、測試、交替發(fā)射的目標(biāo),以滿足第3輪持續(xù)高密度發(fā)射階段1年10余次發(fā)射、高峰時(shí)期平均17～18天發(fā)射一次的要求。

首先,通過抓產(chǎn)品質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)與對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的有效管控,從問題的徹底解決入手確保產(chǎn)品交付質(zhì)量和發(fā)射場操作測試質(zhì)量；其次,通過實(shí)施組批生產(chǎn)和多任務(wù)并行總裝出廠,并加以出廠質(zhì)量流程優(yōu)化和專列運(yùn)輸資源優(yōu)化等手段,確?；鸺从?jì)劃、按要求出廠,使任務(wù)實(shí)現(xiàn)前提；再次,通過優(yōu)化測試發(fā)射流程和人員動(dòng)態(tài)管理,交叉并行測試發(fā)射提高任務(wù)效率,以滿足快速發(fā)射要求；最后,通過飛行結(jié)果數(shù)據(jù)快速獲取和分析,及時(shí)總結(jié)評(píng)估,為持續(xù)快節(jié)奏發(fā)射提供技術(shù)支撐。

2．實(shí)施內(nèi)容

一是嚴(yán)抓質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

產(chǎn)品質(zhì)量是確保發(fā)射成功的前提,新形勢(shì)下的快節(jié)奏發(fā)射要求每一次發(fā)射均容不得任何閃失。因此,從抓產(chǎn)品質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)有效管控及問題的徹底解決入手,探索型號(hào)任務(wù)成功的最佳路徑,提升質(zhì)量工作效益,推進(jìn)精益質(zhì)量保證,確保產(chǎn)品交付質(zhì)量和發(fā)射場操作測試質(zhì)量。

通過質(zhì)量頂層策劃,在每年初制定技術(shù)狀態(tài)基線和技術(shù)狀態(tài)變化表,將Ⅰ、Ⅱ類單點(diǎn)故障模式、關(guān)鍵特性、不可檢測項(xiàng)目、強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)和連接部位量化控制（擰緊力矩）納入技術(shù)狀態(tài)基線中進(jìn)行管控,對(duì)分系統(tǒng)級(jí)的重大技術(shù)狀態(tài)更改更要慎重決策,不僅加強(qiáng)對(duì)技術(shù)狀態(tài)變化的審查力度,更要全面規(guī)劃技術(shù)狀態(tài)更改實(shí)施的切入點(diǎn)。

在產(chǎn)品測試過程控制方面,重視測試覆蓋性分析,針對(duì)運(yùn)載火箭特點(diǎn)解決產(chǎn)品可測性和優(yōu)化發(fā)射場流程等問題。按照測試覆蓋“進(jìn)行到底”的要求,建立了基于測試方法、測試狀態(tài)、測試環(huán)境、測試設(shè)備、測試指標(biāo)的測試覆蓋性分析方法。按照工作項(xiàng)目覆蓋性確認(rèn)準(zhǔn)則和“五要素”分析方法,全面識(shí)別和清理產(chǎn)品出廠不覆蓋發(fā)射場測試、地面測試不覆蓋天上狀態(tài)、冗余產(chǎn)品措施不可檢測等項(xiàng)目,提出針對(duì)性方案,實(shí)現(xiàn)“出廠覆蓋靶場、地面覆蓋天上、測試邊界真實(shí)、冗余措施可測、測試項(xiàng)目覆蓋”的目標(biāo)。

扎實(shí)推進(jìn)產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程精細(xì)化、量化控制,同時(shí)杜絕“成功疲勞”。將產(chǎn)品防雷、防雨、防水、防潮、防靜電、防多余物、防損傷、防病毒和人員防麻痹、防差錯(cuò)、防粗糙、防漂浮等措施落實(shí)到產(chǎn)品研制生產(chǎn)與試驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié),確保組批生產(chǎn)順利完成和高密度發(fā)射任務(wù)圓滿成功,發(fā)射場和飛行質(zhì)量問題呈現(xiàn)大幅下降趨勢(shì),多發(fā)任務(wù)實(shí)現(xiàn)全生命周期“零故障”。

為適應(yīng)高密度發(fā)射、快節(jié)奏研制生產(chǎn)的任務(wù)需求,建立了質(zhì)量問題快速處理、快速歸零機(jī)制。針對(duì)研制生產(chǎn)、發(fā)射場和發(fā)射飛行過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題,實(shí)施問題快速處理、快速剝離、快速歸零和“舉一反三”措施,縮短問題協(xié)調(diào)處理周期,并實(shí)施動(dòng)態(tài)管理和信息集中管理。對(duì)于質(zhì)量問題技術(shù)、管理歸零和其它型號(hào)發(fā)生的質(zhì)量問題的“舉一反三”工作,要求在3天內(nèi)限期完成。同時(shí),為了確保質(zhì)量問題歸零和“舉一反三”的徹底性,定期對(duì)相關(guān)單位歸零和“舉一反三”措施的落實(shí)情況進(jìn)行檢查,確保糾正措施在后續(xù)產(chǎn)品研制生產(chǎn)中得到徹底落實(shí)；對(duì)共性問題進(jìn)行綜合分析,通過研究改進(jìn)和集中治理消除產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)和問題隱患,杜絕類似問題再次發(fā)生。

二是通用化組批生產(chǎn)和并行總裝出廠。

為進(jìn)一步提高研制生產(chǎn)效率,在統(tǒng)一火箭構(gòu)型和單機(jī)產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)逐步固化的基礎(chǔ)上,改變?cè)械膯伟l(fā)火箭、單件產(chǎn)品定制式研制生產(chǎn)的管理模式,實(shí)施了通用化組批生產(chǎn)和多任務(wù)并行總裝出廠管理模式（見圖1）。

在新的管理模式下,大部段和單機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)不再按單一任務(wù)發(fā)次管理,重點(diǎn)突出加強(qiáng)批產(chǎn)策劃和組織管理的理念,通用化單機(jī)（部段）按產(chǎn)品類型進(jìn)行組批生產(chǎn),即通用單機(jī)和部段產(chǎn)品生產(chǎn)裝配按批管理、按批驗(yàn)收和按批交付；只與單一發(fā)射任務(wù)相關(guān)的專用產(chǎn)品或者特殊狀態(tài)產(chǎn)品,按單件進(jìn)行定制式生產(chǎn)、單發(fā)交付。產(chǎn)品交付后,系統(tǒng)級(jí)綜合試驗(yàn)及總裝總測采取2～3發(fā)交叉并行開展的方式進(jìn)行。通過實(shí)施單機(jī)（部段）產(chǎn)品組批生產(chǎn)和多任務(wù)并行總裝出廠,大大提高了運(yùn)載火箭研制生產(chǎn)效率,解決了多發(fā)任務(wù)同時(shí)交付出廠的問題。

三是型號(hào)出廠質(zhì)量管理流程優(yōu)化。

按照原有的質(zhì)量復(fù)查和評(píng)審流程,每項(xiàng)工作的要求相對(duì)較多、工作有重疊、流程較復(fù)雜且工作效率不高,不能滿足平均17天一發(fā)的高密度發(fā)射任務(wù)需求。針對(duì)該問題,對(duì)全年的發(fā)射任務(wù)進(jìn)行質(zhì)量管理工作整體策劃,優(yōu)化流程（見圖2和圖3）,將原來串行的出廠質(zhì)量評(píng)審流程改成采取多任務(wù)并行同步開展質(zhì)量復(fù)查、組批驗(yàn)收、集中評(píng)審、聯(lián)合評(píng)審的流程,大大提高了型號(hào)出廠質(zhì)量工作效率,為2發(fā)火箭同時(shí)出廠發(fā)射、提高發(fā)射任務(wù)執(zhí)行效率奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

四是2發(fā)火箭同時(shí)出廠運(yùn)輸組織管理。

在高密度發(fā)射形勢(shì)下,型號(hào)總裝場地和鐵路專列運(yùn)輸資源問題十分突出。在總裝場地資源方面,目前總裝車間只具備存儲(chǔ)6+2發(fā)火箭的能力（含在軌總裝2發(fā)）,而高密度發(fā)射要求高峰時(shí)段總裝車間有9發(fā)火箭的存儲(chǔ)需求（含2發(fā)火箭并行總裝和2發(fā)火箭并行測試的密集工作）,同時(shí)其它型號(hào)還有相當(dāng)數(shù)量的火箭存儲(chǔ)需求,大大突破了總裝車間存儲(chǔ)能力的上限。在鐵路運(yùn)輸專列資源方面,2015年下半年至2016年初有10次發(fā)射任務(wù)在7個(gè)月內(nèi)集中發(fā)射,平均間隔17天一發(fā),任務(wù)密集程度空前,同時(shí)總裝廠還需要專列安排其它產(chǎn)品運(yùn)輸任務(wù)。按正常的專列運(yùn)輸流程,一個(gè)專列從北京進(jìn)行產(chǎn)品裝車、出發(fā)、進(jìn)場卸車至返回北京至少需要25天時(shí)間,根本無法滿足17天一發(fā)的任務(wù)需求。

針對(duì)以上問題,策劃、優(yōu)化總裝資源和鐵路專列運(yùn)輸資源的利用,以滿足任務(wù)需求。一是采取一趟專列運(yùn)輸2發(fā)火箭到發(fā)射場的措施；二是與研究院主管部門、中國航天科技集團(tuán)公司、鐵路部門等單位加強(qiáng)溝通,保證按時(shí)發(fā)車,縮短辦理車運(yùn)時(shí)間和專列返回的周期；三是與基地協(xié)調(diào),對(duì)基地測試廠房布置進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)做好溫濕度環(huán)境、操作空間環(huán)境、人員資源等保障條件,達(dá)到2發(fā)火箭同時(shí)進(jìn)場、卸車、停放、測試的要求。

五是多任務(wù)交叉并行測試發(fā)射組織管理。

為進(jìn)一步提高發(fā)射場的測試發(fā)射效率、縮減人員,對(duì)發(fā)射場的測試發(fā)射流程和組織管理進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)了2～3發(fā)火箭交叉并行測試發(fā)射,同時(shí)能夠兼顧后方火箭研制工作,滿足了高強(qiáng)度、快節(jié)奏發(fā)射的需要。

繼續(xù)優(yōu)化發(fā)射場測試發(fā)射流程,進(jìn)一步縮減火箭測試發(fā)射周期。在滿足質(zhì)量管理要求的前提下,合理優(yōu)化測試流程安排,通過動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)區(qū)測試、慣組單元測試簡化,使發(fā)射區(qū)總檢查測試由4次優(yōu)化轉(zhuǎn)為3次,進(jìn)一步優(yōu)化了發(fā)射流程。

為進(jìn)一步滿足17天發(fā)射一發(fā)的任務(wù)需求,采取技術(shù)廠房和發(fā)射陣地雙工位同時(shí)測試、2～3發(fā)火箭交叉并行作業(yè)的措施,一發(fā)任務(wù)在發(fā)射區(qū)一個(gè)工位測試,另外1～2發(fā)火箭在技術(shù)廠房進(jìn)行技術(shù)區(qū)操作測試,同時(shí)另外一個(gè)發(fā)射工位也在進(jìn)行地面設(shè)備恢復(fù)準(zhǔn)備工作。

根據(jù)發(fā)射場技術(shù)流程優(yōu)化及崗位工作特點(diǎn),進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)射隊(duì)組織結(jié)構(gòu)、完善規(guī)范發(fā)射場的組織管理制度、縮減測試發(fā)射人員、實(shí)施人員動(dòng)態(tài)管理。首先,圍繞發(fā)射場技術(shù)流程、操作測試和計(jì)劃、質(zhì)量、技安管理等方面,進(jìn)一步完善測試發(fā)射現(xiàn)場組織管理,確保發(fā)射任務(wù)現(xiàn)場實(shí)施更加順暢；其次,通過流程優(yōu)化和崗位優(yōu)化等方面進(jìn)一步壓縮測試發(fā)射人員數(shù)量,并對(duì)發(fā)射隊(duì)人員實(shí)行動(dòng)態(tài)管理,根據(jù)現(xiàn)場測試項(xiàng)目開展和完成情況合理調(diào)配隊(duì)員進(jìn)場并返回研制單位；再次,通過發(fā)射場與研制單位之間的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)了前方發(fā)射隊(duì)人員和后方科研人員的遠(yuǎn)程快速協(xié)同辦公,根據(jù)研制生產(chǎn)及發(fā)射任務(wù)的實(shí)際進(jìn)展,前方人員在開展測試發(fā)射工作的同時(shí)兼顧其承擔(dān)的其它任務(wù)研制工作,必要的時(shí)候后方人員通過網(wǎng)絡(luò)支援前方的數(shù)據(jù)判讀、故障分析及決策工作。

六是飛行結(jié)果數(shù)據(jù)快速獲取和分析評(píng)估。

高密度發(fā)射要求及時(shí)進(jìn)行飛行結(jié)果評(píng)判與任務(wù)總結(jié)評(píng)估,同時(shí)發(fā)現(xiàn)飛行中的故障和隱患,為問題歸零和后續(xù)任務(wù)剝離、“舉一反三”爭取足夠的時(shí)間,但是以往的發(fā)射遙測數(shù)據(jù)需要派專人去取,故發(fā)射后至少7天才能拿到飛行測量數(shù)據(jù),至少15天才能完成飛行結(jié)果分析,已經(jīng)不能滿足高密度發(fā)射的需求。為此,通過加速飛行數(shù)據(jù)的獲取與飛行結(jié)果分析等措施,將飛行結(jié)果數(shù)據(jù)獲取及分析評(píng)估時(shí)間縮短至5天左右,滿足了高密度、快節(jié)奏的發(fā)射任務(wù)需求。

二、實(shí)踐效果

通過改進(jìn)運(yùn)載火箭研制組織管理流程和模式,提出并實(shí)施了技術(shù)狀態(tài)和關(guān)鍵特性納入基線管控、測試覆蓋性“五要素”分析和改進(jìn)、研制生產(chǎn)和測試發(fā)射過程精細(xì)化量化控制、質(zhì)量問題快速處理和快速歸零管理等工作,確保產(chǎn)品交付質(zhì)量和發(fā)射場操作測試質(zhì)量；通過開展通用化組批生產(chǎn)和并行總裝出廠、型號(hào)出廠質(zhì)量管理流程優(yōu)化、2發(fā)火箭同時(shí)出廠運(yùn)輸、多任務(wù)交叉并行測試發(fā)射、遠(yuǎn)程快速協(xié)同設(shè)計(jì)及測試、飛行結(jié)果數(shù)據(jù)快速獲取和分析等方面工作,提升了測試發(fā)射效率。

通過創(chuàng)新管理,使該型火箭的發(fā)射密度、成功率均達(dá)到世界一流水平,取得的政治、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。自2015年3月開始實(shí)施至2016年初,已經(jīng)創(chuàng)造了中國航天史上單一系列火箭型號(hào)最高密度發(fā)射的紀(jì)錄。同時(shí),與往年平均每發(fā)火箭發(fā)生5個(gè)左右的質(zhì)量問題相比,火箭研制生產(chǎn)、發(fā)射場和飛行中的質(zhì)量問題呈現(xiàn)出大幅下降趨勢(shì),11次發(fā)射任務(wù)中有8發(fā)火箭實(shí)現(xiàn)了從研制出廠至發(fā)射飛行全生命周期內(nèi)零故障,其它3發(fā)火箭也僅發(fā)生了一個(gè)質(zhì)量問題,保障了高密度任務(wù)的圓滿完成。

2016～2020年期間,該型運(yùn)載火箭預(yù)計(jì)將執(zhí)行50余次發(fā)射任務(wù),年平均發(fā)射任務(wù)量10發(fā)左右,高峰期仍為17～20天一次發(fā)射。同時(shí),預(yù)計(jì)這一時(shí)期中國的宇航發(fā)射任務(wù)總量將達(dá)到100多發(fā),平均年發(fā)射任務(wù)在20發(fā)以上,其它宇航型號(hào)和武器型號(hào)也面臨短時(shí)間內(nèi)密集發(fā)射的形勢(shì),高強(qiáng)密度發(fā)射進(jìn)入常態(tài)化。因此,運(yùn)載火箭的多任務(wù)并行出廠發(fā)射管理成果將繼續(xù)應(yīng)用于后續(xù)高密度發(fā)射任務(wù),同時(shí)為其它宇航型號(hào)與導(dǎo)彈武器型號(hào)研制及國防工業(yè)領(lǐng)域其它工作提供參考和借鑒,具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。 ▲