新型固體運載火箭發(fā)射流程管理

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 宋永生 楊青 金鑫 周非 魏凱

新型固體運載火箭發(fā)射流程管理

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 宋永生 楊青 金鑫 周非 魏凱

通過對某新型固體運載火箭發(fā)射流程管理、計劃管理模式進行系統(tǒng)總結(jié)，對流程管理和計劃管理中的創(chuàng)新模式、管理舉措進行提煉，力求對后續(xù)型號及其它型號的發(fā)射流程和計劃管理起到借鑒作用。

某新型固體運載火箭是我國新一代運載火箭中唯一的固體型號，其突出的優(yōu)勢是發(fā)射準備時間為小時級，可有效應對自然災害等突發(fā)事件的應急發(fā)射需求。該型固體運載火箭在首次飛行試驗中就執(zhí)行“一箭四星”的飛行試驗任務(wù)，這不僅要全面考核火箭系統(tǒng)的總體方案，檢驗火箭系統(tǒng)與衛(wèi)星、發(fā)射場、測控等大系統(tǒng)接口，更要對快速發(fā)射流程進行全流程檢驗與考核。作為首次飛行試驗，火箭技術(shù)狀態(tài)還不成熟，與外部系統(tǒng)接口有待考核，發(fā)射流程不具備直接按照快速發(fā)射流程開展飛行試驗任務(wù)的條件，但其設(shè)計必須在快速發(fā)射流程框架下進行調(diào)整和細化，以從總體流程上對快速發(fā)射流程進行全面考核和檢驗。

新火箭、新流程、新場地、新人員、新接口給首飛試驗帶來了很大難度，但通過針對固體運載火箭特點定制科學合理的發(fā)射流程，開展精細高效的計劃管理，以及全體試驗隊員和后方保障人員的共同努力，不僅取得了首飛“一箭四星”任務(wù)的圓滿成功，更取得發(fā)射場箭上質(zhì)量零問題、發(fā)射計劃零推遲的管理佳績。

一、流程管控的實施

1.發(fā)射流程設(shè)計

我國傳統(tǒng)液體運載火箭在發(fā)射場的測發(fā)模式主要有2種，一種為“一平兩垂”模式，即水平運輸、垂直對接、垂直測試，如CZ-3系列運載火箭等；另一種為“三垂”模式，即垂直對接、垂直運輸、垂直測試，如CZ-2F運載火箭。前一種模式的火箭在技術(shù)區(qū)完成產(chǎn)品卸車后，直接轉(zhuǎn)運至發(fā)射塔架進行箭體對接、火箭測試、星箭對接等發(fā)射前技術(shù)準備，射前完成推進劑加注，然后執(zhí)行發(fā)射任務(wù)；后一種模式的火箭完成產(chǎn)品卸車后，在技術(shù)區(qū)進行火箭垂直對接、火箭測試、星箭對接等發(fā)射前技術(shù)準備，射前垂直轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)進行推進劑加注，然后再執(zhí)行發(fā)射任務(wù)。這2種模式的火箭無論是在技術(shù)區(qū)還是在發(fā)射區(qū)對接，火箭位置相對固定，流程相對單一。

而固體運載火箭是預先儲存在發(fā)射場，接到發(fā)射任務(wù)后，再按以下流程開展工作：在技術(shù)區(qū)（測試廳）開展狀態(tài)檢查、分系統(tǒng)測試、總檢查測試，測試通過后轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)載廳；在轉(zhuǎn)載廳進行火箭裝填、初容室總裝，再轉(zhuǎn)至星箭對接廳；在星箭對接廳開展星箭對接、整流罩對接，再轉(zhuǎn)至測試廳；在測試廳進行對接后測試，再轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)載廳；在轉(zhuǎn)載廳將筒箭轉(zhuǎn)至移動測試發(fā)射臺架；移動測試發(fā)射臺架載火箭轉(zhuǎn)場運輸至發(fā)射區(qū)；在發(fā)射區(qū)開展發(fā)射區(qū)測試、發(fā)射流程測試，完成發(fā)射工作。

新型固體運載火箭定位為預先儲存、快速發(fā)射的運載火箭，要求在儲存狀態(tài)下接到任務(wù)，具備24小時內(nèi)完成發(fā)射的能力，可有效應對突發(fā)事件的應急發(fā)射需求。為滿足這一要求，新型固體運載火箭測發(fā)流程的設(shè)計不僅需要滿足應急發(fā)射的測試要求，而且要能夠滿足基本的測試覆蓋性要求，因此其采用水平總裝、水平測試、水平運輸、起豎后垂直發(fā)射的“三平一垂”測發(fā)模式。

考慮到首飛風險、測試覆蓋性及產(chǎn)品可靠性因素，該火箭首飛發(fā)射流程無法直接按照快速發(fā)射流程進行，需在快速發(fā)射流程總框架下，依據(jù)可靠、安全、精細的原則，明確首飛火箭出廠技術(shù)狀態(tài)，增加發(fā)射場工作項目。在確定各種工作項目的基礎(chǔ)上，綜合考慮首飛進度要求，創(chuàng)新性地利用仿真分析技術(shù)將火箭、衛(wèi)星、保障條件、場地等進行仿真建模，再利用研制和發(fā)射場中的總裝操作、裝填、測試等時間實測數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)不協(xié)調(diào)、不匹配問題，并反饋調(diào)整、指導設(shè)計改進，開展退步式反流程設(shè)計，經(jīng)反復迭代優(yōu)化出滿足首飛要求的流程設(shè)計，最終確定首飛發(fā)射流程如圖1所示。

圖1 某新型固體火箭首飛發(fā)射流程圖

通過發(fā)射流程可以看出，首飛發(fā)射流程和快速發(fā)射流程基本一致，但首飛發(fā)射流程工作項目更多，工序轉(zhuǎn)換更復雜，這些均給發(fā)射場計劃管理和現(xiàn)場組織帶來難度。

2.計劃制定

作為首飛的固體運載火箭，該火箭在發(fā)射場工作計劃制定上沒有成熟的同類計劃可以直接借鑒，為此項目團隊在首飛發(fā)射流程確定的基礎(chǔ)上，提前開展發(fā)射場工作項目分解、分析和評估，并按發(fā)射任務(wù)節(jié)點計劃、火箭系統(tǒng)工作計劃、火箭系統(tǒng)日工作實施計劃、專題計劃4個層次，逐漸增加計劃的維度和細化程度。

發(fā)射任務(wù)節(jié)點計劃。瞄準首飛任務(wù)目標，明確火箭、衛(wèi)星、發(fā)射場、測控等大系統(tǒng)之間的接口、節(jié)點，制定形成了火箭首飛發(fā)射“四星”飛行任務(wù)；組織實施計劃網(wǎng)絡(luò)圖，以火箭發(fā)射場工作項目為主線，重點考慮各系統(tǒng)間的工作接口，如星箭對接時間、天基對接測試時間等。

在該計劃網(wǎng)絡(luò)圖指導下，工程各系統(tǒng)依據(jù)系統(tǒng)之間的接口開展工作安排和任務(wù)協(xié)同，確保了各系統(tǒng)工作接口清楚、任務(wù)節(jié)點明確、工作目標一致。

火箭系統(tǒng)工作計劃。在任務(wù)節(jié)點計劃的指導下，火箭系統(tǒng)按照首飛發(fā)射流程，對工作流程進行進一步細化，制定火箭首飛發(fā)射“四星”火箭工作計劃網(wǎng)絡(luò)圖，其是對火箭系統(tǒng)工作項目的進一步分解，重點明確火箭各系統(tǒng)之間的接口和時間節(jié)點，如火箭何時交付測試、火箭何時具備星箭對接條件等，實現(xiàn)了火箭系統(tǒng)內(nèi)部各分系統(tǒng)之間的協(xié)同工作。

火箭系統(tǒng)日工作實施計劃。明確了火箭系統(tǒng)內(nèi)部各分系統(tǒng)之間的接口，由于現(xiàn)場涉及多個分系統(tǒng)和單位、百余個試驗隊員協(xié)同工作，所以在火箭進場后為確保現(xiàn)場工作有序開展，項目團隊在火箭系統(tǒng)工作計劃基礎(chǔ)上，組織技術(shù)系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、質(zhì)量系統(tǒng)，進一步分析、細化形成了該新型火箭首飛發(fā)射“四星”任務(wù)日工作計劃。其對從任務(wù)進場到發(fā)射完成后撤場期間，試驗隊每天的工作項目進行細化，并明確到具體的工作項目、保障條件和責任單位。

在日工作計劃制定過程中，項目團隊充分與火箭各系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)，并根據(jù)工作進展和突發(fā)情況對每天工作項目進行調(diào)整與優(yōu)化，確定并行和串行項目，確保每日工作計劃及整體計劃與階段計劃的匹配性；對外統(tǒng)一提出保障需求，對內(nèi)統(tǒng)一分配資源，提前協(xié)調(diào)各系統(tǒng)間的工作項目和保障條件沖突，實現(xiàn)資源的合理、高效分配。

通過制定每日工作計劃，每項工作形成一個任務(wù)模塊，將每項工作計劃的開展條件和對后續(xù)工作計劃的影響當作任務(wù)模塊的輸入及輸出條件，增加了工作項目串行、并行、壓縮時間等調(diào)整的可行性，減少了在計劃調(diào)整過程中各項目不能按時完成的風險。

專題工作計劃。在制定日工作計劃的基礎(chǔ)上，項目團隊還針對重點、難點工作制定了一系列專題計劃，如專列卸車專題計劃、任務(wù)轉(zhuǎn)場專題計劃、發(fā)射日專題計劃等，這些計劃是對日工作計劃的補充和細化，可以保障重點、難點、復雜工作項目的有序開展。

首次飛行試驗產(chǎn)品狀態(tài)新、發(fā)射場狀態(tài)新、參試系統(tǒng)多，難免因技術(shù)狀態(tài)變化、考慮不周、質(zhì)量問題等異常變故影響計劃，所以項目團隊在制定發(fā)射場計劃過程中，一方面著力細化工作計劃，力求工作時間評估準確，留有余量；另一方面充分考慮項目風險，將計劃余量科學地分配到發(fā)射場重點和難點工作項目中，提高計劃的柔性。

3.計劃管理

一是成立計劃管理機構(gòu)。為確保發(fā)射場計劃的順利執(zhí)行，火箭試驗隊成立了相應的計劃管理機構(gòu)（見圖2），其包括計劃決策組、現(xiàn)場決策組、現(xiàn)場調(diào)度組。其中，計劃決策組負責審定任務(wù)實施計劃，研究重大計劃調(diào)整；現(xiàn)場決策組負責指導試驗任務(wù)的落實和銜接，以及各階段工作的確認和問題處理，在任務(wù)完成后向決策組進行匯報；現(xiàn)場調(diào)度組負責現(xiàn)場督促、落實各項目開展。

圖2 計劃管理機構(gòu)工作流程圖

二是實施精細化管理。試驗任務(wù)期間，計劃管理機構(gòu)緊緊圍繞發(fā)射任務(wù)節(jié)點計劃、火箭系統(tǒng)工作計劃、火箭系統(tǒng)日工作實施計劃、專題計劃4個層次計劃，本著目標管理、節(jié)點控制、責任落實的原則實施精細化管理。

現(xiàn)場調(diào)度組在現(xiàn)場動態(tài)跟蹤工作進程，一方面做好工作現(xiàn)場組織工作，協(xié)調(diào)和處理出現(xiàn)的各類問題，及時調(diào)度各種資源保障，確保試驗順利進行；另一方面做好上傳下達工作，向計劃決策組提供決策依據(jù)，以有力支持現(xiàn)場計劃決策組的決定。召開日調(diào)度會，對照該新型火箭首飛發(fā)射“四星”任務(wù)日工作計劃，總結(jié)當天工作完成情況，明確次日工作項目、責任分工和保障條件。

此外，針對加注、轉(zhuǎn)場、發(fā)射日等重要工作項目，召開專題協(xié)調(diào)會進行工作協(xié)調(diào)，部署工作，明確任務(wù)和分工，協(xié)調(diào)落實各系統(tǒng)之間的具體接口、工作順序。

三是實現(xiàn)計劃的動態(tài)管理。當前，運載火箭發(fā)射密度高，發(fā)射場多任務(wù)并行是常態(tài)，所以難免會因質(zhì)量問題、技術(shù)狀態(tài)變化等因素引起計劃調(diào)整。針對新型火箭制定的工作計劃要能在遇到外部和內(nèi)部的突發(fā)風險時，及時反應、靈活調(diào)整，以確保任務(wù)按計劃完成。

對于因局部突發(fā)問題引起的計劃小時級拖延的情況，應對日工作計劃做適當微調(diào)，通過日調(diào)度會協(xié)調(diào)將已耽擱工作合理分配到第二天工作項目中，通過項目并行或適當加班的方式予以解決。

對于因一般突發(fā)情況引起2天以內(nèi)的進度拖延，應本著最近關(guān)鍵節(jié)點不突破的原則，對這段時間內(nèi)的工作項目進行分析、評估，合理調(diào)整工作順序，增加并行工作項目和適度加班等方式進行局部計劃的調(diào)整。

對于因重大突發(fā)情況導致3天以上的進度拖延，應本著后續(xù)轉(zhuǎn)場或發(fā)射等重大節(jié)點不突破的原則，對后續(xù)整個工作項目進行重新安排，以在確保質(zhì)量、安全、可靠的原則下采取合理加班和優(yōu)化流程的手段，實現(xiàn)計劃的動態(tài)管理。

二、實施效果

某新型固體運載火箭首飛發(fā)射流程是在快速發(fā)射流程基礎(chǔ)上的細化和調(diào)整，通過建立4個層次的發(fā)射場計劃制定機制，確保了計劃的目標性、層次性、科學性、指導性；通過成立計劃管理機構(gòu)，實現(xiàn)了現(xiàn)場計劃的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和管理；通過建立規(guī)范的調(diào)度例會制度和精細化管理方法，實現(xiàn)了計劃的閉合管理；通過建立規(guī)范的計劃動態(tài)管理原則，實現(xiàn)了目標管理下的計劃動態(tài)調(diào)整。在整個發(fā)射場計劃管理過程中，科學籌劃、規(guī)范管理，沒有因為計劃管理和調(diào)度問題影響整個任務(wù)進度，為型號按時首飛提供了有力的保障。

在該新型火箭首飛任務(wù)中，通過不斷優(yōu)化首飛發(fā)射流程，開展有針對性的計劃管理方法，保證了按計劃圓滿完成首飛任務(wù)，不僅實現(xiàn)火箭系統(tǒng)方案的全面檢驗與考核，而且總結(jié)探索出一套適應快速發(fā)射固體運載火箭的發(fā)射流程和計劃管理模式，為未來固體運載火箭進一步壓縮發(fā)射場工作時間，真正實現(xiàn)快速機動發(fā)射奠定了基礎(chǔ)。