航天產品多階段并行研制模式的項目管理策略

萬琳萍

(北京空間機電研究所，北京 100094)

0 引言

近年來，我國航天產品技術發展迅速，部分產品技術水平已處于國際領先地位。與此同時，中國航天企業普遍存在任務繁重、多產品并行、階段交叉和資源沖突嚴重等科研管理難題。A研究所研制的監測儀分系統裝載于我國新型氣象衛星，具有高光譜分辨率、寬光譜覆蓋、高信噪比等特點，其管理過程具有多階段產品并舉研制、多階段交叉管理和技術狀態變化多引起多方協調等難點，所以不僅需要在產品工程技術水平上有所突破，更對產品項目管理能力提出了挑戰。

基于此背景，本文以型號全周期統籌研制思想為核心，優化產品研制程序和管理流程，融合航天系統工程和現代項目管理方法，提出一種適應于存在多階段并行研制和階段交叉管理的航天產品的項目管理策略，實現及時、全面、準確地了解產品技術狀態和科學制定研制計劃，達到對航天產品科研生產全過程、全要素精細化項目管理的目的。

1 項目工程背景

監測儀是國內首次采用調制傅里葉變換干涉技術的載荷，可實現高精度定量溫室氣體遙感監測，運用于全球溫室氣體排放探測、溫室氣體源和匯分析、溫室氣體與氣候變化關系等一系列科學問題研究，代表我國航天光譜探測技術領域未來趨勢。除了具備用戶指定的常規觀測功能外，還要具備太陽閃耀觀察功能、星上定標功能等。而在此之前，調制傅里葉變換干涉技術在國內研究技術基礎基本為零，國際上也僅有日本和加拿大聯合研究成功，且指標低于A研究所研制的產品。

針對監測儀分系統技術指標要求高、技術基礎薄弱、研制周期短等特點，A研究所重點從優化產品研制流程和創新產品項目管理方法兩大方面，覆蓋用戶和衛星總體需求，科學評估研制模式風險，縮短研制周期，在適應新技術、高難度、短周期等特點的航天產品研制流程和項目管理方法上進行了探索與實踐。

2 型號多階段產品并行研制流程創新

2.1 遙感相機分系統通用研制流程現狀

A研究所基于近年來多顆遙感相機成功發射的經驗，圍繞質量和可靠性不斷總結產品研制流程，現行遙感相機分系統通用研制流程如圖1所示。

2.2 航天系統工程指導思想

在監測儀產品開發中，應用航天系統工程方法，以用戶需求為牽引，實施產品的立項、設計、生產、測試、試驗、驗證等過程，站在戰略層面，從頂層制定規則，形成組織體系，高效達成最優目標。

圖1 遙感相機分系統通用研制流程

監測儀產品開發過程中，研制流程的規劃按照分系統、單機、再到部組件“自上而下”系統設計分解，再從部組件、單機研制到分系統“自下而上”系統集成，最終形成一個整體性能優化的分系統產品。

2.3 多階段產品并行研制流程再造

研制流程明確分系統在各個階段研制過程中關注“做什么”實現整體性能的最優，確保各階段分系統的設計考慮到了全部接口(光、機、電、熱和工作環境等方面)要求，保證在一個研制周期內能夠分階段對目標實施跟蹤和控制。

按照航天產品通用研制流程規定，整星各項測試和試驗時星上產品必須為飛行件，但是作為新研載荷，本型號監測儀無預研直接進入型號研制階段，這就需要在工程樣機階段完成關鍵技術攻關和工程樣機產品。

工程樣機需覆蓋初樣電性件和初樣結構/熱控件的全部性能和功能設計，并通過相應試驗驗證設計可行，固化技術狀態。

為了滿足整星研制計劃，分系統研制過程中通過對技術流程的充分論證和優化，形成了一套產品多階段并行研制的技術方案路線：

(1)為保證產品進度，在工程樣機試驗尚未完成驗證的情況下，采取鑒定產品和飛行件同步同技術狀態提前投產研制。

(2)針對結構模塊加工的長周期，為滿足整星測試進度，待鑒定產品電子電路模塊完成研制工作后，結合部分工程樣機模塊集成電測件分系統，交付衛星總體模擬飛行件技術狀態，參加整星正樣電性能測試。

(3)考慮到分系統關鍵技術攻關對關鍵件產品的特殊需求，兼顧整星測試項目對產品的要求，待鑒定產品結構模塊完備后，結合部分模擬工裝集成熱/力分系統試驗件，交付衛星總體模擬飛行件技術狀態，參加整星飛行件熱實驗和力學試驗，釋放關鍵件鑒定產品。

(4)待關鍵技術攻關完成，分系統單機飛行件齊套、試驗測試完成后，直接交付衛星總體發射。

(5)釋放出核心研制成員和條件保障，繼續鑒定產品分系統的集成研制，同步于搭載在衛星平臺上的飛行件，預備在軌問題復現、定位和解決。

2.3.1 充分論證載荷層面研制流程再造的可行性

飛行件以監測儀工程樣機研制總結評審技術狀態為基線。通過分析飛行件根據工程樣機研制情況進行的所有更改項目進行全面統計和分析更改原因，并對工程樣機、鑒定和飛行件投產狀態和研制情況進行全覆蓋對照，對參加整星各階段測試和試驗的產品配套進行了梳理。同時對參試產品與飛行件的差異、對整星試驗的影響，對分系統的影響和風險進行了分析，提出應對措施確保整星測試能夠檢驗各軟硬件接口設計的合理性，整星各項試驗有效，飛行件未參加整星電測及各項試驗而直接進行整星預裝可行性。

2.3.2 充分識別整星層面研制流程再造的風險及解決措施

在充分論證監測儀多階段產品并行研制流程可行的基礎上，A研究所就力保衛星總體發射計劃的新研制方案與用戶、衛星總體進行了充分的交流和溝通。

衛星總體從電測試和各項試驗項目著手，明確各測試和試驗的目的和意義，全面梳理參試產品的技術狀態，從儀器自身和星上其他分系統/單機兩方面進行評估，精細化分析考核可行性和有效性。同時，提前預警局限性和風險，并制定相應的應對措施，確保整星各項試驗的有效性不受影響，風險可控。

2.4 多階段并行研制流程實踐

為了配合整星發射計劃，在確保型號研制質量的前提下，A研究所形成了監測儀多階段產品并行研制流程如圖2所示，在此研制模式基礎上科學編制分系統全周期技術流程，按照飛行產品的產品規范和工藝要求，加強了技術和質量受控，保證最終產品滿足應用的文件和規范要求。

結合A研究所科研生產現狀及產品保證管理創新模式，以型號全周期統籌研制思想為核心，將分系統各階段產品一體化集成設計，打造多階段并行研制模式，通過嚴控產品技術狀態和生產過程控制，堅持模塊設計驗證以及系統測試的覆蓋性、有效性和充分性的原則，開展全要素的項目管理，最終實現人、機、料、法和環等核心資源在研制各階段中穿插分配，完整并按時完成了型號研制任務。

3 多階段交叉項目管理實踐

根據上文提出的多階段產品并行研制思路，在實踐中必將面臨多階段交叉項目管理問題，需要結合現代項目管理方法，提出交叉管理構想并付諸實踐進行檢驗，本節簡要描述本項目在多階段交叉項目管理中的實踐情況。

3.1 現代項目管理方法

航天系統工程指導思想將通過解決簡單問題的匯集來解決原來的復雜問題，為項目管理的應用找到切入點。航天型號研制不僅要注重質量和性能，還需要通過項目管理方法不斷權衡型號研制各階段的成本、時間和風險，關注“怎么做”能從整體上提高管理效率。

項目管理貫穿于型號全周期研制過程中，分為啟動、規劃、執行、監控和收尾五大過程組，同時每個子階段也是一個完整的項目管理過程，如圖3所示。

3.2 多階段交叉項目管理基本構想

多階段產品并行研制需要解決人力、設備和資源嚴重沖突等科研管理難題。型號全周期過程管理堅持“保成功、保增長”的整體思路，注入創造性思維，優化組合科學匹配，將航天系統工程和項目管理一體化融合，以保證各個階段的項目管理工作能夠有機的協調和配合，實現不僅對制定的項目管理計劃的工作高效執行、監控和跟蹤，同時密切關注所有的變更并集中協調與資源管理，提高全過程管理的全面性、綜合性和全局性。

3.3 多階段交叉項目管理實踐

以監測儀為實例，運用航天系統工程思想，以項目管理全過程為線索，涵蓋了監測儀產品可行性論證、啟動、方案、初樣、正樣和在軌應用等6個產品研制階段，分別從項目啟動、規劃、執行、監督和收尾等過程全面探索多階段交叉管理的重點和新方法。

3.3.1 深入挖潛總體技術方案

對分系統各階段產品配套和技術狀態充分了解，是開展多階段產品并行研制的前提條件。研制初期，由主任設計師牽頭，開展技術調研和人才儲備，通過內外兼修開展總體技術方案挖潛工作。“內修”是指項目團隊積極圍繞用戶使用要求和衛星平臺結構要求，聯合清華大學等高校及其他同行院士和專家形成專項技術攻關小組，對總體方案進行集智攻關，共同攻克干涉儀組件等核心關鍵技術瓶頸。同時主動與用戶和衛星總體交流協調指標，最終在產品應用需求和工程可實現性之間找到最佳平衡。“外修”一方面是指項目團隊通過會議集同，探討研究國外同類儀器(美國OCO衛星和日本GOSAT衛星)公開技術資料；另一方面，通過所內智力引進渠道，邀請和出訪國外公司(如加拿大ABB，荷蘭TNO等)進行技術交流。充分認識產品特性和挖掘技術能力，從而最大程度減少新流程的改造，降低型號多階段交叉研制的技術風險。

圖3 航天項目生命周期的項目管理全過程

3.3.2 關鍵技術識別及專題規劃

監測儀關鍵技術攻關貫穿于多階段型號研制過程中，狠抓系統總體方案設計和詳細設計等設計源頭，識別設計方案中的關鍵技術，合理分配技術指標，分散技術難點是管理的基石。針對技術攻關中可能出現的問題，提前制定備選方案并制定相應的解決措施，遇到突發問題快速啟動技術攻關小組成員開會討論和分析。針對產品的核心關鍵技術和特殊工藝，制定專題計劃專項管理。

3.3.3 全方位工作策劃

多階段交叉管理，要強化型號全周期一體化的統籌思想，工作策劃的全面覆蓋性是全方位項目管理的保障。產品啟動階段不可能全面認識產品的技術和進度風險，特別是監測儀這種復雜產品，在產品科研生產規劃過程中，要細致開展各種工作策劃，編制相應的策劃報告。策劃報告的具體要求為產品投產矩陣無遺漏，外協投產可行性，核心元器件采購渠道暢通，試驗場地設備可用性，研制人員配置等。同時需要特別要關注提前啟動長周期光學材料、元器件采購和國外部組件研制的策劃工作。

3.3.4 風險精細化管理

多階段并行研制必然帶來多階段交叉管理的風險。產品風險精細化管理按照“全周期風險初識-每年初風險細控-每年末風險總評”三步走的階段劃分層次遞進實施。首先，要對全周期工作策劃項目進行風險識別，對識別出的風險項目進行評估，并制定相應的控制措施和實施計劃，這階段要強調“精”策劃；其次，年度研制過程中進行風險的過程控制管理工作，并根據進展情況動態調整管理方案及具體風險控制工作，這階段要堅持“細”監管；最后，年終對風險控制措施和計劃執行情況和效應進行總評，回歸“精”總結。

3.3.5 科學編制和更新計劃流程

編寫多階段交叉并行研制項目的計劃流程需要掌握人、物、外力等約束條件，結合技術研制流程和資源，留出適當余量制定出切合實際的計劃。計劃流程編制要保證設計人員參與，其參與和認可程度將直接影響計劃執行效果。

多階段交叉研制中，技術狀態變更較為常態，如何實時更新傳遞計劃和技術狀態變更信息是關鍵，此時需要借助單位信息化管理部門資源，建立信息交互平臺實現變更及時共享。

3.3.6 加強關鍵路徑管理

監測儀這種大型項目的計劃網絡，特別是多階段并行研制特點，必然會出現關鍵路徑(既是主線，又是短線的節點)與次要路徑在研制過程中交替成為短線的形勢，此時需要站在型號各階段一體化研制的高度，全面識別和管理短線。

一方面，根據初步的計劃流程網絡圖的估算工期，找出各階段產品研制的關鍵路徑，計算項目總時和項目進度要求的差距，識別影響研制進度的主線和短線工作；另一方面，對于風險評估產生的短線項目需要重點管理，提煉出來進行專題計劃。

3.3.7 計劃執行中工序無縫銜接

監測儀研制進度進展，階段交叉嚴重，要嚴控計劃執行效率。管理指揮系統要堅持“事前主動溝通、事中現場跟產、事后快速交接”工作方式，通過調度系統考慮全面的計劃、主動溝通和快速的工序銜接，增加產品指揮調度系統的執行力和協調效率。通過具體工作銜接緊湊安排，樹立產品指揮調度系統的信譽，創立產品雷厲風行的品牌，謀求產品可持續發展。切記不可浪費搶占設備或加班加點的勞動成果，一旦出現必將極大打擊技術人員或生產人員的積極性，影響日后與其他產品和各部門之間的協調工作。

3.3.8 細化工作記錄變更

研制過程中降低變更影響的最好辦法就是把工作做細，各種過程記錄都要留底可查。在執行計劃過程中，產品隊伍成員高度重視每項變更，密切關注與項目相關的各種因素，及時發現和反饋變化，認真分析變化的影響和性質，對變化做詳細的記錄和闡述，并且保留書面記錄并專項管控。項目計劃的變更需要得到相關負責人的同意，產品調度需要及時更新受影響的項目管理計劃或項目文件，跟蹤變更的實施情況，同時將變更后的實施情況有效傳達至項目團隊全體成員。

3.3.9 重視全面質量管理

為了配合整星進度，監測儀再造了型號研制流程，使得產品保證管理更加關鍵從項目啟動階段就開展全民參與的全面質量管理策劃，全面慎重考慮產品安全性和可靠性設計，是把握提高產品固有可靠性的最佳時機。

針對產品的特殊性，產品針對產品可靠性設計進行了多輪所級、院級評審。面對多階段產品并行的研制模式，飛行件完成研制后，委托中國航天標準化院組織國內外專家開展分系統可靠性獨立評估，針對影響載荷任務成功的關鍵部件，從可靠性指標要求的符合性、設計分析的正確性、試驗研制的充分性、工藝與制造的穩定性等方面對分系統總體設計和活動部件兩個專題進行可靠性專項評估，并組織國內權威專家審查型號研制全套數據包文件，確保飛行件設計可靠性工作落實到位，量化和降低產品在特殊研制模式下的技術風險。

3.3.10 制定產品特色溝通制度和團隊文化

全所高度重視型號研制工作，項目團隊堅持內部周例會制。計劃管理人員每周召集設計、計劃、生產等部門碰頭，交互、收集各節點相關的信息，便于短線的跟蹤和預警，提前采取規避措施。

堅持項面向用戶的月/周簡報和組織研制情況專題匯報會。針對監測儀技術狀態變更多，研制進度延期，需要特別注意與用戶、項目辦和衛星總體的溝通，爭取得到相關單位和領導的理解和支持。

堅持以目標為導向，面向產品，以人為本，有效開展相關工作，保持隊伍的健康成長。采取的是寬松的工作環境，產品指揮帶領調度處理對外對內的各種復雜環境和工作沖突；產品主任設計師把握技術大方向，既給予年輕設計師很大的創新空間，又提供強大的技術支持。

4 結語

本文對A研究所研制的監測儀分系統全周期研制流程優化和項目管理創新進行了總結。型號通過采取多階段產品并行研制思想對研制流程進行再造，快速響應了用戶和總體要求的進度需求，通過產品研制流程的嚴格可行性分析與質量控制，提出一種適應于存在多階段并行研制和交叉管理的航天產品的項目管理策略，確保各階段產品研制目標實現，按整星發射計劃交付了飛行件。項目管理策略在該項目的成功實施，為A研究所產品項目管理積攢了豐富的實戰經驗，提升了對技術新、難度大和研制進度緊張產品的科研生產管理能力，可為以后類似型號產品提供參考。

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