空間站任務應急發射流程決策管理方法研究

徐珊珊，岳曉飛，楊偉宏，楊 楠，王 鵬

（1. 中國運載火箭技術研究院，北京，100076，2. 首都航天機械有限公司，北京，100076）

0 引 言

中國載人空間站工程是建設航天強國的重要標志，應急發射任務是空間站建造過程中極為特殊和重要的部分。按照空間站長期有人照料的目標，每年需用CZ-2F火箭發射兩艘神舟載人飛船，將航天員送入空間站，實現乘員輪換。當飛船出現故障不能正常返回時，需應急發射一艘飛船，對航天員進行緊急救援。應急發射任務必須在短時間內精準完成，因此，應急發射任務具有目標唯一、約束性強、風險容忍度低等特點。基于上述特點，應急發射任務中的決策管理就顯得尤為重要。

1 決策理論與方法

管理學中的決策不是瞬間的行為，而是一個發現問題、提出問題、解決問題的過程，這一過程就是決策分析，即人們為了實現某一特定目標，在占有一定信息和經驗的基礎上，根據主客觀條件的可能性，提出各種可行方案，采用一定的科學方法和手段，進行比較、分析和評價，按照決策準則，從中篩選出最滿意的方案，并根據方案實施的反饋情況對方案進行修整控制，直至目標實現的整個系統過程。

1.1 決策分析的基本要素

決策分析包括以下幾個基本要素：

a）決策者：決策者即決策主體，可以是個體，也可以是群體。

b）決策目標：決策者必須有一個希望達到的明確的目標，可以是單個目標，也可以是多個目標。

c）決策方案：存在著供人們選擇的不同的決策方案。有明確方案和不明確方案兩種。

d）自然狀態：決策者無法控制但可以預見的決策環境客觀存在的各種狀態。

e）決策結果：決策結果即各種決策方案在不同的自然狀態下所出現的結果。

f）決策準則：它是評價方案是否達到決策目標的價值準則，也是選擇方案的依據。

1.2 決策分析的基本步驟

決策分析是一個系統過程，由科學的決策步驟組成，又稱決策程序，一般包括以下5個步驟：發現與分析問題；確定決策目標；擬定各種可行的被擇方案；分析、比較各被擇方案，從中選出最優方案；決策的執行、反饋與調整等。這5個步驟及相互間的關系如圖1所示。

圖1 決策分析過程基本步驟Fig.1 Basic Steps of Decision Analysis Process

2 應急發射流程決策程序分析

在常規的發射任務中，發射場工作流程一般串行開展，以質量評審為子決策節點，以確保發射成功為最終目標。按照工程總體要求，應急發射流程將載人火箭單發發射場工作時間壓縮至約四分之一，為實現快速發射，火箭系統需在短時間內從待命狀態轉到發射狀態。因此，在確保發射成功為最終目標不變的前提下，應急發射任務發射場工作流程須并行開展。除測試流程上的適當簡化外，質量評審也簡化為質量過程確認。

2.1 應急發射流程決策要素分析

a）決策者：航天工程是復雜的系統工程，各系統各司其職，同時相互配合，存在緊密的耦合關系，因此應急發射任務需建立健全的組織機構，各級決策的決策者均由組織機構中相應的群體擔當。

b）決策目標：火箭任務目標只有一個，就是發射成功。應急發射約束條件更加嚴苛，需在限定時間內，完成所有工作。由于各項工作之間相互耦合，任何一項工作都可能影響最終目標，因此需設置很多子目標，所有子目標均需圍繞一個最終目標，就是確保載人火箭發射成功。

c）決策方案：因為應急發射流程有嚴格的時間限定和明確的目標，應根據實際問題情況，充分考慮現場資源、人力、技術、時間等綜合條件，快速制定出可實施的決策方案。

d）自然狀態：應急發射流程中的自然狀態大部分都是不確定且離散的。

e）決策結果：因為應急發射任務目標唯一，因此僅存在成功和失敗兩種決策結果。

f）決策準則：在以高效、可靠為主要依據的基礎上，應急發射流程的決策準則還應遵循系統、科學、可行等基本原則。

2.2 應急發射任務決策程序

如上文所述，應急發射任務目標明確，且火箭構成系統復雜，需設立多個子目標，因此本文按照火箭功能系統梳理出應急發射任務多層次目標樹，見圖2。

圖2 應急發射任務多層次目標樹Fig.2 Emergency Launch Mission Multi-level Target Tree

從圖2中可以看出，火箭系統子目標眾多，每個子目標均需建立相應的決策過程，再逐級匯總成總體決策程序。應急發射流程時間周期緊張，各系統工作需并行開展，因此按照應急救援工作流程中各系統工作開展順序進行決策分析過程匯總更為清晰。應急救援工作流程如圖3所示。

圖3 應急救援工作流程Fig.3 Emergency Rescue Workflow

設D表示總體決策程序，每個子目標對應的決策程序用各系統名稱拼音首字母在右下角加以標注，即：

D—總體子決策程序；

D—結構系統子決策程序；

D—電氣系統子決策程序；

D—附加系統子決策程序；

D—動力系統子決策程序；

D—發射支持系統子決策程序。

下一層級子決策程序名稱以此類推。

最終匯總得到應急發射任務總決策程序如圖4所示。

圖4 應急發射任務決策總程序Fig.4 General Decision-making Procedure for Emergency Launch Mission

3 應急發射流程決策方案初探

載人航天，人命關天。應急救援任務是在非正常狀態下，保障航天員生命安全的最后手段，因此，必須按照科學的方法，形成嚴謹、可行的決策方案。

3.1 應急發射流程組織機構

CZ-2F運載火箭應急救援任務最高領導機構為應急發射指揮部，指揮部下設管理小組、技術協調組、發射場指揮調度組、后方調度組、質量技安組、后勤保障組等，組織機構如圖5所示。

圖5 應急發射流程組織機構Fig.5 Organization Chart of Emergency Launch Process

指揮部對應急任務負全面責任；應急發射管理小組是應急發射指揮部辦事機構，組織實施應急發射任務；應急發射技術協調組是任務技術系統領導小組，對火箭技術負責；應急發射發射場指揮調度組在指揮部的領導下，負責應急發射隊的人員、設備、物資調動，負責與工程總體和工程各大系統協調，負責任務的組織和實施，負責前后方聯動；后方調度組在指揮部的領導下，負責后方保障的人員、設備、物資調動，負責與上級單位和工程各大系統協調，負責任務的組織保障，協助前后方聯動；質量技安組負責現場質量流程確認，技安狀態確認，對火箭質量流程負責；后勤保障組負責產品運輸、發射隊住宿、車輛、飲食等保障。

3.2 應急發射流程決策程序啟動

應急發射流程決策程序隨著應急發射流程的啟動而啟動，貫穿整個應急發射過程。

從接到應急救援命令開始，應急發射流程正式啟動，集結試驗隊員、布置保障條件，專機到達發射場所在地機場，專車到達測試場地，人員就位，按照應急救援工作流程開展應急救援工作。

從接到應急救援命令開始，應急發射流程組織機構開始運轉，后續工作均在組織機構的管理下，按照既定流程開展。在整個應急發射流程中遇到的問題均按照應急發射流程決策管理辦法執行。

3.3 應急發射流程決策管理辦法

上文按照應急救援工作流程中各系統工作開展順序建立了應急發射流程決策程序，本章依照應急發射流程決策程序，對不同階段發生的不同問題，制定出相應的決策管理辦法。

3.3.1 質量節點決策管理辦法

質量工作是航天工程中最重要的工作，在發射任務中貫穿始終，應急流程中所有工作程序都須嚴格按照質量要求開展。由于應急發射任務時間緊迫，為提高質量管理的針對性和有效性，建議將原有的關鍵節點質量控制程序由專家會議評審轉變為質量過程確認。

由于應急發射流程多項工作并行開展，建議根據應急發射流程和工作項目，以系統為單位形成每日質量確認表格，包含計劃開展工作、實際完成工作、待辦事項等內容，由各系統主管發起，經各系統指揮、主任設計師、副總師審核，質量主管會簽，最終由型號總師批準，在火箭加注前做到“日清日結”。

火箭加注前由院質量主管牽頭，發起火箭加注前質量確認表，將前期各系統每日質量確認表格作為附件，由各系統副總師簽字，型號兩總審核，應急發射管理小組最終審批。

該工作可結合發射場流程精細化工作實施，將每日質量確認表與崗位作業書結合，設計師每天在Cpad上進行崗位作業書簽署和每日質量確認，各級領導在Cpad上進行審批。

3.3.2 火箭加注前問題決策管理辦法

火箭加注是不可逆的，加注前發生的問題，通常有一定的時間解決處理；加注后發生的問題，往往會直接對發射造成影響。因此，本章按問題發生的時間，對火箭加注前及開始加注后分別制定不同的決策管理辦法。

火箭加注前按照問題類型分為質量問題、人員問題和其它問題。

a）質量問題決策管理辦法。

由于應急發射任務時間周期是強約束，因此任何決策均需以對后續流程周期影響最小為首要考慮條件。與常規發射流程不同，應急發射流程中的質量問題在決策時可根據現場實際情況，以應急發射飛船（無航天員）最低發射條件為依據，以相應地降低火箭功能、性能為代價，適當放寬條件，提高發射概率，確保滿足時間周期，從而實現最終發射目標。

工作中出現的異常現象及質量問題必須及時上報。問題出現10 min內由系統指揮向中隊長及試驗隊質量處進行匯報，同時通報發射場指揮調度組；30 min內由試驗隊質量處向試驗隊技術協調組及管理小組匯報，同時通報后方調度組，管理小組向指揮部匯報；技術協調組組織人員進行現場分析，1 h內制定出排故方案，上報管理小組，4 h內完成現場排故，管理小組向指揮部匯報現場排故情況；發射場指揮調度組聯合后方調度組組織人員把故障設備運送回后方；后方調度組組織問題歸零，歸零情況向匯報管理小組和指揮部匯報。火箭加注前質量問題決策流程如圖6所示。

圖6 火箭加注前質量問題決策流程Fig.6 Decision Flow Chart of Quality Problems before Rocket Filling

b）人員問題決策管理辦法。

工作中出現的人員問題，如突發疾病或意外受傷，現場人員需第一時間通報發射場指揮調度組，指揮調度組視情進行現場處理，同時向管理小組匯報，管理小組視情決策人員后續處置及是否需要后方增員支持，若需后方增員支持，后方協調組組織增補人員24 h內抵達工作崗位。

c）其它問題決策管理辦法。

應急發射任務執行過程中，除質量問題和人員問題外，還可能發生其它突發狀況。按照對后續工作的影響程度分為三級，影響程度逐級升高。一級問題不影響后續關鍵節點；二級問題對后續關鍵節點有影響，但不影響發射；三級問題對發射直接造成影響。

一級問題由中隊調度報發射場指揮調度組，發射場指揮調度組報管理小組并視情組織相關人員處理，處理結果報管理小組；

二級問題由中隊調度報發射場指揮調度組，發射場指揮調度組報管理小組，管理小組制定后續計劃，發射場指揮調度組組織相關人員執行落實，結果報指揮部；

三級問題由中隊調度報發射場指揮調度組，發射場指揮調度組報管理小組，管理小組報指揮部，指揮部決策后續計劃，所有相關組織機構執行落實。

3.3.3 火箭加注后問題決策管理辦法

火箭開始加注后，由于臨近發射節點且加注過程不可逆，出現的問題均屬于緊急問題，往往對發射造成直接影響。因此，加注后的問題在決策過程中要提高等級。

問題出現后，由現場人員直接報型號辦調度，型號辦調度報型號兩總，同時通報管理小組、技術協調組、發射場指揮調度組及質量技安組，各組協同現場制定解決方案。同時管理小組報指揮部，指揮部決策后續計劃，所有相關組織機構執行落實。

3.3.4 應急發射流程決策追蹤反饋

常規的決策分析過程中還包含反饋和追蹤決策的過程，對方案進行追蹤控制并適時修正是為了提高決策分析結果的科學性。在應急發射流程中由于時間緊迫，不允許在當次流程中對決策方案進行大幅度的修正，但決策追蹤反饋的積累對后續任務仍然具有重要的參考價值。因此，建議建立應急發射流程決策追蹤表，將應急發射流程中所有決策分析過程及實施效果記錄下來，為后續載人航天火箭發射決策提供參考。

4 結束語

為進一步完善空間站任務應急發射流程的實施和管理，本文對應急發射流程的決策管理方法進行了研究和初探。梳理了應急發射流程中決策分析的基本要素，形成了應急發射流程決策方案，制定了應急發射方案決策管理辦法及決策追蹤反饋制度，為應急發射實施方案的改進和優化提供支撐和參考。由于應急發射流程尚處于模擬演練階段，因此該決策管理辦法還有待在后續的工作和實踐中不斷的修正和完善。