新一代載人飛船首飛試驗船項目管理創新實踐

韓冬 陳朝基

(中國空間技術研究院總體設計部，北京 100094)

0 引言

新時期航天系統創新項目具有以下新特點：①用戶體驗更深：用戶需求隨研制深入頻繁迭代、不斷變化、逐步清晰；②系統創新更難：功能指標要求更高、技術難度更大、系統更復雜；③研制周期更短：市場競爭的立項壓力要求研發速度更快、周期更短；④研制模式更多：既有繼承更有創新，處于不同階段的技術產品交叉耦合、并行研制；⑤資源投入更少：人力、設備、資金等資源投入相對不足，使用制約要求更多。

新一代載人飛船首飛試驗船(以下簡稱“首飛試驗船”)是由中國空間技術研究院在上述背景下先期自主投入組織實施的系統創新項目，通過在短時間內完成方案設計驗證、產品試制生產和飛行任務演示，完善了系統創新項目管理模式，為爭取載人登月工程立項奠定了堅實基礎。

1 系統創新項目管理

1.1 系統創新項目的管理特點

1.1.1 兼具預研課題和型號研制的特點

首飛試驗船需要在更短的周期內完成從可行性論證到在軌飛行演示的全過程，技術研發和項目管理兩方面均兼具預研課題和型號研制的特點，如圖1所示。

項目研制覆蓋了預研課題和型號研制的所有內容，在相對更短的研制周期內，需要按照系統工程方法，從產品狀態、技術接口、流程匹配等方面分析在新功能、新技術、新流程等方面產生的工作增量間的邏輯關系，并由此完善和優化項目管理方法和程序。首飛試驗船中不同技術(產品)的技術(產品)成熟度不同，造成不同類產品的研制階段劃分不一致(一般包括概念研究、可行性論證、方案研制、初樣研制、正樣研制、飛行任務實施等)，研制進度也不一致。

為了適應新的研制情況，需要細化產品狀態，在技術評審、產品驗收、問題歸零等關鍵環節分類制定產品保證要求，在常規單機、分系統、系統總體逐級轉階段的型號研制質量程序基礎上，創新制定分類、分級、分批轉階段程序，以適應新的研制模式。

1.1.2 對用戶需求的管控成為關鍵核心

用戶需求和對首飛試驗船的成果預期是逐步認識和深化的過程，在研制過程中，需要用戶和研制團隊頻繁溝通交底。用戶的需求會隨著研制的深入不斷迭代清晰，項目應創新建立用戶全過程參與并深度體驗的研制模式，以實現對用戶需求的動態跟蹤。

激烈的市場競爭大幅壓縮研制周期，首飛試驗船的方案設計、原理驗證、實物生產和飛行演示要在更短時間內完成，在研制的任意時刻，用戶需求的變化都會導致系統方案、產品實物和任務實施的變化。反之，研制任一環節的變化也將影響用戶的需求，需要建立用戶需求基線，并將用戶需求以及需求的變化納入技術狀態控制的范疇，在用戶需求到產品實物和任務實施全過程進行雙向跟蹤和動態管控。

圖1 系統創新項目和常規型號研制任務隨時間變化趨勢對比示意圖

1.1.3 對研制效益和質量提出更高要求

首飛試驗船研制周期縮短，技術成熟度低的新技術(新產品)需要在更短時間內完成從原理驗證到實物研制和飛行的全過程，單位時間內項目團隊的工作量將急劇增加。進度、質量、資源等方面的項目管理工作急劇增加，管理難度和管理風險也隨之加大。由于處于不同階段的研制工作交叉并行開展，需要同時交叉并行處理不同性質的技術管理內容，工作量和風險加大。首飛試驗船需在技術創新、系統優化、設計驗證和生產試驗等環節大力采用數字化研制方法和工具，節約時間、人員、設施、經費資源的投入，提高研制效率，保證產品質量。

1.1.4 對風險管控能力提出更高要求

(1)技術管理。由于諸多原創核心技術尚處于實驗室的原理可行階段，諸多工業化的新技術尚未應用到航天領域，項目研制始終存在對科學規律認識不足帶來的技術風險。

(2)進度管理。作為火箭首飛任務的搭載載荷完成飛行演示驗證，項目研制流程并入火箭研制任務主流程，火箭發射日期成為項目研制剛性約束，研制周期被壓縮，可協調性更少。

(3)質量管理。大量不同階段的交叉并行研制，產品需要從新技術原理驗證快速過渡到實物產品研制，需對從系統方案、設計驗證到產品生產各階段的質量管理標準和程序進行細化完善，以保證各階段研制能夠無縫銜接，數字化研制的質量管理方法也需進一步細化完善。

(4)資源管理。首飛試驗船為型號立項前的自主研發項目，與已立項的在研型號相比，研制經費投入相對緊張，尚不能配置齊全穩定的研制隊伍，要隨著研制的深入適時補充，設備設施等資源的使用在重要性、優先級方面與當年發射型號相比也不具備優勢。

首飛試驗船作為系統創新項目，具有常規型號研制的管理特點，需要深刻認識研制規律，識別風險環節，確定研制管理的重難點，在現有預研和在研型號研制理論方法和手段的基礎上，創新項目管理模式和方法，高質、高效地完成任務。

1.2 系統創新項目的管理原則

1.2.1 創新實踐航天系統工程理論

在首飛試驗船研制和管理中實踐“5個轉變”：定性與定量相結合，促進由定性向定量認識轉變；宏觀與微觀相結合，促進由實現宏觀認識向微觀認識轉變；創新與規范相結合，促進技術活動由原始創新向固化標準轉變；人工與數字相結合，促進技術作業由人工作業向智能作業轉變；不確定性與確定性相結合，對系統風險的把握從不確定性向確定性轉變。

在具體研制中，集同工作，強化系統集成、綜合分析、總體優化和迭代深化，精細量化風險識別程序、可靠性設計準則和數字化研制模式，有效識別風險，重視關鍵環節，精細量化控制，全過程與用戶和各方動態持續改進，使技術、方案和產品快速成熟，確保一次成功。

1.2.2 創新實踐航天項目權變理論

首飛試驗船中不同技術的特點不同，不同產品的重要程度不同，對資源的使用占用不同，導致在不同時間點項目管理的風險聚焦環節也不同。因此，從項目頂層分析，項目管理的關鍵風險環節會隨研制時間的推進，在項目內不同的結構層級(分系統/單機)中流動轉化。

在總體、分系統、單機三個層級和項目全周期兩個維度，形成不同技術/產品重難點和關鍵風險環節的矩陣表，建立基于項目結構和研制進度的二維動態權變管理模型，將時間、經費、技術、質量、人力等資源合理分配和動態調配，保證首飛試驗船研制順利實施。

1.3 系統創新項目的管理思路

1.3.1 按成熟度理論分類細化產品狀態

集中資源到技術/產品成熟度低的高風險項目，加嚴升級管理措施確保質量。對成熟度高的技術/產品實施產品化和通用化設計，一步正樣，控制資源，精細量化措施，確保質量。

1.3.2 完善項目技術狀態基線管控范疇

將首飛試驗船研制的常規“三基線”向用戶需求和任務實施兩端延伸，并按配置項進行技術狀態控制，實現用戶需求和任務實施的變化在研制全過程的雙向傳遞、動態管控。

1.3.3 實施數字化研制模式的轉型升級

提升數字化仿真精度，釋放余量優化系統，增加仿真比重，降低試驗子樣，優化流程，采用同源數據異地協同驗收檢測，提升工作效率和產品固有質量，有效應對因研制周期縮短和工作強度增大帶來的質量降低的風險。

1.3.4 創新完善關鍵環節識別控制準則

實施系統故障容限設計和基于任務需求變化的產品特性分析，完善以FMEA和FTA為主的關鍵環節分析方法，提升系統在故障模式和變化情況下識別關鍵項目和關重特性的能力。

1.3.5 分類細化不同狀態產品保證措施

針對首飛試驗船不同類型產品研制過程分類細化產品保證要求和轉段質量程序，從版本控制、三級審簽、更改控制、評審控制等環節制定適應數字化研制的質量控制方法。

1.3.6 識別進度制約因素科學制訂計劃

按照不同原則對不同產品分類制訂計劃：針對常規工作，制訂超前計劃；識別“不可逆點”，制訂并行計劃；識別外部約束，制訂正反綜合計劃；圍繞關鍵資源，反向制訂計劃。

1.3.7 提升項目風險綜合識別管控能力

精細化改進風險控制方法，按照二維動態權變理論，建立項目管理綜合風險識別模型，提升對首飛試驗船研制全過程綜合風險快速識別和管控的能力。

2 首飛試驗船創新管理實踐

2.1 產品狀態管理

將首飛試驗船的產品分為A、B、C、D、E 5個類型產品，其中：A類產品為重復投產的狀態繼承產品；B、C類產品為部分驗證的改進型產品；D類產品為需鑒定的新技術新研產品；E為從其他型號借用和重復飛行的現有產品。

2.1.1 強化“狀態基線”管理

將首飛試驗船輸入端的用戶需求和輸出端的任務實施納入技術狀態控制范疇，狀態基線擴展為“需求、功能、分配、研制、任務”5個基線。

2.1.2 強化“關鍵狀態”管理

按照“一重故障保在軌業務連續，二重故障保飛船和航天員安全”的原則，在系統層面完善故障模式下的關鍵環節。

2.1.3 強化“狀態變化”管理

在超差/偏離、狀態更改和質量問題歸零的影響域分析和措施驗證時，對涉及的用戶需求和任務實施基線變化情況進行分析。

2.2 產品保證管理

在產品保證要求中，針對A、B、C、D、E 5類產品，按單機、分系統和總體先后順序，分類分級分批轉段放行原則，分類制定轉段標準和程序，精細化管控，確保在交叉并行研制的同時始終符合質量標準。①按照產品狀態，分類細化產品保證要求；②按照產品狀態，分類制定轉段程序；③從數字化模型的評審方法、審簽要求、驗收流程和版本控制等方面，建立滿足數字化研制模式的質量控制方法，并補充至型號產品保證要求中實施。

2.3 時間進度管理

2.3.1 針對常規工作，制訂超前計劃

按照“提前2年訂貨、提前1年投產、提前半年交付”的原則對成熟度高、通用、型譜產品統籌制訂研制計劃，提前啟動研制，降低進度風險。

2.3.2 識別“不可逆點”，制訂并行計劃

對技術、質量、資源等風險進行評估后，識別各級產品研制過程的“不可逆環節”，將其作為計劃的關鍵決策點，將各關鍵決策點作為產品或分系統研制流程的關鍵路徑，其他流程并行實施，實現縮短研制周期的目標，如圖2所示。

2.3.3 圍繞關鍵資源，反向制訂計劃

針對受外部共性關鍵設施、設備、場地等資源制約的研制計劃，按照“基于資源可獲得”的原則制訂合理可行的研制計劃，降低進度風險。

2.4 項目資源管理

(1)首飛試驗船項目尚未工程立項，崗位人員配置不充分，一人身兼多崗的情況普遍，需要根據不同階段研制任務的難易需求，動態合理配置研制人員，建立柔性研制團隊組織。

(2)重視研制場地、試驗設施、地面設備等通用共用資源、關鍵資源的獲取和使用，快速培養建立“基于資源可獲得”的設計生產理念和管理模式。

(3)研制中大量選用通用、型譜產品，借用現有成熟產品，重復使用有飛行經歷產品，采用模型仿真代替實物驗證，解決自主投入、經費相對不足的問題。

2.5 項目風險管理

針對首飛試驗船新技術產品多的特點，對新風險的定義和識別方法進行細化，創新制定了載人航天工程特色的“十新”分析識別與控制方法，見表1和表2。

圖2 產品研制流程并行優化示意圖

表1 新風險細化定義匯總表

表2 “十新”風險識別重點內容匯總表

2.6 項目綜合管理

按照航天系統工程的原理和權變理論，按照不同類別的技術產品，分析其狀態、進度、質量、資源等項目管理風險隨研制進展的變化趨勢，確定不同管理維度在不同時期的重難點，進而分析同一時期內不同產品存在的關鍵風險，確定項目管理的重點和資源投入的重點，以實現對項目風險的綜合統籌管控，如圖3至圖6所示，保證項目整體效益最優。

圖3 狀態管理風險隨產品和時間變化趨勢示意圖

圖4 質量管理風險隨產品和時間變化趨勢示意圖

3 實踐成果

新一代載人飛船首飛試驗船項目管理與其他載人航天器型號指標比較見表3。

表3 首飛試驗船項目管理指標對比分析表

圖5 進度管理風險隨產品和時間變化趨勢示意圖

圖6 資源管理風險隨產品和時間變化趨勢示意圖

由表3可以看到，首飛試驗船用更短的時間、更少的資源完成了技術難度更高、更復雜的系統級創新項目產品。

4 結語

為了克服用戶需求不確定，功能指標要求高，技術創新難度大，研制周期短，研制經費、人力和設備資源緊張等困難，項目團隊采用自主投入、創新研發、超前研制的新模式，運用上述基于航天系統工程管理規律和權變理論建立的系統創新項目管理新模式，建立動態柔性研制隊伍，扁平化組織模式，大量運用數字化模型工具，采用資源可獲得和“不可逆點”決策的并行研制流程，聚焦新技術產品，分類細化產品保證措施，在研制經費和研制資源相對緊張的條件下，在短時間內完成首飛試驗船方案設計，并利用長征五號B首飛機會搭載飛行，完成產品實物演示驗證。