運載火箭精準化保成功管理模式研究與實踐

李金鑫、王立揚、宋攀、徐騰、任安宇 /上海宇航系統工程研究所

1962 年，我國自行設計的第一顆近程導彈“東風”二號首飛失利，航天系統深刻反思，建立“兩總”系統，加強了總體部建設，并提出了“一切通過總體，一切通過地面試驗”的研制原則。“十三五”期間我國“長征”系列運載火箭進入在役型號高密度發射和研制型號高強度研制的新時期。在踐行“兩個一切”保成功的道路上，運載火箭在役型號和研制型號在研制流程和方法、管理模式上存在一定的差異，傳統的依靠人工投入保成功的工作模式已無法滿足當前新形勢的需求，因此探索和實踐運載火箭保成功管理模式意義重大。

一、運載火箭保成功的內涵

一是型號任務發展的需要。當前，運載火箭正朝著批量化、產業化方向發展，研制任務呈現出多型號、多任務并舉的特點，需要總體圍繞全領域的科研生產做好頂層技術規劃和技術統籌，優化研制流程，開展全周期試驗規劃等工作，確保適應高密度發射和高強度研制的新形勢。

二是創新方法和手段的動力。在型號保成功的同時應注重研制效率，隨著數字化技術的不斷發展，型號保成功的方法和手段也逐漸發生改變，更加科學、注重實效。如通過將“人盯人”模式轉變為流程驅動的數字化管理系統來實施產品研制和發射場工作確認；通過將文檔驅動轉變為模型驅動的MBSE 方法開展型號研制，均體現了總體對下游產品質量的管控和對型號研制任務抓總作用。

三是新技術應用的基礎。以太空探索技術公司、藍箭公司為代表的國內外商業航天的蓬勃發展，推動了運載火箭技術的變革。可重復使用技術、液氧甲烷推進系統、飛行過程天地鏡像系統等新技術成果逐步應用，運載火箭朝著工業化、智能化發展，運載火箭發發成功是新技術應用的基礎，也是“惟有成功，才能專注發展”的有效途徑。

二、精準化保成功管理模式

為適應當前航天高密度發射和高強度研制的新形勢，通過實施在役型號與研制型號差異化的保成功管控措施、使用新方法和新手段提升保成功能力，打破以往靠人力投入保成功的工作模式，實現運載火箭高質量保證成功，高效率完成任務，為高強密度發射和研制形勢下實現運載火箭“高質量、零缺陷、發發成功”目標提供有力保障。運載火箭精準化保成功管理模式（見圖1）。

圖1 運載火箭精準化保成功管理模式

一是持續保成功思想意識教育。產品質量是影響火箭成敗的重要因素之一，然而影響產品質量的重要因素是研制隊伍的質量意識。意識取決于行為，行為決定工作質量，也決定了產品質量。因此，持續保成功思想意識教育至關重要，型號研制隊伍需時刻做到堅持“質量是政治，質量是生命，質量是效益”的質量意識，時刻保持“如履薄冰、如臨深淵”的風險意識，堅持強化“每一位員工的工作跟一發箭的成敗密切相關，責任在身上、質量在手中”的責任意識，確保型號成功。

二是建立全要素管理的型號項目辦公室，研制隊伍設立技術、計劃、產保、經費等全要素、全周期管理的型號項目辦公室，以風險識別與控制為核心，形成技術流程、計劃流程和產保流程“三流程”結合的頂層策劃。組建以主任師為骨干，產保師、專業師、產品師協同的“四師”隊伍，強調“專業的人做專業的事”，確保設計方案正確、產品過程受控，同時加強跨型號間的人員交叉統籌，進入研制型號的人員先經過在役型號研制和發射的鍛煉，快速熟悉流程，提升隊伍研制能力。

三是建章立制，實施全過程的產保工作。完善規章，標準先行。建立4 個維度，3 個層級的運載火箭領域產品保證工作標準體系（見圖2），按照領域、系統、專業、產品4 個維度，以運載領域通用產保要求和型號大綱要求為頂層要求，覆蓋產保要素的標準規范族群為第2 層級，產品實現過程實施表單為第3 個層級，構建完整的產保工作標準體系（見圖3），實施全過程產保工作，確保各項工作有依據、按依據、可追溯。

圖2 運載火箭領域產保組織體系

圖3 運載火箭領域產保標準體系

三、精準化保成功主要舉措

1.在役型號保成功主要舉措

在役型號火箭經歷了多發飛行驗證，積累了大量的飛行子樣和數據，保成功的核心在于做好精細化過程控制，確保產品質量穩定性，通過可靠性提升、“三再”（再設計、再分析、再驗證）等工作，

不斷提升產品可靠性。

一是區分常規風險和本發任務特有風險的識別與控制。在役型號，因其方案特點存在無法徹底消除的風險項目，但控制措施經過多發飛行驗證，根據不同發射任務風險的識別與控制主要分為常規風險和本發任務特有風險。常規風險主要是型號固有特點對應的風險，如火工品測試安裝、推進劑加注、箭體吊裝對接等，其控制措施經多發驗證考核發現，防范重點是不斷細化、固化控制措施并嚴格落實、確認。特有風險主要由于每發火箭發射任務不同，如構型變化、星箭接口變化、新技術應用等，需按不同線索確保風險識別全面，明確控制措施并跟蹤落實，確保風險可控。

二是產品質量一致性保證。產品成功數據包絡線分析是評價運載火箭產品質量一致性的重要手段。通過多個子樣產品在單機、分系統、總裝總測、發射場測試、飛行試驗等全生命周期測試數據的分析和比對，形成產品測試數據的成功包絡線，建立產品質量的評價模型。在役型號產品積累了大量的飛行子樣數據，已形成穩定的成功包絡線，其關鍵核心在于做好新批次生產產品的質量一致性評估，對關鍵參數超出成功包絡線的產品開展充分的分析和必要的補充試驗。

三是實施可靠性增長專項。隨著火箭研制和發射任務的增加，產品質量問題隨之增多，可靠性薄弱環節逐漸暴露，按照“用3 年左右的時間，實現運載火箭實際飛行可靠性提高1 ～2 個 百分點”的目標，急需從全箭頂層梳理可靠性評估結果相對較低的分系統，找準可靠性提升落腳點；從產品實現全周期梳理薄弱環節提出改進、優化方向，實施運載火箭產品可靠性增長專項工程，切實提高火箭可靠性。

四是老產品“三再”。產品開發流程通常要經歷一個完整的“V”字模型過程。老產品經過多輪迭代、不斷完善和提升，經歷了第二個甚至多個“V”字模型過程，形成一個“W”模型的研發模式。“三再”是航天產品“W”研發模式使用的重要方法，通過對老產品進行“三再”，不斷提升產品的固有可靠性，確保產品質量從而逐步提高產品的成熟度。

研制型號重點要做好首飛保成功工作，通過全流程、全周期的策劃與實施，不斷迭代識別、控制和消除風險，通過成立第三方專家隊伍開展獨立評估，組織首飛保成功專題的策劃和推進工作，做到首飛風險可控。

2.研制型號保成功主要舉措

研制型號重點要做好首飛保成功工作，通過全流程、全周期的策劃與實施，不斷迭代識別、控制和消除風險，通過成立第三方專家隊伍開展獨立評估，組織首飛保成功專題的策劃和推進工作，做到首飛風險可控。

一是全流程、全周期的策劃與實施。在研制初期需形成全流程的研制工作策劃，全周期的試驗頂層策劃，做到研制技術流程、研制計劃流程和產品保證流程匹配和統一，并將工作按階段進行分解推進實施，確保研制工作順利進展、研制過程受控。

二是型號風險迭代式管理。研制型號的風險識別與控制貫穿型號全周期，是一個不斷深入，迭代更新的動態過程（見圖4）。按照風險識別、分析、控制、評估的方法對方案、初樣、試樣等不同階段重點風險項目進行識別，并通過不斷迭代，消除和控制風險；同時針對發射場的工作，識別風險，制定控制措施，確保型號首飛風險可控。

圖4 風險迭代式管理工作流程

三是首飛保成功的專題策劃與實施。在進入型號首飛前的關鍵沖刺階段，以“飛行試驗零故障，總裝和發射場操作零反復，試驗數據比對分析零遺漏”為目標開展首飛保成功的專題策劃，從系統風險和任務剖面的角度出發，從“人、機、料、法、環、測”各環節進一步識別薄弱環節，開展專題策劃并組織實施，保障產品質量、保障首飛資源，保證首飛成功。

四是建立第三方的獨立評估機制。建立以第三方專家為主的專家隊伍開展火箭首飛前的獨立評估。圍繞型號首飛任務成功的目標要求，在型號已開展工作的基礎上，通過專家經驗識別影響任務成敗的重點風險項目，分析和評估重點風險項目在設計、試驗、生產和過程控制等方面存在的薄弱環節，提出防控措施與建議，為確保首飛成功提供決策支持。

3.新方法、新手段助力保成功

通過數字化手段，以流程驅動和智能分析代替傳統的方式，實現產品驗收和發射場工作質量確認制等新的質量管理理念和方法在型號上應用。建成“前方指揮測試和操作、后方數據判讀和分析”的運載火箭型號全新測發模式，提升工作質量與效率。

一是建設數據包管理系統，實施產品驗收在線確認（見圖5）。產品數據包管理系統通過“數據包策劃—數據采集—數據管理—數據應用”的業務流程，實現了對產品全生命周期數據的采集、存儲、管理、監控和利用，采用信息化手段實現產品研制質量信息結構化在線提交確認，支撐型號在線產品保證的實現，提升了總體對型號產品各級供應鏈質量的管控能力，落實中國航天科技集團有限公司提出的“產品驗收由會議驗收向產品結果確認”的研制模式優化升級。

圖5 產品數據包管理系統框架

二是建設發射場數字化管理系統，推進發射場工作質量確認制。運載火箭發射場數字化管理系統（見圖6）主要依據發射場工序手冊、發射場質量管理流程、質量確認制要求以及型號研制過程各項規定，通過泛化發射場規程、精準策劃崗位實施工作與質量確認工作、自動編排調度資源、數據聯合追溯，全面實現型號試驗過程中各階段工作的數字化轉型，實現數字化背景下運載火箭發射場全流程、全要素的質量管理。

圖6 運載火箭數字化管理系統框架圖

三是建設遠程測發支持系統，建立運載火箭測發新模式。為提高運載火箭型號發射隊伍人力資源利用效率，緩解高密度發射任務和科研生產的矛盾，在充分參考國內外宇航型號組織經驗的基礎上，結合運載火箭測發現狀的特點，建設遠程測發支持系統，建立運載火箭專職測發隊伍，形成了前后方協作、后方支持前方的遠程測試與支持的運載火箭新測發模式，與以往的按發射任務需求臨時組建發射試驗隊相比，“遠程測發+專職測試”的發射隊伍崗位精簡，工作高效。

四、實施效果

圍繞兩個“一切”，實施運載火箭保成功管理措施，上海航天技術研究院在2020 年圓滿完成了創歷史新高的17 次運載火箭發射任務，2021 年創造了1 周3 次發射的新記錄，全年的任務量預計達到28 次發射，同時多型號并行研制，踐行了航天科技集團高質量保證成功、高效率完成任務的要求，為高效益推動航天強國建設和國防建設奠定基礎。

一是探索形成運載火箭精準化保成功工作模式。逐步形成了運載火箭保成功的管理模式，通過隊伍、體系、思想建設提供組織保障；通過在役型號和研制型號差異化管控措施，做好過程控制精細化管理，確保產品質量和風險可控；通過新質量管理方法研究、數字化等新手段、新技術的應用，持續改進，打造數字火箭、智能火箭，進一步提升保成功能力。

二是提升過程控制精細化、提高工作效率。通過在役型號和研制型號精準化的保成功管控措施，研制隊伍更能夠聚焦風險、聚焦產品、聚焦細節，產品驗收質量確認制形成了52 項通用表單，108 項記錄表單；發射場工作質量確認制形成了206 項質量記錄和表單，對全箭130 個關鍵參數、11 個極性項目、182 項防差錯操作等進行了確認，過程控制精細化程度進一步提升。輔助以數字化的手段，使得在役型號在發射場的有效工作時間由最初的33 天縮短至13 天，進場人員配置從100 余人精簡至75 人，有力支撐了高質量保證成功、高效率完成任務的目標。

三是提升研制能力和技術發展牽引能力。型號項目辦公室全要素、全周期管理模式、“四師”隊伍的建設模式、研制人員從在役型號再到研制型號遞進式的培養模式，體現了領域注重專業的人做專業的事，讓資源回歸基礎、回歸專業、回歸管理，有效提升了研制隊伍能力。同時，技術發展牽引能力顯著提升，末子級應用、可重復使用運載技術等一批前沿項目獲得用戶的支持，為運載火箭領域后續發展奠定了基礎。

面對當前高強密度研制和發射任務需求，為了提高研制質量和效率，筆者提出了運載火箭精準化保成功的管理模式，通過隊伍、體系、思想等方面的保成功建設，在役型號與研制型號差異化的質量管控措施，以及質量管理新方法、新理念和數字化新手段、新技術應用，提升運載火箭保成功能力。實踐證明，該模式推動了型號研制質量理念和方法的創新，牽引了新技術的發展，提高了工作質量和效率，取得了良好的效果，在高強密度研制和發射任務形勢下有力支撐運載火箭 “高質量、零缺陷、發發成功”的目標實現。▲