空間站任務應急發射流程設計及優化

孟慶豐，范婷霞，徐珊珊，皮崇鑫，朱錫川

空間站任務應急發射流程設計及優化

孟慶豐1，范婷霞2，徐珊珊1，皮崇鑫3，朱錫川1

（1. 中國運載火箭技術研究院，北京，100076；2. 國網冀北電力有限公司管理培訓中心，北京，102401；3. 首都航天機械有限公司，北京，100076）

空間站任務應急發射流程特點突出，約束條件嚴格，要求極高，通過分析流程的串行、并行、重疊、耦合關系，梳理出主任務、一級任務、二級任務，針對流程計劃要求，采取對原流程的再造，重新建立新的流程體系，將具體流程設計、崗位設置、任務銜接、質量管理的一體化設計，通過“一本通”式的崗位作業書和流程工作項目表推動流程的有序開展。實現了應急發射任務的精細化管理，解決了要求天數內實現發射的關鍵要求，切實提高了發射場工作效率，確保了工作質量，做到對工作流程、資源的精細化管理和配置，確保應急發射任務的可實施性。

應急發射；流程優化；一體化設計

0 引 言

中國載人空間站工程總體方案構想，是在綜合考慮載人航天和空間科學持續發展需要，以現有載人航天科研生產能力為基礎，以創新發展為目標，經過充分論證后開始實施的[1]。空間站工程實施以后，長期會有航天員在空間站駐留，為滿足航天員在軌應急救援的需求運載火箭采取“發射一發、備份一發”及“滾動備份”的發射模式，即第1次發射任務有兩發火箭同時進場，其中一發主份火箭用于執行飛船發射任務；另一發火箭總裝測試完成后用于應急救援發射任務。考慮到只有一個后端，兩發火箭的總裝測試為串行狀態，先測試備份火箭，完成一定測試工作后封存；隨后再測試主份火箭，最后進行發射。第2次發射任務只需一發火箭進場，并先測試該發新進場的火箭用于備份并封存，然后測試前一次發射任務進場的備份火箭執行正式發射任務。這樣，發射場始終至少有一發火箭處于備份狀態用于應急發射任務。

1 總體框架

CZ-2F火箭采用垂直總裝、垂直測試、垂直運輸的測試發射模式，地面測發控系統采用遠距離測試發控體制，地面設備布置采用“一點兩工位”配置方案，其中：一點為位于后端的遠距離測發控制中心，兩工位為位于前端的垂直總裝廠房測試工位和發射工位。后端設備1套，放置在遠距離測發樓，完成指揮、顯示和控制等功能，技術區測試與發射區測試共用一套后端設備；前端設備有2套，分別放置在技術區測試工位和發射工位地下設備間，執行具體的配電與測試等任務。

傳統的發射場工作流程以串行開展為主，以保障圓滿成功為目標，以質量評審為節點，以減少發射場人員需求為主要約束條件。載人火箭的單發發射場全部流程共37天左右，應急救援狀態設置流程約為17天，當航天員返回地面應急救援任務完成后轉為后續正式流程還需要23天左右。應急救援任務是在非正常狀態下，保證航天員生命安全的最后手段。各研制單位要在工程總體和型號的統一領導下，體現組織上的支持，不惜一切代價按時完成任務。當接到應急救援任務后，應急救援工作流程要求的天數是固定，并在最短時間完成全部工作。需要根據任務時間需求開展精細化設計及流程優化。

2 流程設計及優化方法

流程是為達到特定的價值目標而由不同的人分別共同完成的一系列活動。流程管理是一種以規范化構造端到端的業務流程為中心，以持續性提高組織業務績效為目的的系統化方法。流程管理與質量體系、安全體系、內控系統和卓越績效管理互不沖突，可以相互支撐、相互實現。利用精益六西格瑪的方法對流程管理過程就行描述可以分為5個階段，即流程定義、流程績效測量、流程分析、流程改善和流程監控[2]。針對應急發射流程，流程定義可以明確同時根據應急發射流程要求增加相應的約束條件，流程績效測量通過對正常流程下的統計開展，流程分析通過流程樹進行梳理，流程改善通過流程優化再造可以實現，流程監控無法實際開展，通過流程演練來模擬實際流程實現。

2.1 流程定義

針對兼具應急發射值班的特殊需求，需要將工作開展到不可逆工作之前，即飛船加注前、電池活化前、火箭加注前。火箭系統需在短時間內從待命狀態轉到發射狀態，針對應急救援任務飛船不載人特點，為實現快速發射，相對于正常載人狀態工作流程，測試項目進行適當簡化。在2016年發射神舟飛船時火箭發射場流程的基礎上，先僅按單次任務考慮，通過取消裝箭運輸產品的發射場單元測試、取消第5次總檢查等優化措施，流程優化了3～4天。

應急發射測試設計及優化必須關注測試銜接、創新總裝、測試流程及創新工作程序確保工作質量也必須在應急發射流程上得到有效解決，因此精益求精、準確無誤的流程設計，工作細化、管理細化、嚴格控制偏差的流程優化。

2.2 流程約束條件

a）因應急救援任務需要連續作戰，不分晝夜，工作現場不間斷開展工作，現要求工作時間原則如下：各單位按每人每班工作不超過8 h，最長工作時間不超過12 h，兩次上崗間隔休息時間原則上必須進行充分休息，安排參加應急救援任務。

b）每項工作開始前后必須召開班前會和班后會，由技術協調小組組長或副組長主持，各系統一、二崗指揮、調度及質量等相關人員參加。班前會上要對將開展的工作進行通報和布置；班后會上要對工作進行小結，提出需協調的問題并交接后續工作內容；將每項工作內容明示在公布欄上。

c）各系統要按相應應急救援操作要求開展工作，工作中如出現需協調或變更的內容必須通過系統指揮歸口報告技術協調小組負責人，經協調、確認后方可進行。

d）凡參加應急救援流程須經考核后方可上崗，必須做到崗位明確，編寫完成崗位作業指導書，職責明確。

e）工作過程中出現的異常現象及質量問題必須及時上報，系統指揮向中隊長及試驗隊質量中隊進行匯報，由試驗隊質量中隊向試驗隊技術協調組及領導小組匯報。技術協調組組織人員進行現場分析、排故及質量問題歸零。

2.3 流程績效測量

在正常測過程中對不同子任務逐一進行工期和人數需求采樣，對子任務失敗率進行評估形成表1。

表1 采樣表格

Tab.1 Sampling Table

序號子任務名稱工期/h人數需求/個失敗率 1電纜網鋪設N1×0.5hn1*1個0.999 2火工品安裝N2×0.5hn2*1個0.9999 3吊具安裝N3×0.5hn3*1個1 …………… N…………

2.4 流程分析

應急救援任務包含個子任務，其中按流程細分為確定值，各個子任務的工期、人數需求、保障條件相對確定，可用一定的概率分布描述。子任務之間存在著串行、并行、重疊、耦合等關系。子任務在執行過程中存在一定的失敗率，若子任務失敗，則將引發自循環、返工或緊后子任務的開始執行，并且某些前后子任務可能會重疊執行，直至子任務成功完成，繼續開展后續子任務。

分解應急救援工作流程，形成主線任務即工作準備人員集結、產品測試總裝、加注發射3個部分，根據現場場地、任務間串行、并行、重疊、耦合關系，細化主任務將第1批人員集結、第2批人員集結、整流罩合罩流程、火箭箭體測試流程、逃逸塔總裝流程、轉運、加注等作為一級子任務，繼而繼續細化一級子任務形成個二級子任務。對每個二級子任務詳細制定崗位作業指導書，編制工作項目列表，確定每個流程與其他流程的相互關系。以工期最短、失敗率最低、人數需求最少為目標，優化應急救援任務流程[3]。

2.5 流程改善

正常發射場工作流程在應急發射狀態下存在流程架構設計和具體流程設計兩方面問題。流程架構設計問題主要是指流程間的銜接不舒暢，發射場質量管理部門流程系統性差，通過提高質量管理的針對性和有效性，將現有評審程序和流程由專家會議評審轉變為質量過程確認，結合產品特點將設計要素、質量要素納入流程進行落實，明確落實時機、落實人員和落實方法。根據應急發射流程工作流程和工作項目，通過信息化手段采用表格化形式開展質量過程確認，做到“日清日結、項清項結”。落實責任制，按照各系統對各崗位、各中隊對各系統、發射隊對各中隊逐級檢查確認，強化各崗位、各級質量職責的落實。具體流程設計問題通過細化各項任務進行流程再造解決。

為確保規定時間流程實現，以“一二崗協同、多專業并行”的方法組織流程設計。把整流罩總裝及合罩的工作時間作為主要約束條件，將正常流程下在技術區完成的船罩組合體、逃逸塔與火箭對接調整到發射區進行，將發射區進行的功能檢查、總檢查、全系統氣檢調整到技術區進行，并提前進行火箭轉場。這樣使流程大量并行，流程時間大幅縮短，應急流程如圖1所示。

圖1 應急救援工作流程

為提高流程效率詳細梳理管理流程及測試流程工作項目，盡可能提高工作效率減少保障條件需求。通過分兩批進場，使發射場工作提前十幾個小時開展，保障條件需求大幅下降。

應急發射隊集結：從接到應急救援命令到應急發射隊進場時間為2天，第1批應急救援試驗隊員一天內完成集結，專機到達機場，專車到達測試場地開展整流罩總裝相關工作；第2批應急救援試驗隊員具體工作包含試驗隊員集結、保障條件布置，專機到達機場，專車到達測試場地，人員就位；工作項目如表2所示。

表2 48h工作項目表

Tab.2 48 Hour Work Item List

序號項目工作時間/h累計時間/h崗位 1應急救援發射指揮調度組到達工作崗位X1X1調度 2通知全體試驗隊員集結地點及時間X2(X1+X2)調度 3布置集結人員接送車輛X3(X1+X2+X3)調度 4聯系基地開展準備工作布置后勤保障工作X4(X1+…+X4)調度 5安排人員住宿X5(X1+…+X5)調度

續表2

序號項目工作時間/h累計時間/h崗位 6組織第1批進場應急救援試驗隊隊員集結X6(X1+…+X6)調度 7組織完成試驗隊設備、辦公用品、技安用品等物資準備X7(X1+…+X7)調度 8應急救援發射工作布置及動員會X8(X1+…+X8)調度 9組織隊員機場集結待命、設備及物資登機X9(X1+…+X9)調度 10組織隊員登機到達目的地機場X10(X1+…+X10)調度 11組織隊員乘車到達基地X11(X1+…+X11)調度 12組織隊員到達工作崗位完成工作準備X1248調度

注：為某一項工作的具體時間

從接到應急救援命令到船罩組合體具備轉場條件時間為4天，具體工作包含飛船準備、飛船加注；扣罩準備、扣罩、支撐機構調整；火箭需4天時間內完成在廠房慣組上箭、箭體轉場，及在發射區的總檢查測試、防松防熱處理等工作，具備與船罩組合體在發射區對接的條件；接下來的2天時間內，完成船罩組合體轉發射區，與箭體對接；逃逸塔轉發射區，與組合體對接；船箭組合體測試；火箭加注、發射等工作。

通過編寫崗位作業書，將面向崗位的通用要求、專用要求、進度要求和質量管理要求凝練歸集成為“一本通”式的崗位作業書[4]和工作項目表；用于指導崗位人員在開展某一項具體的基本工作時所使用。通過數字化手段推動流程開展。流程工作項目如表3所示。

表31～2小時工作項目表

Tab.3 T1 ～ T2 Hour Work Item Table

時間軸工作內容工作時間累計工作時間所需崗位人數定位 T1整流罩及其地面設備外觀檢查22地面發射支持系統綜合1XX廠房 T1整流罩及其地面設備外觀檢查22吊裝輔助設備1XX廠房 T1整流罩及其地面設備外觀檢查22結構總體1XX廠房 T1整流罩及其地面設備外觀檢查、整流罩清潔22逃逸整流罩結構1XX廠房 T1整流罩及其地面設備外觀檢查、整流罩清潔22整流罩總裝5XX廠房 T1整流罩及其地面設備外觀檢查、整流罩清潔22船罩總裝檢驗1XX廠房 T1整流罩及其地面設備外觀檢查、整流罩清潔22整流罩總裝工藝1XX廠房 T2整流罩及其地面設備外觀檢查68地面發射支持系統綜合1XX廠房 T2整流罩及其地面設備外觀檢查68吊裝輔助設備1XX廠房 T2XXXXX22吊裝輔助設備1人員更換XX廠房

注：工作時間為某一項工作完成需要的時間（例如：工作時間為2h），累計工作時間為某一崗位工作人員累計工作時間（例如：吊裝輔助設備為三班倒崗位需要累計工作時間達8h進行更換，崗位人員更換后累計工作時間重置為0；地面發射支持系統綜合為兩班倒崗位需要需要累計工作時間達半天進行更換，崗位人員更換后累計工作時間重置為0）所需崗位為型號精細化管理所列舉的標準崗位名稱；人數為開展某一工作所需要的人員數量；定位為某一崗位開展工作內容時所在位置

3 優化流程演練

各系統根據應急救援實施方案制定演練大綱，盡量使演練接近實際工況。部分采用模擬操作，嚴格按照實施方案和細則對產品進行模擬操作計算出所需時間和人員需求。各系統通過數字化信息協同平臺做好試驗數據的記錄、收集、整理和判讀工作，便于評估。

應急火箭系統發射隊組建集結完到達到工作崗位為2天時間，其中第1批應急救援試驗隊工作人員一天內到達工作崗位，第2批應急救援試驗隊工作人員兩天內到工作崗位。車輛安排清單、住宿安排清單、制定崗位人員名單分別如表4至表6所示。

表4 車輛安排清單

Tab.4 Vehicle Arrangement List

序號車輛類型座位數車牌號行程電話 1大轎車48XXXXXXXXX 2中轎15XXXXXXXXX 3商務車7XXXXXXXXX 5SUV越野5XXXXXXXXX

表5 崗位人員名單

Tab.5 List of Post Personnel

崗位名稱崗位代號姓名所屬分系統所屬單位 總指揮XXXXXX隊部XXX 指揮調度XXXXXX隊部XXX 結構總體XXXXXX總體XXX 地面總體XXXXXX總體XXX 吊裝輔助設備XXXXXX發射支持系統XXX 總裝調度XXXXXX箭體結構系統XXX 整流罩總裝工藝XXXXXX箭體結構系統XXX 整流罩總裝XXXXXX箭體結構系統XXX

表6 人員住宿清單

Tab.6 Personnel Accommodation List

序號姓名性別房間號身份證號電話 1XXXXXXXXXXXXXXX

通過桌面推演保障能力可以滿足人員集結要求。

應急測試發射流程凈工作時間不足一周，工作包括：火箭轉運至發射區和發射區火箭測試及加注準備，與飛船總裝及加注工作并行，不占測試發射主流程；載人飛船總裝和測試，載人飛船加注扣罩（模擬加注），發射區測試發射（模擬發射）；發射區測試發射，主要工作包括：船罩組合體轉運至發射區，吊裝對接；飛船電池安裝；火箭飛船功能檢查匹配；發射前狀態準備；火箭加注前狀態設置及火箭加注（模擬加注）；倒計時準備及發射（模擬發射）。

當發生不影響主線流程的故障，發生故障的系統及時處置、重新進入演練。

按照工作項目統計子任務時間，如表7所示。

表7 工作項目時間統計表

Tab.7 Work Item Time Statistics

序號工作項目時間/h崗位人數 1電纜網鋪設2儀器電纜安裝總體1 電纜網鋪設2整流罩總裝6 電纜網鋪設2整流罩工藝1 2火工品安裝2結構總體1 火工品安裝2整流罩總裝6 火工品安裝2整流罩工藝1 ……………

在使用“一本通”式的崗位作業書和現場質量確認下，根據演練統計的流程時間，改善后的流程設計可以滿足規定要求的應急發射流程。

4 流程優化評估

根據目前已經獲得兩次流程測試時間統計及系統的桌面推演結果對流程優化效果進行評估。

4.1 優點

整流罩工作的關鍵短線工作人員提前集結近一天時間集結開展工作，整流罩總裝合罩流程中人員在完成一個整天后可以獲得一個整天的休息周期，再進行半天工作可以獲得半天休息周期；逃逸塔總裝流程及箭體測試流程中每進行半天工作就可以獲得半天休息周期；直到船罩組合體、逃逸塔與箭體對接。改善后流程與原流程對比見表8。

表8 改善后流程與原流程對比

Tab.8 Comparison Between the Improved Process and the Original Process

原流程改善后流程 人數350人210人 工人休息時間連續七天三班倒最長一個整天三班倒 設計休息時間連續五天兩班倒最長一個整天兩班倒

集結資源保障需求下降30%，發射場工作資源保障下降40%。

4.2 不 足

在整流罩總裝流程、逃逸塔總裝流程出現同時需要吊具安裝崗情況，導致吊具安裝崗增加，根據吊具安裝的總工作時間及需求分布，后續可以繼續優化流程減少該崗位需求。

在發射區電氣系統測試流程中電氣總體崗需要連續工作約兩天完成最后的測發工作，其他電氣測試相關崗位需連續工作一天以上，發射前工作壓力較大，需增加部分電氣相關崗位，在最后的發射流程中實現三班倒確保工作人員精力充沛。

在演練工程中，人員集結采用桌面推演形式完成，不能完全真實地反映實際情況，風險處置方案尚未完善。

在演練工程中，產品點膠、火工品安裝、蓄電池活化、推進劑加注、充氣等不可逆工作未實際操作，火工品采用連接件代替，蓄電池采用鋰電池代替，未能完全真實反映實際情況，取得流程時間統計需根據置信度增加時間余量。

5 結 論

通過應急發射流程的改善設計和流程優化實現流程框架、具體流程設計、崗位設置、任務銜接、質量管理的一體化設計，制定了電子化流轉的系統組織實施方案，對任一時間任何崗位都有明確的工作要求、質量要求、進度要求和開展工作所需的保障條件。

通過對流程的優化組合，形成了由主任務、一級子任務、二級子任務構成的精細化流程，同時與信息化設備結合，以“一本通”式的崗位作業書指導生產過程的具體環節，實現流程的落地實施和信息反饋[3]。以流程再造作為流程優化的主要對象，以信息化手段減少流程銜接為主要著力點，最終重新構建應急發射流程。

通過對應急發射流程設計及優化，依據實際取得的流程時間統計，在充分考慮容錯情況下適當留取時間余量可以滿足規定的發射流程。通過合理安排工作節奏，調整子任務順序，優化崗位工作規范，細化崗位工作要求，深化流程質量管控、信息化流程進度管理，確保了一次就把事情做對、做好，切實提高了發射場工作效率、工作質量，有效降低流程中子任務的失敗率，確保時間余量充足。

通過桌面推演、演練、模擬演練等手段不斷發現問題并迭代改進，推動了應急發射流程進一步完善，實現了應急發射任務的精細化管理，解決了規定時間內實現發射的關鍵要求，做到對工作流程、資源的精細化管理和配置，具備了確保空間任務應急救援的能力。

[1] 周建平. 我國空間站工程總體構想[J]. 載人航天, 2013.19(2):1-10.

Zhou Jianping. Overall conception of space station project in China[J]. Manned Spaceflight, 2013, 19(2):1-10.

[2] 李莎莎. 基于流程管理思想的業務優化方法探討[J]. 民營科技, 2017(9): 119-120.

Li Shasha. Discussion on business optimization method based on process management idea[J]. Private Technology, 2017(9): 119-120.

[3] 張西林, 等. 多重不確定因素影響下的高端裝備研制任務流程優化[J].系統工程理論與實踐, 2019, 39(3): 725-734.

Zhang Xilin, et al. Task flow optimization of high-end equipment development under the influence of multiple uncertain factors[J]. System Engineering Theory and Practice, 2019, 39(3): 725-734.

[4] 李明華. 基于流程精細化再造的知識管理[J]. 企業管理, 2018(12): 52-54.

Li Minghua. Knowledge management based on process refinement and reengineering[J]. Enterprise Management, 2018(12): 52-54.

Design and Optimization of Process for Space Station MissionEmergency Launch

Meng Qing-feng1, Fan Ting-xia2, Xu Shan-shan1, Pi Chong-xin3, Zhu Xi-chuan1

(1. China Academy of Launch Vehicle Technology, Beijing, 100076; 2. Management Training Center of State Grid Jibei Electric Power Comany Limited, Beijing, 102401; 3. Capital Aerospace Machinery Co., Ltd., Beijing, 100076)

The space station mission emergency launch process has prominent characteristics, strict constraints and extremely high requirements. By analyzing the serial, parallel, overlapping, coupling relationship of the process, sort out the primary main task, primary task, secondary task, reengineer the team’s original process and re-establish a new process system according to the requirements of the process plan, integrate the specific process design, post setting, task connection, quality management, and promote the orderly development of the process through the “one-to-all” post operation book and process work item table. The refined management of the emergency launch task is realized, the key requirements of mast launch are solved, the work efficiency of the launch site is effectively improved, the work quality is ensured, the work flow, resources of the team are finely managed and configured, and the enforceability of the emergency launch task is ensured.

emergency launch; process optimization; integrated design

2097-1974(2023)01-0140-06

10.7654/j.issn.2097-1974.20230128

F273.1

A

2021-12-13；

2022-01-05

孟慶豐（1986-），男，高級工程師，主要研究方向為項目管理。

范婷霞（1989-），女，高級講師，主要研究方向為企業管理。

徐珊珊（1985-），女，高級工程師，主要研究方向為項目管理。

皮崇鑫（1984-），男，工程師，主要研究方向為總裝技術。

朱錫川（1986-），男，工程師，主要研究方向為項目管理。