關于新一代載人運載火箭箭體結構產品研制生產模式的思考

周銘銳、郭葳、劉觀日、程大林、劉長志 ／中國運載火箭技術研究院

新一代載人運載火箭承擔著載人登月的神圣使命，計劃不容有失。箭體結構與火箭構型尺寸直接相關，新一代載人運載火箭尺寸遠遠大于我國現有火箭，貯箱、殼段等結構產品均需要重新研制。按照傳統火箭研制流程，方案設計后出圖需要數月，即制造單位必須至少等待很久才能開展各種工裝設計，才能開始采購原材料；根據制造單位對工裝研制規模、數量和制造周期的估計，需數月左右才能完成工裝及原材料配套；隨后的產品投產、完成首件產品靜力試驗，還需要數月時間，大大制約型號的研制周期。

通過計劃倒排，提前識別新工藝新技術新狀態帶來的技術難度大以及整體研制計劃剛性強兩大風險。針對上述風險，提出了相應解決措施，做好提前策劃，加強組織管理，考慮設計—工藝聯合、生產—試驗統籌、提前辨識技術、計劃風險等模式，確保滿足型號研制要求。

一、研制生產模式優化

在新一代載人運載火箭箭體結構系統研制生產過程中，研制團隊不僅需要做到與傳統火箭一樣從技術方案、產品配套以及試驗驗證等方面做好研制統籌工作，嚴控產品質量。同時，需要不斷優化研制流程和實施管理模式，處理好質量與進度、資源與周期之間的關系，實現研制效益最高效。

根據常規火箭箭體結構研制流程。只能在完成設計圖紙后由制造單位制定相應的工藝方案，在“設計優先，工藝跟隨”的過程中，技術方案由設計人員確定，而制造工藝的確定處在被動地位。由此可見，傳統設計和工藝研制流程與產品方案的確定存在矛盾，后續工裝設計制造將面臨較大的技術風險。

1.設計—工藝聯合

根據常規火箭箭體結構研制流程。只能在完成設計圖紙后由制造單位制定相應的工藝方案，在“設計優先，工藝跟隨”的過程中，技術方案由設計人員確定，而制造工藝的確定處在被動地位。由此可見，傳統設計和工藝研制流程與產品方案的確定存在矛盾，后續工裝設計制造將面臨較大的技術風險。

突破“設計優先，工藝跟隨”傳統串行模式在研制流程方面的局限，以工裝為例，箭體結構大型工裝是型號短線中最主要的環節，其研制工作能否順利進行和按時完成將對整個型號研制進展具有重大意義，將常規航天產品在研制階段設計下發產品圖紙后依據關鍵參數作為輸入條件方可進行工裝研制，前移至方案設計階段尚未開始時啟動，實施火箭結構方案和工裝設計同時進行，共同確定產品方案。圍繞實現火箭“高性能、高可靠、低成本”的共同目標而協同努力，以型號利益最大化為核心，確保產品可制造性，為大型工裝研制贏得時間。同時設計過程中簡化工藝路線，減少不同地域或廠家間的工序流轉，減少手工操作、人工抄錄、目視檢查等受人為因素影響大、量化控制程度低的操作和檢測項目。

通過設計、仿真、工藝、工裝、物資、檢驗、試驗等人員組建集中辦公團隊（IPT）并成立項目組（見圖1），開展集中辦公，完成產品設計、裝配仿真、工藝文件編制、工裝詳細設計、物資備料準備、檢驗方案設計，直至模型下廠。

圖1 IPT組織結構

同步開展產品的協同設計、工藝設計、制造工裝設計、物資備料、檢驗方案設計等工作，將不協調問題通過三維數字化的手段在IPT 的協同環境中提前發現并解決，將長周期項目如物資備料、大型工裝設計等提前在IPT 協同環境中開展，設計、工藝、試驗等各方充分交底，減少設計更改和設計反復，提高產品一次裝配成功率，將工裝納入IPT 工作，具備發圖即開鉚的條件。

2.生產—試驗統籌

箭體結構產品出圖—備料—生產涉及單位多、周期長，生產過程工序流轉復雜，成為制約型號研制周期的重要因素。另外，在以往型號靜力試驗過程中，存在著結構產品完成生產后因試驗工位占用無法立即開展試驗以及因未提前統籌，出現不同試驗均需使用同一產品，導致試驗只能串行開展，試驗工位出現空置等情況，降低了研制效率。

結構產品生產環節，辨識在備料、生產及試驗等環節中存在的進度及質量潛在風險，提前做好風險管控，明確了包括結構設計要求、結構圖紙下廠；物料需求和配送；零件齊套、部段生產，上架裝配及交付總裝等關鍵和重要節點。形成以關鍵和重要節點為計劃管控的核心節點，向上游要輸入，向下游交產品。型號從頂層梳理明確了箭體結構計劃管理的工作方法，與相關單位做好溝通和交流，將工作計劃細化、明確，并傳達研制鏈條各層級，重點抓短板、抓落實，確保每一層級工作的有效性，提高工作效率。在日常管控過程中，能夠及時發現問題，積極組織解決問題，提高計劃的掌控及時性和有效性，確保各環節工作質量。

試驗環節，以試驗工位及產品為抓手，本著提高效率、壓縮周期的原則，形成研制階段生產試驗全周期策劃，充分考慮同一工位下，不同試驗開展的先后次序，提前梳理同一產品在不同試驗間借用周轉流程，用于指導結構產品生產以及后續靜力試驗合理有序開展。

3.技術、計劃風險辨識

根據其他運載火箭研制經驗，研制階段地面大型試驗存在研制反復的風險。相比以往型號，新一代載人運載火箭研制周期大幅壓縮，目前由于研制周期緊張，根據首飛節點倒排的全周期研制計劃未考慮研制反復帶來的周期推遲，計劃剛性強、余量不足。從技術、進度兩方面，制定風險管控措施。

技術方面：充分借鑒以往型號研制經驗，在滿足可靠、輕量的基礎上，在結構方案設計中，充分繼承現有生產資源，采取模塊化設計理念，采用通用零件、組件設計，選用“貨架”產品，盡可能減少產品種類、數量，壓縮品種、規格；選用原材料要求低、成型制造難度低、整體周期短的結構設計。深入開展技術調研，借鑒國外大直徑貯箱立式焊接資料和前期重型運載火箭工藝貯箱立式焊接經驗，邀請國內行業專家學者進行交流研討和技術把關指導，集智攻關做好方案設計工作；充分利用模擬仿真技術，在方案分析和試驗驗證中加強仿真技術的應用，減少試驗驗證產品和驗證工況，開展制造工藝全流程虛擬仿真驗證，提前識別風險和問題，避免方案反復；重視產品化設計，盡量使同一個直徑級別的結構制造設備通用，盡可能選用經工程驗證的成熟技術，提升總體方案技術成熟度，確保首臺套裝備能用、好用。設計方案要保持一定強壯性，提高方案抗風險能力，同時加強專業和型號的結合，減少方案反復。

計劃進度方面：根據研制需要，編制研制階段網路計劃圖，實時跟進產品生產進展，調劑使用試驗產品，靈活面對研制試驗中的問題；原材料、元器件訂貨保持一定的余量，以應對緊急生產的需要。組織成立專項工作隊伍，周密策劃安排，采用例會推進機制及時識別風險點并進行預警，快速協調處理研制過程中出現的問題。

當前，研制團隊已經完成設計圖紙下廠，在此之前，通過設計—工藝—物料IPT 團隊識別出的工裝生產及主結構原材料備料均已提前啟動，部分物料已交付制造單位啟動零件生產，縮短了研制周期。另外，試驗工位在計劃明確初期已啟動改造，保證產品生產—試驗無縫銜接。針對提前辨識出的短線產品，研制團隊下沉到原材料廠家、工裝設備制造公司，加強調度，確保各項工作按計劃有序推進。

二、結束語

新一代載人運載火箭技術難度高，后續研制任務周期緊、任務重，技術風險、計劃風險仍然存在，管理工作依然艱巨，需要不斷對結構產品研制階段計劃進行細化，全面理順原材料、設計、工藝、生產、測試、大型試驗之間的邏輯關系，做到設計—工藝聯合、生產—試驗統籌，充分識別各項風險，將型號管理過程中的風險降到最低，確保各項工作策劃可按期推進實施，確保型號研制順利開展。