单机产品化与分系统的解耦和联动实践_李献斌.pdf

2022年第12期83航天工业管理Research and Practice of Single-unit/Module Productization单机级/模块产品化研究与实践单机产品化与分系统的解耦和联动实践李献斌、宋晓慧、顾正成/北京控制工程研究所摘 要：本文根据北京控制工程研究所在单机产品化工作的实践，分别从产品化业务机制和产品化保障机制2个方面介绍了单机产品化工作与型号的解耦与联动方式。产品化业务机制包括产品规划、产品立项、产品设计、产品验证、产品生产、产品验收和产品改进；产品化保障机制包括产品化队伍、通用研制流程和通用文件体系。关键词：单机；产品化；解耦；联动根据中国航天科技集团有限公司新时期产品化工作要求，要推动科研生产模式从型号驱动向型号与产品驱动并重转变，建立型号与产品双驱动的科研生产新模式。北京控制工程研究所深入落实航天科技集团要求，在单机产品化工作方面取得了一定的成效，被航天科技集团选为产品化工作示范单位之一。由于各所/厂的业务特点存在差异，一家的产品化模式在另一家往往出现“水土不服”的情况，难以借鉴应用。研究所的业务特点是既有单机产品，又有分系统，这对单机产品化工作起到了一定的便利，但其他单机产品所/厂往往不具备此条件。因此，本文根据研究所在单机产品化工作的实践，分别从产品化业务机制和产品化保障机制 2 个方面，阐述单机产品化工作与型号的联动方式，具有更好的可借鉴性。一、工作与实践1单机产品化工作框架研究所面向单机产品的全生命周期，从业务机制和保障机制两个方面，构建了单机产品化工作框架如图 1 所示。2产品化业务机制（1）产品规划工作目标：通过系列化的产品规划，强化产品通用性；通过柔性可配置的产品架构规划，强化模块复用水平，通过产品生命周期规划促进产品有序开发。工作内容：各类产品定期主动开展产品规划工作，编制 XX类产品规划报告。开展产品需求分析、市场竞争分析和技术发展分析，覆盖已立项需求、论证中需求和潜在需求。开展产品级规划、模块级规划和技术级规划，覆盖短期、中期和远期发展。输出单机产品型谱、通用模块型谱和支撑技术型谱。明确产品开发计划、模块开发计划和技术开发计划，覆盖新研、升级换代和退出。联动方式：开展单机产品规划工作时，需重点关注分系统规划和具体型号需求，尽可能提前获取需求。邀请分系统部门和型号副总师参与单机产品规划报告评审，使产品规划得到分系统型号认可。（2）产品立项工作目标：在型号产品选用和新研单机产品立项之时，由所长牵头开展组织级管控，兼顾型号需求和产品化要求，压缩产品规格，从源头强化产品通用性。2022年第12期84航天工业管理Research and Practice of Single-unit/Module Productization单机级/模块产品化研究与实践工作内容：分系统层面，新立项型号结合型号策划报告对型号个性化需求进行必要性分析，主推“优选”产品，选用“限选”产品应开展论证，原则上禁止选用“停产”产品。单机层面，建立新研单机立项申请管控流程，在产品实现策划报告评审后提交新研单机立项申请表，重点审查需求分析、复用资产应用、成本、市场等方面，审批通过后方可开展产品开发工作。联动方式：分系统型号和单机产品化队伍同时参与，定期开展单机产品状态审定（优选、限选和停产）。在型号策划报告评审会前，相关型号应征求和协调相关产品总工和单机部门的意见，针对存在分歧的内容，应纳入型号策划报告中提交评审。新研单机立项申请表需由产品总工和型号副总师进行会签。（3）产品设计工作目标：实施面向产品全周期的产品设计（DFx），如图 2所示，在传统关注功能和性能的基础上，统筹考虑后续生产、市场和应用等各环节的需求，依托集成产品开发团队，通过多专业协同设计和上下游并行设计，实现一次设计到位。工作内容：在产品架构规划的基础上，统筹考虑目前需求并兼顾后续需求变化，针对内外接口、通用模块、可配置模块和定制模块开展柔性可配置设计，提升产品对后续差异需求的适应能力。强化对支撑技术、通用模块和知识要素等复用资产的应用，将相关要求融入设计报告模板和评审要求中。在设计阶段充分考虑下游工程化需求，开展设计、工艺和测试团队协同，通过设计报告和图纸集中审查，降低制造、装配和验证等环节的生产难度，降低生产环节成本。开展面向成本的设计（DFC），从源头降低产品成本。联动方式：分系统部门从型号维度提出任务书，并参与单机产品的设计评审。产品总工牵头开展产品设计工作，统筹考虑多用户需求和产品化要求，按照通用产品开展产品设计，建立通用的产品规范。（4）产品验证工作目标：在新研单机产品开发过程中，兼顾牵引型号和其他应用型号的需求（包括潜在需求），统筹策划试验项目，兼顾验证充分性和验证效益。通过开展研制试验，摸透产品特性，改进薄弱环节，降低整机鉴定试验的颠覆性风险。通过开展整机鉴定试验，确保产品具有足够的裕度。工作内容：在开展研制试验时，应聚焦于技术风险，优先开展模块级研制试验，低风险部分可适当简化。相对于整机产品，模块成本低，可以开展多子样验证，有助于规避整机小子样验证的风险；通过多模块并行开展验图1 单机产品化工作框架产品规划产品立顶产品设计产品验证产品生产产品验收产品改进产品化队伍保障机制通用研制流程通用文件体系评价体系2022年第12期85航天工业管理Research and Practice of Single-unit/Module Productization单机级/模块产品化研究与实践证，可实现快速迭代改进。在开展整机鉴定试验时，验证工况应齐全，覆盖 AIT 和在轨实际使用模式、在轨力和热等工况。验证应横向到边，对于各层级的参数边界开展分析或验证工作，有助于规避小子样验证的风险。验证应纵向到底，试验量级应有必要的裕度，可靠性寿命应满足要求。联动方式：研制试验以产品自主策划为主，并征求分系统型号意见。整机鉴定试验由分系统型号提出正式要求，产品根据需要进行补充。单机产品设计师应与分系统型号设计师进行充分沟通，单机产品设计师应了解产品在系统中的安装位置、舱内环境、工作模式和特殊工况等，分系统型号应了解单机产品的特性、故障模式和能力边界等，避免出现单机产品验证不充分和系统使用不当的问题。（5）产品生产工作目标：针对通用产品，在生产环节实现去型号化，提升生产效率。工作内容：以通用产品和通用模块(CBB)为基础，将型号订单与滚动组批生产解耦，构建多层级组批生产机制。归并各型号需求，同款整机滚动生产；归并各产品需求，同款模块滚动生产；归并各模块需求，同款元器件滚动采购。按照客户需求和预测信息制定产品生产计划，保证供需平衡，避免过多和过早的生产。定期对库存数据进行分析，分析滞留库存原因、风险，制定消减计划和奖惩措施，提升库存周转率，降低库存成本。联动方式：分系统型号根据各型号需求提出订单，由计划管理部门负责，借助信息化工具汇总型号订单，按照单机产品维度进行订单组批，形成单机产品的批产任务并下发至单机研制和相关生产部门。（6）产品验收工作目标：基于产品滚动组批产开展产品的组批验收，提升验收工作效率并解决与型号交付之间的衔接问题。工作内容：建立产品与型号两级验收机制，分为入库验收与交付验收。入库验收与滚动生产相对应，实现组批验收。在产品组批生产完成后，按照标准化的入库验收程序全面审核单机产品指标实现情况、过程记录和交付物的正确性等，进入产品库成为货架产品。产品证明书封面按通用产品编号进行标识，预留型号标识位置。交付验收与型号项对应，分系统型号从产品库中提取单机产品及产品数据包，验收完成后对产品实物进行标识替换和软件参数固化，在产品证明书封面补充型号标识，从而转换为型号产品。联动方式：入库验收按组批方式开展，由产品总工牵头，分系统型号不介入。交付验收按型号开展，由型号队伍对产品进行验收。（7）产品改进工作目标：以薄弱环节治理为抓手，形成常态化识别和治理机制，推动产品改进工作，持续提升产品可靠性和成熟度。工作内容：通过产品状态评估、型号用户反馈和质量问题归零等途径，全面识别产品薄弱环产品设计用户需求DFx：P、M、A、V、C、RManufacture：MAssembly：AVerification：V Cost：CReliability：R产品制造产品装配产品验证市场成本应用可靠性Performance：P产品性能图2 面向全周期的产品设计(DFx)2022年第12期86航天工业管理Research and Practice of Single-unit/Module Productization单机级/模块产品化研究与实践节。其中研制状态评估工作是为解决老产品状态衰减的问题。针对正样通用产品，从产品状态、生产线、在轨应用等 3 个方面按年度定期开展评估，将原来依靠问题驱动方式转变为主动、有计划、系统性的组织驱动方式，查找薄弱环节，提前发现隐患，提高产品状态稳定性。所级建立薄弱环节清单和薄弱环节例会等管控机制，实现工作常态化开展。明确薄弱环节治理流程，设立方案、总结和闭环应用等关键管控环节，强化工作开展的规范性。联动方式：产品总工程师牵头开展各项薄弱环节治理工作，方案和总结评审要求分系统型号副总师和设计师等人员参加。定期征求型号副总师的意见，作为产品薄弱环节识别的重要来源。3产品化保障机制一是产品化队伍。针对单机产品，按照去型号化原则，构建了全面的产品化岗位体系，单机层级不再按型号设立岗位。单机级产品化队伍的核心岗位包括产品总工、产品设计师、支撑技术设计师、工艺师、测试师、产保工程师、产品质量师、计划管理员。每个单机产品岗位均有明确的晋升通道和考核激励机制，为产品研制人员提供了良好的发展通道。其中针对产品总工的岗位，参照型号副总师的岗位体系，针对典型通用的产品，按产品类型设置产品总工，隶属总师办公室，与型号副总师同级别、同待遇、同考核。产品总工程师是产品化研制队伍的带头人，牵头开展产品规划、产品立项、产品设计、产品验证、产品生产和产品升级等工作，对产品研制的技术、进度、质量负总责。针对具体新研单机，在产品开发之初，由产品总工牵头从产品化队伍中选择合适人选成立开发团队，明确团队成员和职责。由产品开发团队负责与分系统型号队伍进行对接。常见的对接方式包括产品总工与分系统型号副总师之间对接、单机设计师与分系统型号设计师之间的对接等。二是通用研制流程。研究所制定了单机产品的通用研制流程，明确了产品研制阶段划分和各个阶段的工作项目和评审点等，单机产品研制流程总览见图3。通过产品化管理要求嵌入通用研制流程，确保产品化工作常态化开展和流程驱动落地。单机产品的阶段与分系统型号部分解耦，即单机产品的阶段可以快于分系统型号阶段。三是通用文件体系。组织层级建立通用产品文件模板体系，将通用研制流程与产品化制度等相关要求嵌入文件模板中。针对新研单机产品管控文件的编制和评审，实现产品化要求落地，原则上各型号均采纳该文件模板体系，不再提出新的文件模板要求。二、实践效果及后续思路研究所通过深入实施产品化工作，形成了 1 套产品化保障机制和 1 套产品化研制业务机制，实现了单机产品化与分系统型号的解耦和联动。在实践过程中解决了一些突出问题，例如：通过开展产品规划工作实现了单机产品的自主规划，通过制定通用研制流程规范了产品化开发方式，通过薄弱环节治理工作实现了产品的持续改进。研究所在员工数量基本稳定的情况下，产品交付数量从 2010 年的 800 余套增长至 2021 年的近 3800 套，增长了 4.7 倍；产品质量问题发生率下降一个数量级，并保持在低位运行；全员劳动生产率从 2010 年的 20.7 万元/人年增长至 2021 年的 88.6 万元/人年，增长了 4.3 倍。研究所在产品化工作方面虽然取得了一定的成果，但仍然存在一些不足。在业务机制方面，需进一步加强单机研制队伍和系统研制队伍的联动，使单机研制队伍更了解产品在系统中的应用方式，从而强化地面验证的充分性；使系统研制队伍更深入了解单机产品的特性，从而优化产品使用策略，提升产品在轨运行稳定性。在保障机制方面，针对产品化工作的量化评价存在不足，目前正在探索建立一套产品化评价指标体系，以更全面和客观的评估产品化工作效果，识别工作短板和开展工作改进，并通过量化评价提升各层级开展产品化工作的主动性和积极性。后续，研究所将进一步完善单机产品化工作模式，在更好地满足各型号需求的同时，将单机产品化工作做得更深更实。2022年第12期87航天工业管理Research and Practice of Single-unit/Module Productization单机级/模块产品化研究与实践图3 单机产品研制流程总览图初样开发阶段（C）策划阶段阶段重点对关键技术攻关情况进行评估，技术突破后纳入共享技术货架开展开发队伍、研制流程、关键质量点、里程碑节点、资源保障等全周期策划M10研制试验总结M8研制试验方案M6模样研制总结M4关键技术验证方案M2产品实现策划根据关键技术分析的结果，制定验证方案，将仿真与试验相结合M9研制试验M5关键技术验证评估研制试验的充分性和有效性，确认改进措施的闭环情况明确研制试验项目和试验流程等，分层级策划研制试验迭代改进初样鉴定阶段(CJ)M14初样阶段研制总结M12鉴定试验方案M13鉴定试验对鉴定试验和研制试验、过程质量控制、技术风险等进行全面总结明确试验矩阵和相关试验要求，及试验流程、进度计划和保障要求方案设计、关键技术验证初样设计、研制试验需求统筹、全周期策划鉴定试验M3方案设计M7初样设计模样阶段（M）开展支撑技术选用控制、初步开展关键技术分析、技术风险分析、新工艺和风险工艺识别产品负责人定期召开团队例会，产保人员关注质量与风险，过程数据应完整、可追溯识别研制试验过程中的薄弱环节和风险，确保得到改进和闭环按方案开展鉴定试验，严格质量管控，确保鉴定的规范性和充分性迭代改进M1需求统筹分析M11初样设计完善及鉴定件技术状态确认开展DFx并行设计，深入开展任务剖面及环境分析、技术风险分析、模块化设计开展功能需求分析，开展需求调研、分析和统筹完善产品设计，必要时再次开展任务剖面及环境分析、技术风险分析，确认鉴定件的状态正样阶段（Z）Q12正样生产过程监控及验收Q7研制试验过程监控Q6研制试验方案评审Q9试验方案评审Q10鉴定试验过程监控Q8研制试验总结、初样设计完善、鉴定件状态确认集同评审Q4关键技术验证过程管控Q2方案设计评审Q3关键技术验证方案评审M16正样产品生产按照生产基线开展生产，开展技术状态控制和现场质量控制正样研制M15正样设计状态确认开展正样设计复核复算，确认技术状态变更论证和验证情况Q13首飞产品在轨应用评估M17产品首飞评估在产品在轨首飞应用1年后开展，为设计改进和后续应用奠定基础Q11初样总结及正样设计集同评审Q5模样总结及初样设计集同评审Q1 产品实现策划集同评审并行开展：工艺攻关、工艺鉴定充分利用鉴定件开展摸底和拉偏等研制试验质量控制点工作项目目的工作 要点（责任编辑 朱天宜）