基于“VI-W-O”模型的...与产品双驱动产品化管理实践_张钊.pdf

2022年第12期25Exploration of Productization Management Mode产品化管理模式探索航天工业管理近年来，我国卫星产业稳步发展，业务量逐年攀升，竞争性采购的新形势和型号高强度研制、高密度发射成为新常态。2021 年，我国共进行 55次航天发射，比 2020 年增长 41%；发射 117 个航天器，比 2020 年增长 31%；发射次数居世界首位，发射载荷数和质量持续刷新记录。2022 年，我国全年发射次数维持新高1。面对良好的发展机遇和更为严峻的挑战，航天科技集团提出了高质量保证成功、高效率完成任务、高效益推动航天强国和国防建设的“三高”发展目标和将航天科技集团建设成为世界一流航天企业集团，推动航天强国建设、支撑世界一流军队建设的“双一流”发展战略。以系统工程方法为基础，航天科技集团经过不断创新、实践和完善，形成了航天型号产品开发的“V”模型（见图 1）。对用户和采购方的要基于“VI-W-O”模型的卫星型号与产品双驱动产品化管理实践摘 要：在卫星产业稳步发展、业务量逐年攀升、竞争加剧的新形势下，上海卫星工程研究所为实现中国航天科技集团有限公司“三高”和“双一流”发展战略目标，对卫星领域传统科研生产模式进行优化升级，建立基于航天科技集团“VI-W-O”系统工程模型的卫星型号与产品双驱动的科研生产模式，开展产品化队伍优化，打造成熟先进的卫星通用平台，牵引卫星领域通用产品建设，对卫星通用产品进行组批投产和统筹产保，为卫星科研生产模式转型、型号质量和效益提升奠定了基础，实现由单个型号局部最优向所有型号全局最优发展。关键词：产品化；“VI-W-O”模式；双驱动张钊、蒋新胜、胡昌蓉、刘伟、陈晓霞/上海卫星工程研究所2022年第12期26Exploration of Productization Management Mode产品化管理模式探索航天工业管理求从整星（系统级）、分系统级、单机级逐级向下细化，通过研制形成实物产品，逐级向上组装集成，最终完成整星研制和验证，并交付用户2。这种传统的系统工程是型号驱动的、垂直的，其核心目标就是型号任务成功，技术研发、资源配置均以保证型号任务成功为最高优先级，各级各类航天产品在萌芽期就被牢牢“捆绑”在特定型号上，限制了产品的通用性。一、型号与产品双驱动的“VI-W-O”产品化管理模型为实现“三高”和“双一流”发展战略目标，上海卫星工程研究所对传统的科研生产模式进行优化升级，在人员设备增长有限的背景下，改变型号绝对主导、纵向一统到底的科研生产模式，开展产品化管理，形成新的系统工程过程。专业产品相对独立发展、型号系统集成创新和组织级多产品、多型号综合管理保障，构成新的“VI-W-O”模型。以通用产品为核心，进行基于通用产品选用系统集成研制的型号系统工程过程。“I”代表从总体到系统、分系统及产品基于通用（标准架构）的集成。“V”与“I”结合构成工程系统基于标准化架构的验证与确认流程。“W”代表产品要经过“双 V”流程，才能成为支撑工程系统选用的通用产品，覆盖卫星通用平台、通用单机产品、通用部组件等。“O”代表研制单位对多个型号和多种产品体系规划、实施、监控、总结、更新升级的循环过程，代表整体的协同性，即双驱动协同。二、产品化管理的定位1研究所在产品化管理中的定位研究所主要承担卫星体系论证、系统设计、研制抓总和应用研究，承担卫星项目管理、总体设计及在轨管理等任务。从满足型号需求角度出发，开展基于“VI-W-O”系统工程模型的创新实践，主要覆盖：完善卫星领域通用产品体系建设，严控型号产品选用，牵引领域通用产品体系构建，促进通用产品组批投产和统筹产保，推动卫星领域科研模式从型号驱动向型号与产品驱动并重转变。2研究所在双驱动转变中面临的挑战一是产品化队伍对实际业务分系统集成用户使用要求卫星发射及交付系统要求分系统要求单机要求单机验证分系统验证系统地面测试验证在轨测试及交付规范系统地面验证规范系统集成规范分系统验证规范分系统集成规范单机生产规范单机验证规范系统总体设计和分解要求系统组装集成分系统设计和分解要求单机设计单机生产图1 传统的型号系统工程“V”模型2022年第12期27Exploration of Productization Management Mode产品化管理模式探索航天工业管理支撑不足。过去以“条线”形式驱动产品化各项工作，设置了平台副总设计师和产品化调度员，未设置规模化的产品化专职队伍，工作推进的力度和专业程度都不足以支撑新时期产品化工作的需要。二是产品化成果不够突出。一方面，卫星平台和通用产品对型号的支撑作用不足，型号选不到合适的平台配置和通用产品；另一方面，部分单机产品还存在功能性能近似的多个状态，设计源头把控明显不足。研究所最终对产品化成果利用率低，不能有效释放后端产能，提升型号质量。三是通用产品组批投产、产保、验收的模式还不够成熟，需要不断完善，最终满足型号研制要求。三、产品化管理的主要做法1强化产品化专职队伍建设按照独立、协同、覆盖的总原则完善产品化专职队伍，解耦产品管理与型号管理，型号队伍聚焦到通用产品、标准架构选用，产品化队伍聚焦到产品化建设、通用产品技术开发与研制。产品化队伍主要包含产品化产保队伍和卫星通用平台队伍（见表 1）。产品化产保队伍由产品化专职技术人员构成，负责加强卫星通用平台、通用分系统、通用单机等各层级产品的关联度，配合型号队伍推进通用产品在求，继承现有型号成熟方案，牵头深入开展卫星通用平台型谱研究，建立了 11 种适用于高中低不同轨道的各类大中小型卫星通用平台型谱（见图 3）。在平台型谱研究基础上，平台队伍依托责任总体室，协同各专业厂所开展通用平台研究。各专业研究所协同总体研究所提供平台相关分系统方案和配置，研究整合后形成卫星通用平台产品手册，包含卫星通用平台的基本信息、性能指标、平台组成、接口关系、环境适应性、分系统方案以及可供型号直接选用的基本配置、可选配置和扩展配置等信息。型号中的应用，强化横向技术把控。建立相对独立的卫星通用平台队伍，负责推进卫星通用平台建设，明确平台基线，开展平台状态控制、维护和升级换代，建立和维护平台产品文件体系，为型号产品选用、组批采购、统筹产保，缩短型号研制周期，提高卫星可靠性，促进型号高质量快速发展提供有力支撑。通过队伍优化，向型谱建设和型号产品选用的双循环工作机制转变（见图 2），实践产品化“VI-W-O”工作模式。2强化卫星通用平台建设和选用研究所通过聚焦用户任务需职级产品化产保队伍平台队伍总师级产品化产保总师通用平台首席副总师级产品化产保副总师通用平台副首席系列主任级产品化产保系列主任师通用平台总体主任设计师主任级产品化产保主任工程师通用平台总体副主任设计师副主任级产品化产保副主任工程师通用平台副主任设计师主管级产品化产保主管工程师通用平台主管设计师表1 总体所产品化队伍序列表卫星通用平台建设与维护产品选用基线建立与产品集成型号设计与产品选用型号方案测试与验证型号产品更改选用闭环产品选用中发现的问题型谱产品开发与改进型谱建设循环提升选用控制反馈促进图2 卫星通用平台建设与选用的双循环2022年第12期28Exploration of Productization Management Mode产品化管理模式探索航天工业管理新型号在方案阶段开展产品选用工作，根据型号任务要求，优先整体选用卫星通用平台，配套产品可直接在平台产品手册中选用。当无法整体选用卫星通用平台时，在平台技术框架内开展适应性更改设计，优先选用通用单机和部组件，以满足任务要求。在型号产品选用过程中建立“问题清单”，作为牵引产品配套单位解决相关问题的指南，实现“W”模型工程过程。3强化卫星领域产品化牵引单机、部组件通用产品的产品化工作进展很大程度制约着卫星通用平台的技术指标和可用性、先进性，也制约着型号产品选用。研究所主要从以下几个方面牵引领域通用产品体系构建。（1）完善产品型谱规划。研究所参与卫星领域配套单位通用产品规划和清单的审查，从卫星总体应用角度，建设种类齐全、适用于各类平台的通用产品体系，突出总体审查把关作用。（2）固化通用产品技术状态基线和配置项。研究所集中梳理配套单位在实际投产通用产品过程中形成的“型号配置单”或“型号确认单”，厘清并掌握各型号实际差异，圈定技术状态边界。按照产品特点，推进单机硬件统一加软件配置项方式，或功能硬件模块化（板级通用产品）加通用模块拼装方式满足多型号需求，在产品规范中明确可选配置方式或模块拼装规则，方便新型号产品选用和技术状态控制，在满足各型号功能需要的同时提高通用产品的适用性和生命力。（3）严格通用产品技术状态更改审查。提高一级审批通用产品技术状态更改，实现卫星总体、各应用型号、质量监督代表共同审查把关，既提高技术状态更改审查的力度，又通过集中审查把关提升工作效率，避免了产品研制单位向多个选用型号逐个汇报。（4）牵引完善通用产品的产品规范。产品规范用于描述各型谱产品技术要求及其验证方法，是通用产品生产、试验、验收、使用的重要依据，是产品化的基础工作之一。完善的产品规范可以替代型号任务书作为产品投产的技术输入，研究所制定型谱单机产品规范编制细则，指导配套单位在产品规范中补充产品工作模式、产品拓展性和可配置项、技术状态基线、元器件国产化替代、应用验证、通用单机产品子型和分类、使用要求等内容，提升通用单机产品规范的适用性、实用性和易用性。（5）开展星务软件设计构件化。分析各型号软件共性需求，开展星务软件重用库建设，梳理形成三大类 22 型模块构件，覆盖卫星综合电子软件领域85%以上的通用功能需求。依靠构件的成熟度提升不断提升软件产品的质量，全面实现综合电子软件“设计构件化”，试点型号软件重用率 90%以上。（6）牵引新产品开发升级。研究所定期向各产品配套单位发布通用产品未来需求，主要从卫星通用平台建设、型号产品选用与应用、专业技术发展和后续型号择优竞标等 4 个方面，提炼现有产品升级换代需求和后续新产品开发需求。SAST5000F中型高轨通用平台电推型SAST5000中型高轨通用平台基本型SAST9000大型高轨通用平台基本型SAST7000大型中低轨通用平台基本型SAST3000中型中低轨通用平台基本型SAST3000A中型中低轨通用平台敏捷型SAST1000A小型中低轨通用平台双超型SAST500小型通用平台快响型SAST50微纳型中低轨通用平台基本型SAST1000小型中低轨通用平台基本型SAST500C小型超低轨通用平台中型大型大型中型小型微型中低轨超低轨高轨研究院卫星通用平台图3 卫星通用平台型谱树2022年第12期29Exploration of Productization Management Mode产品化管理模式探索航天工业管理（7）牵引既有产品通用化。牵引产品配套单位开展重点产品的通用化，统筹多个型号对某一单机产品的需求，开展技术协调，通过通用技术要求、通用接口数据单等通用技术文件，牵引产品研制单位开展产品设计、验证，使其成为可统一研制、组批生产、统一交付的通用产品。型号选用后，由研究所专职产保工程师统筹产保、验收测试后交付型号。（8）统一总体产品保证实施要求。构建通用产品产保标准体系，针对产品特点分门别类制定通用产保实施要求，型号根据自身特点补充要求，确保同类产品按照统一的产保标准执行，支撑通用产品组批投产和统筹验收，提高产品配套单位产线生产能力和生产效率。（9）推进产线建设和产品实现过程提升。纵向分析型号产品历史数据，横向分析多型号在轨数据，开展通用产品环境试验要求和强制检验点统一，减少产品在后续组批投产过程中因总体技术要求不一致产生的不必要偏离单，从顶层统一需求，扫除各配套单位通用产品产线建设的外部障碍。4通用产品组批投产和统筹产保型号产品选用后形成明确的配套要求，根据通用产品规范提出产品采购需求。研究所汇总多个型号的采购需求，根据当前库存情况、型号备份要求、交付时间要求和跨年度滚动投产要求，统筹制定通用产品投产计划，纳入科研生产计划中统一管理，并向产品研制单位发布投产指令。产品生产过程中，研究所产品化产保队伍实施强制检验点检查和技术状态控制，型号设计师不再参与过程管控。产品按批次出厂后，研制单位向研究所提交交付验收申请，产品化产保队伍开展数据包检查和验收测试，总结产品保证实施要求与验收细则的落实情况。交付验收评审组覆盖领域技术专家、产品化产保师和本批次通用产品应用型号，实现一批次多台产品同时向多个型号交付。产品交付型号后，研究所对型号使用数据进行研究，同时统筹后续型号要求，进一步牵引产品研制单位开展通用产品“再论证、再优化、再确认”工作，持续推动通用产品的改进升级，夯实型号保证成功的产品基础。5型号研制与通用产品双驱动依托卫星通用平台、总体技术货架建设，主导领域产品化和共性技术发展，为型号选用、应用提供支撑；卫星型号建立以卫星通用平台及配套通用产品、总体技术货架选用为基础的系统集成研制模式，开展型号研制工作，并将后续需求、选用问题及型号应用成果反馈给研究所，提升研究所的产品化牵引作用；研究所通过将需求牵引、选用问题落实解决、应用成果推介推广至其他型号及推进产品成熟度评价、专业技术应用方向把关、组织组批投产、统筹验收，牵引推进专业单位产品化工作；专业单位开展各级型谱优化、成熟度提升、通用产品开发、升级换代，持续推进通用产品建设，同时依据研究所的组批投产计划开展研制、交付，提高产品并行研制能力，支撑通用产品在型号中应用验证。通过通用产品与型号研制的“强耦合”和“解耦合”，实现型号与产品双驱动。一方面，总体单位统筹提出后续产品和技术发展需求，专业单位开展型谱优化和产品推介，型号开展通用产品选用，促进产品开发与型号应用的“强耦合”（见图 4）。另一方面，总体单位从领域顶层需求统一，加强横向一致性设计，形成“需求统一、技术统型、组批投产、统筹产保”的产品化工作模式，不断推进产品与型号“解耦合”（见图 5），专业单位和总体单位负责型谱的“建”和“管”，型号负责型谱的“选”和“用”。通过“建、选、管、用”循环促进，加速产品研制和型号研制，有效降低研制周期，提高可靠性，提升型号系统与通用产品研制效率，实现型号与产品双驱动的科研生产模式。三、产品化管理效果1有利于减轻型号负担通过卫星型号与产品双驱动“VI-W-O”产品化管理，实现产品管理与型号项目管理相对分离，型号工作更专注于型2022年第12期30Exploration of Productization Management Mode产品化管理模式探索航天工业管理号任务达成及多数成熟产品加少量定制产品的系统集成，减少了多型号在同一产品领域的人力资源、设备资源的重复投入（见图 6）。通过建立平台队伍，实现少数人服务多个型号，单个型号专职技术人员减少约20%；因产品状态统一，减少同类产品制作工装、测试设备、测试电缆的生产，相关成本减少 70%以上，有效减轻了型号研制队伍的负担（见图 7）。2有利于产品专业化快速研制通过卫星型号与产品双驱动“VI-W-O”产品化管理，型号仅需要产品选用即可开展生产，同时滚动投产和备份，大大提高了产品交付速度，满足型号高密度研制发射要求。2021 年，研究所对应答机、微波网络、测控天线、标准配电器等 5 种共计 108 台套通用产品开展组批投产和统筹验收，满足 20 多个型号高密度交付要求。在分系统研制集成方面，节约了50%的时间成本，型号设计师的精力得以释放，产品质量稳步提升，大大增强了用户信心，也从侧面支撑了背景任务论证，极大地提升了科研单位核心竞争力。3有利于产品质量提升通过卫星型号与产品双驱型号立项背景型号预研型号产品选用定制产品投产产品设计生产产品生产与产保型号验收组织级验收在轨飞行验证产品化专业技术产品保证优化平台基线、牵引型谱单机成熟度提升、上货架型号研制总体单位建设牵引总体单位/专业单位专业产保任务分析和总体设计型谱产品组批投产系统集成与验证型号需求牵引平台改进需求牵引总结选用中存在的问题产品改进需求牵引前置协助预研队伍开展型谱产品选用系统级产品和总体架构选用产品选用控制确认投产状态产品组批统筹产保产品组批验收和交付在轨应用数据收集和分析图4 型号产品选用源头与各级型谱建设成果“强耦合”型号项目管理产品化管理选用、集成面向任务基于产品基础、支撑面向产品面向能力解耦图5 型谱单机生产过程与型号研制过程“解耦合”传统模式“VI-W-O”产品化模式型号1 队伍型号2 队伍型号N 队伍型号1 队伍型号2 队伍型号N 队伍产品化队伍成本降低图6 单个型号专职技术人员成本降低2022年第12期31Exploration of Productization Management Mode产品化管理模式探索航天工业管理动“VI-W-O”产品化管理和组批投产，技术状态控制逐步规范，产品保证实施要求、环境试验要求、强制检验点设置逐步统一，生产基线状态得到固化，生产资源保障趋于专业，产品的验收工作向着专业化方向发展，实现产品的质量管理难度大大减小，质量稳步提升（见图 8）。（责任编辑 任树芳）参考文献1 空间瞭望智库.中国航天科技活动蓝皮书（2021 年）R.中国航天科技集团公司，2022.2 袁家军.航天产品工程 M.中国宇航出版社，2011:17.图7 同类产品制作工装、测试设备、测试电缆等成本降低传统模式定制产品1工装成本降低定制产品1测试设备定制产品1测试电缆定制产品2工装定制产品2测试设备定制产品2测试电缆定制产品N工装定制产品N测试设备定制产品N测试电缆“VI-W-O”产品化模式通用产品工装通用产品测试设备通用产品测试电缆图8 产品质量管理难度减小定制产品A定制产品B定制产品C定制产品D型号A型号B型号C型号D型号A型号B型号C型号D型号定制状态多、问题杂、难管控批量生产规范设计、研制、试验VS通用产品