运载测试专业化科研生产管理模式转型实践.pdf

第 40 卷 2023 年第 s1 期上海航天（中英文）AEROSPACE SHANGHAI（CHINESE&ENGLISH）运载测试专业化科研生产管理模式转型实践范崇盛，周荣，李婧婷，刘世俊，周昊天（上海航天设备制造总厂有限公司，上海 200245）摘要:面对型号任务增长、竞争的常态化趋势，上海航天技术研究院结合运载领域科研生产的实际情况，提出运载领域专职测发队伍建设工作要求，旨在以测发模式创新为切入点，深化工作体制和工作模式改革，以实现“高质量、高效率、高效益”全面发展，为目标进一步推动科研生产管理模式创新工作。专职测发队伍成立后，承接了各大发射基地现役型号的发射任务，实现了设计和测试分离的目标，缩短了任务时间，减少了人员数量，提高了运载火箭研制生产的效率。专职测发队伍将进一步推动专职测发专业技术体系建设，为智能测发提供技术支撑，逐渐完成向数字测发、智慧测发的转变，持续提升核心竞争力。关键词:运载火箭；新常态；测试发射；科研生产；模式转型中图分类号:V 417.9 文献标志码:A DOI:10.19328/ki.20968655.2023.s1.019Practice of Scientific Research and Production Management Mode Transformation of Launch Vehicle Professional TestFAN Chongsheng，ZHOU Rong，LI Jingting，LIU Shijun，ZHOU Haotian（Shanghai Aerospace Equipment Manufacturing Co.，Ltd，Shanghai，200245，China）Abstract:Facing the trend of the launch task growth and competition，the Shanghai Academy of Spaceflight Technology has combined the actual situation of the test with the launch mode.This puts forward requirements for the establishment of a professional test and launch team and aims to achieve test and launch mode innovation and reformation，which would promote the scientific research and production management mode and achieve the high quality，high efficiency and high benefit goals of the launch vehicle field.After the establishment of the professional test and launch team，it commissioned many launch tasks in major launch sites.It achieved the goal of separating design and test，shortened the task time，reduced the number of testers，and improved the efficiency of launch vehicle development and production.The professional test and launch team can further promote the test and launch professional technical system，providing technical support for an intelligent test launch，indicating gradually completing the transformation to digital-intelligent test and launch，and continuously optimizing the core competence.Key words:launch vehicle；new normalization；test and launch；scientific research and production；mode transformation0引言 十九大报告明确提出了建设“航天强国、质量强国”战略1。我国正处于由航天大国2向航天强国迈进的关键历史时期。近年来，空间站工程等国家重大专项持续发力，载人登月、深空探测等新的一批国家重大航天工程相继展开。军民商各类卫星不断增多，航天运输系统3代表着一个国家进出空间、利用空间和控制空间的能力，是保持空间优势核心能力的关键支柱，是航天装备体系建设的战略基础，是实现航天强国建设目标的前提。“十四五”军事航天任务要求进一步加强快速发射能力4，上海航天技术研究院作为国内宇航任务的重要承担单位之一，承担着履行航天强国建设和支撑世界一流军队建设首责5。各型号年度发射量持续大幅攀升，近几年上海航天技术研究院运载火箭每年收稿日期：20230520；修回日期：20230609作者简介：范崇盛（1984），男，硕士，高级工程师，主要研究方向为运载火箭系统测试与可靠性。134第 40 卷 2023 年第 s1 期范崇盛，等：运载测试专业化科研生产管理模式转型实践的集成综合测试（总测）、发射任务量剧增，同时新型号研制任务也十分繁重，高强密度研制、高强密度发射、高强密度交付成为新时代航天型号6科研生产的新常态。面对高强度研制和高密度多型号发射的常态化，急需解放思想、开拓创新，围绕一体化建设，探索新时期运载火箭测发科研管理模式转型7研究，打造全新的测发管理模式8，进一步提升企业核心竞争力，实现宇航领域的可持续发展。1运载领域测发模式现状 1.1传统测发模式“十四五”军事航天任务要求进一步加强快速发射9-10能力，对火箭批产能力提出新的要求。运载火箭传统测发模式下，运载火箭的集成综合试验、发射场测试队伍由多个单位的设计师共同参与完成，如图1所示。测试工作由总体所牵头，各设计所设计师负责组织实施，设计师数量占 70%以上，设计师长期从事火箭测试工作，测试任务占用了设计师大量时间。1.2国外测发模式国 外 测 发 模 式 成 功 案 例 首 推 Space X 公 司。Space X 公司成立 20 年间，已经发展成为一家非常有竞争力的航天公司，其发展历程、管理模式等值得学习。其相继自主研发了猎鹰 1号、猎鹰 8号、猎鹰重型、龙飞船等产品11，通过技术创新和产业整合，充分发挥低成本优势，解决了商业航天“简单、可靠、低成本”的诉求。猎鹰 9 号运载火箭日趋成熟，2022年发射 61发，平均每 6天发射一次，且若订购二手火箭单价最低可降至 6 000 万美元左右12，2023年目标完成 100次发射。Space X 公司在管理、技术、制造上不断简化和迭代，实行扁平化管理模式13，从普通的设计人员到总设计师以及公司的总裁，构建了一个“向下沟通”和“向上管理”通道，使得信息传递和决策所需环节较少，极大提高运营效率。践行“通用化、系列化、模块化”设计理念，尽量做到后续产品通用，避免重复投入。采用设计、生产与测试一体化模式，一是提升关键产品的生产质量，二是减少非必要成本的支出，降低生产成本。Space X 公司的组织管理架构另一特点是面向流程的管理，如图 2所示14，管理岗位根据对应流程设立，如动力、结构和电气领域管理岗位根据核心设计流程设立，而生产发射、测试任务、发射操作等领域管理岗位根据业务流程设立，由此提高总体业务速度和质量。1.3测发模式转型随着国家装备采购政策变化和市场竞争的日益激烈，航天科工集团“快舟”固体火箭、中科宇航“力箭一号”、民营公司天兵科技“天龙二号”、蓝箭航天“朱雀二号”、星河动力“谷神星一号”、星际荣耀“双曲线一号”，体制内“国家队”和民营公司都积极布局15，适应新的环境，满足国家装备快速发展的需要。面对体制内、外以及国外火箭公司的多重竞争压力，如何在新时期下确保运载火箭保持竞争力和生命力，在这方面开展深入研究，对上海航天技术研究院来讲意义重大。因此，急需解放思想、开拓创新，围绕一体化建设，探索高强密度发射形势下“高质量、高效率、高效益”的科研管理模式，进一步提升企业核心竞争力，实型号项目办 型号项目办 试验领导小组 试验领导小组 试验指挥 试验指挥 现场保障小组（含后勤）现场保障小组（含后勤）箭上指挥 箭上指挥 各系统指挥 各系统指挥 箭上操作一岗箭上操作一岗设计确认二岗设计确认二岗地面操作岗位 地面操作岗位 数据判读岗位 数据判读岗位 图 1传统测发模式Fig.1Traditional test-launch mode图 2Space X的组织架构和业务布局Fig.2Organizational structure and business layout of Space X135第 40 卷 2023 年第 s1 期上海航天（中英文）AEROSPACE SHANGHAI（CHINESE&ENGLISH）现宇航领域的可持续发展。高质量保证功和高效率研制已成为不可调和的矛盾，现有的测发模式与航天事业“高质量、高效率、高效益”发展目标之间的矛盾愈演愈烈。任务的急剧增加将给人力配置、成本控制16、测试可靠性等方面带来了巨大的挑战，传统运载火箭测发模式很难适应新时期航天强国建设的需要，迫切需求打破原有壁垒，推进新思维、新理念与新模式的研究。2运载专职测发科研生产管理新模式 2.1总体思路上海航天技术研究院运载火箭测发模式转型通过在上海航天设备制造总厂有限公司组建运载火箭专职测发队伍来实现。运载火箭专职测发队伍组建目的是要打破运载火箭设计师从产品研制到集成综合试验、发射场测试全过程主导的传统组织管理模式，通过整合优质资源，充分发挥核心优势，有效释放现有设计能力，火箭测试专业化、专职化，提高运载火箭测发效率，提高完成任务的能力。国内外尚无可借鉴的成功案例。由上海航天运载领域统一规划队伍组建和人力调配方案，上海航天设备制造总厂有限公司牵头落实资源配置，总体所及各专业所输出专业人才配合实施，对运载火箭全箭总测职能分阶段进行调整，于 2020年 6月在上海航天设备制造总厂有限公司组建全国首支专职测发队伍。按照“平稳过渡、分步实施”原则，专职测发从方案策划、队伍建设、总测职责调整、发射场测试职责调整、全面承担测发任务实施“五步走”规划，如图 3所示，明确专职测发队伍测发责任界面，确保专职测发队伍的建设以及各项工作的平稳、顺利推进。2.2专职测发科研生产管理模式转型经过探索和实践，上海航天技术研究院运载领域初步建成运载火箭专职测发模式，实现测试和设计分离。专职测发管理模式下，测发工作责任主体转变，由各设计所转移至专职测发队伍，涉及技术状态变化的由设计所负责实施，专职测发队岗位人员进行复核。实现测试工作的统一管理、测试资源的统一分配，在此基础上加强测试过程控制，稳步推进与设计所的工作移交。专职测发工作模式下，测发流程模式转变，如图 4 所示，专职测发队伍对火箭整个测试全过程工作进行把控，包括测试技术状态的确认、测试准备、加电测试、测试结果确认。涉及技术状态变化的由各 设 计 所 负 责 实 施，专 职 测 发 队 岗 位 人 员 进 行复核。专职测发工作模式下，测发资源管理模式转变，如图 5 所示，原测试使用设备、资源由各设计所分别负责管理。专职测发模式下各型号的测试设备的使用主体由各设计所统一转变为专职测发队，由上级单位确定设备更新换代需求，设计单位明确测试设备研制要求；专职测发队根据研制要求下达研制任务书；各承制单位根据任务书要求开展设备的研制生产；专职测发队根据任务书要求对新研制测试设备进行验收，合格后投入使用。对于过期测试设备由测发队报设计单位决定处理办法；对于需要计量的测试设备由各提供单位负责计量，并提供图 3专职测发队伍分布建立流程Fig.3Distributed process of professional test-launch team establishment图 4专职测发流程Fig.4Process of professional test-launch136第 40 卷 2023 年第 s1 期范崇盛，等：运载测试专业化科研生产管理模式转型实践备用测试设备；对于设备故障由各研制单位负责处理。按照“设计出大纲，测发出细则”原则，总体和各系统修订完善集成综合测试大纲、发射场测试大纲等顶层输入文件传递至专职测发队伍。专职测发队伍编制对应的测试和操作细则，并经设计会签确认，由此构建了一套覆盖测试要求、设备管理、软件管理的专职测发文件体系，如图 6所示。专职测发队各系统负责人依据总体测试大纲、测试要求，结合集成综合试验的实际情况，针对自身特点，在传承现有操作依据文件的基础上，对状态检查表、操作细则和岗位作业指导书进行了可视化和标准化的改进，并持续推进数字化、可视化、无纸化集成综合试验全流程管理工作。编制 运载火箭专职测发人员上岗考核标准，形成岗位人员上岗培训制度。由各系统专业负责人对各岗位人员进行了系统原理培训、制定详细实施方案，培训内容主要包括理论培训、岗位实操、外送学习和上岗考核这 4大块的内容。同时总体测发室全员逐步参与型号集成综合试验和飞行试验，不断提升实战经验。与专业所形成定期交流机制，不断完善专业所与专职测发队的产品接口、管理接口；搭建测发培训平台，打造单机测试-分系统测试-集成综合试验-发射场测试培训链，定制开发单机级、分系统级、综合测试级及发射场试验级培训教材，使专职测发队形成运载测发人才培养机制。相比于传统模式，专职测发科研生产管理新模式下岗位人员更加固定、测试准备更加有序、测试过程更加规范、测试判读更加可靠，更好的适应当前高密度测试任务。2.3专职测发科研生产管理模式实践2021 年 2 月，专职测发队伍独立承担长征四号丙遥三十六火箭集成综合试验，2021 年 3 月 31 日，长征四号丙遥三十六火箭的成功发射，标志着由上海航天技术研究院组建的运载火箭专职测发队伍取得了阶段性成果，标志着上海航天运载火箭专职测发队伍具备独立承担火箭集成综合试验和发射场测试、发射的能力，标志着上海航天运载领域科研生产管理模式的成功转型，推动运载领域测发工作向“高质量、高效率、高效益”发展。专职测发队利用上海航天设备制造总厂有限图 5测试设备管理流程Fig.5Process of test equipment management图 6专职测发文件体系Fig.6Document system of professional test-launch137第 40 卷 2023 年第 s1 期上海航天（中英文）AEROSPACE SHANGHAI（CHINESE&ENGLISH）公司装测发一体优势，一方面总装人员可担任总测岗位、总测人员可至总装岗位学习，另一方面通过细化梳理，深挖总测过程中可由总测岗位人员兼岗的总装操作，进一步深化总装和总测的融合。结合对现役运载火箭测试方法、测试模式及测试依据的优化统一，整合测试项目，进一步缩短测试周期，提升测试效率。专职测发模式下构建的专职测发管理模式、制度，规范了试验现场、加强了上岗培训制度和测试过程防控，对运载火箭测试各环节风险有效识别和控制，进一步提升测发质量。通过专职测发队伍的组建实现测发模式的成功转型，释放了设计师力量。设计师得以从火箭测发工作中解放出来，致力于产品研制；专职测发队伍专注于火箭测发工作，通过对整个测发流程的系统分析，进一步细化了岗位职责、优化了岗位配置，基本解决了资源重复配置等不足，有效解决了高密度发射任务形势下高质量保证功和高效率研制的矛盾。3运载测发专业技术体系建设 围绕专职测发模式，建立运载火箭测发专业，开展运载火箭测发专业技术体系建设，逐步实现“型号两总+专职测发+远程专家保障”的远程测发模式，由型号领导统筹，配置各专业远程专家保障组成远程专家保障小组，完成远程数据判读、技术支持等；专职测发队伍配置各系统指挥，地面、箭上操作岗、数据判读岗，完成靶场测发工作。通过远程测发支持技术、智能测发及数字化仿真技术等关键技术攻关，建立远程测发平台，包括远程多域协同指挥系统和远程测发支持系统。远程多域协同指挥系统将运载火箭现场的各种图像、音视频信息进行采集并通过网络传递到后方，实现远程监视、前后方现场互动协调。远程测发支持系统在发射场测试中进行测试数据收集与存储、通过远程网络线路进行测试数据的发放、接收并分发给相应的支持终端，各终端进行数据显示分析，以及辅助决策技术支持人员进行数据判读。构建运载火箭数字孪生伴飞系统，为后续实现对火箭测试和发射过程的天地镜像仿真，火箭测试过程数据分析有效利用，实现综合性的数据挖掘与统计分析、故障发展趋势的预测、智能化处理与故障诊断等功能，具备远程测发支持、智能测发决策支持、数字化仿真验证能力，提供分系统测试、总测和多基地并行测发服务，满足未来的智能一键测试、自主测试、并行测试等多种测试任务需求，如图 7 所示。图 7远程测试发射支持系统架构Fig.7Fig.4 Launch support system framework of remote test-launch138第 40 卷 2023 年第 s1 期范崇盛，等：运载测试专业化科研生产管理模式转型实践4结束语 上海航天技术研究院运载领域开展测发科研生产管理模式创新，实践专职测发模式转型，通过专职测发队伍的组建实现测发科研生产管理模式的成功转型，实现设计与测发任务分离。设计师致力于产品研制，专职测发队伍专注于火箭测发工作，有效解决高密度发射任务形势下高质量保证成功和高效率研制的矛盾，实现技术创新、产品快速迭代。在新测发模式下，所建立的专职测发队伍架构体系、上岗培训制度，构建的专职测发管理模式、制度，规范了试验现场、加强了测试过程防控，对运载火箭测试各环节风险有效识别和控制，测发质量和测发效率显著提升。专职测发队将瞄准国内外先进测发技术趋势，进一步推动运载测发专业技术体系建设，发展自身测发设备、软硬件研制能力，开拓测发设备、软件研制任务等测试业务的市场，逐渐完成向数字测发、智慧测发的转变，持续提升核心竞争力。参考文献1 朱宇，王芷，齐志红.中国航天从航天大国走向航天强国 J.科技导报，2007（23）：17-22.2 林蔚然，许平.2005 年世界主要航天大国的政府预算J.中国航天，2005（2）：30-32，37.3 吴燕生.中国航天运输系统智能飞行技术发展展望J.宇航学报，2023（3）：313-321.4 蔡巧言，吴莉莉，孙健.升力式火箭动力航班化航天运输系统的关键技术挑战 J.宇航总体技术.2023（2）：42-51.5 本刊编辑部.中国航天科技集团有限公司“十四五”综合发展规划 J.中国航天.2021（11）：44-47.6 王立炜，冯卫宁.航天型号研制风险管理方法研究及应用 J.质量与可靠性，2010（1）：4-8.7 高红卫.科研生产矩阵式管理模式的建立与优化 J.航天工业管理，2005（1）：12-15.8 曾凡龙.浅析航天型号多项目管理模式的构架 J.航天工业管理，2009（5）：12-15.9 赵丽娜.运载火箭快速响应技术发展研究 D.哈尔滨工业大学，2013.10 李立鑫，王立杨等.基于“全级次、全流程、全要素”的运载火箭发射管理体系构建J.航天工业管理，2021（10）：59-64.11 佟艳春，景晨思，乔淑欣，等.SpaceX 公司专利布局及技术分析 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