姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品化“結(jié)對子”工作實(shí)踐

訾振鵬等＊ /西安航天動(dòng)力研究所

姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)型號(hào)產(chǎn)品多，結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜，隨著新研項(xiàng)目的不斷加入，發(fā)射任務(wù)數(shù)量的快速增加，在當(dāng)前科研能力和人員條件下，高密集交付和高密度發(fā)射必然導(dǎo)致分配到每發(fā)產(chǎn)品上的保質(zhì)量、保成功的實(shí)際能力減少，從而增加了發(fā)射保成功的風(fēng)險(xiǎn)，給總體單位和專業(yè)單位的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)，以及科研、質(zhì)量管理工作均帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此必須實(shí)現(xiàn)以型號(hào)任務(wù)為中心的“任務(wù)航天”模式向型號(hào)任務(wù)與關(guān)鍵單機(jī)產(chǎn)品并重的“產(chǎn)業(yè)航天”模式轉(zhuǎn)變，從而確保高質(zhì)量保成功、高效率保交付和高效益保發(fā)展。推進(jìn)以總體單位任務(wù)需求分析與專業(yè)單位動(dòng)力系統(tǒng)通用產(chǎn)品研制相結(jié)合的模式將大大促進(jìn)產(chǎn)品化工作實(shí)效性的提升，在批量增加不可避免的情況下，盡量減少產(chǎn)品品種，降低技術(shù)狀態(tài)控制和質(zhì)量保證難度，從而實(shí)現(xiàn)“量變”而“質(zhì)不變”。

北京宇航系統(tǒng)工程研究所是西安航天動(dòng)力研究所姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)研制的總體單位之一，自20 世紀(jì)70 年代雙方就開始合作研制大量的姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)項(xiàng)目。北京宇航系統(tǒng)工程研究所已成功實(shí)現(xiàn)了“兩器”、火工品的產(chǎn)品化，貨架產(chǎn)品已在型號(hào)上應(yīng)用，有較豐富的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。西安航天動(dòng)力研究所在北京宇航系統(tǒng)工程研究所的牽引下，不斷鉆研液體動(dòng)力專業(yè)技術(shù)，研制典型推力品種產(chǎn)品，推出單組元發(fā)動(dòng)機(jī)和雙組元發(fā)動(dòng)機(jī)等優(yōu)勢產(chǎn)品，與總體單位一起為運(yùn)載器動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展和航天建設(shè)做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)；在產(chǎn)品化工作方面，開展了姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)及組件的產(chǎn)品化、去型號(hào)化工作，編寫了產(chǎn)品化工作方案并已實(shí)施3 年，形成產(chǎn)品型譜優(yōu)化報(bào)告。

為進(jìn)一步推動(dòng)姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)的產(chǎn)品化工作，北京宇航系統(tǒng)工程研究所和西安航天動(dòng)力研究所于2018—2021 年開展了產(chǎn)品化“結(jié)對子”工作，協(xié)同推進(jìn)姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品化工作，提升姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化水平，便于后續(xù)型號(hào)的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)組織，使各級人員從紛繁復(fù)雜、重復(fù)性的工作中解放出來，集中精力進(jìn)行新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的開發(fā)，促進(jìn)單位可持續(xù)發(fā)展。

一、共建姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品型譜

1.系統(tǒng)壓力平臺(tái)確定

通過開展姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)調(diào)研和系統(tǒng)壓力綜合分析，結(jié)合不同類型任務(wù)需求分析和后續(xù)技術(shù)發(fā)展趨勢，建立姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)壓力平臺(tái)。目前，西安航天動(dòng)力研究所在現(xiàn)有的姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，提出了數(shù)種壓力平臺(tái)產(chǎn)品，兼顧產(chǎn)品的工作性能和工作可靠性，可適用于不同項(xiàng)目的需求。

通過開展姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)壓力平臺(tái)統(tǒng)一化研究，不同壓力平臺(tái)的產(chǎn)品型譜日漸豐富，一方面有力推動(dòng)了姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品型譜化和產(chǎn)品化工作的進(jìn)展，另一方面使姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品形成系列化，提高了研制效率，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

2.組件產(chǎn)品型譜建立

針對姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)八類主要組件包括推力室（單組元推力室、雙組元推力室）、壓力容器（貯箱、氣瓶）和閥門組件（電磁閥、減壓閥、電爆閥、充氣閥）的現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行梳理，同時(shí)兼顧姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)未來的發(fā)展方向，按照不同產(chǎn)品的工作特點(diǎn)，通過選取各組件的核心參數(shù)為型譜特征參數(shù)，作為型譜產(chǎn)品規(guī)格序列的構(gòu)建原則，對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化選型，完成了組件型譜建立工作。

通過開展組件產(chǎn)品型譜優(yōu)選和建設(shè)工作，對已有產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)選，剔除部分研制時(shí)間相對較早、性能偏低的產(chǎn)品，并兼顧現(xiàn)有性能、可靠性較高的產(chǎn)品和后期發(fā)展需要，將現(xiàn)有產(chǎn)品種類由207 種壓縮至102 種，壓縮率達(dá)50.72%（見表1），最終形成產(chǎn)品型譜和優(yōu)選目錄，供后續(xù)新研的姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行選擇，有效提高了研制效率。

表1 組件產(chǎn)品優(yōu)選情況

在對上述型譜化產(chǎn)品的研制情況及在各個(gè)型號(hào)上的使用情況進(jìn)行對比分析的基礎(chǔ)上，最終確定以下8 項(xiàng)產(chǎn)品作為“結(jié)對子”共建的貨架產(chǎn)品（見表2）。

表2 共建貨架產(chǎn)品清單

二、產(chǎn)品選用控制情況

基于姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)各組件型譜，新的姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)在研制伊始就開始進(jìn)行主要組件型譜選用分析和環(huán)境適應(yīng)性分析，優(yōu)先選用型譜內(nèi)的產(chǎn)品，盡可能減少新研組件的數(shù)量，降低研制工作量。通過數(shù)年的工作推進(jìn)，型譜化產(chǎn)品在新研姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)的選用率不斷提升，大大推動(dòng)了姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品化工作的發(fā)展。

從2018 年初至今，新論證的9 個(gè)姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)型號(hào)的主要組件，如推力室、閥門組件、壓力容器等，均優(yōu)先選用現(xiàn)有型譜產(chǎn)品，選用率達(dá)到70%以上，僅個(gè)別組件產(chǎn)品需根據(jù)使用要求開展新品研制，有效降低了新研型號(hào)的試驗(yàn)項(xiàng)目和數(shù)量，快速推動(dòng)了新型號(hào)的研制，大大縮短了型號(hào)的研制時(shí)間。

同時(shí)，針對各型號(hào)開展了成熟產(chǎn)品的補(bǔ)充試驗(yàn)，對成熟產(chǎn)品的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行更進(jìn)一步的考核，充分?jǐn)U展成熟產(chǎn)品的條件覆蓋性，不斷提高其成熟度水平，形成姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品貨架。

三、產(chǎn)品質(zhì)量提升情況

近年來，隨著姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)各組件型譜的建立，型譜的應(yīng)用促進(jìn)并完善了配套組合件標(biāo)準(zhǔn)系列和品種的發(fā)展，新研姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)先選用型譜內(nèi)的成熟產(chǎn)品，最大限度地減少了新研產(chǎn)品和非標(biāo)準(zhǔn)品種的使用，提高標(biāo)準(zhǔn)化和系列化水平，有效提升產(chǎn)品的質(zhì)量。2018—2021 年，雖然產(chǎn)品交付數(shù)量逐年上升，產(chǎn)品質(zhì)量問題卻顯著下降（見表3）。

表3 產(chǎn)品質(zhì)量情況統(tǒng)計(jì)

四、生產(chǎn)線建設(shè)情況

1.電磁閥生產(chǎn)線簡介

以姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)電磁閥為研究對象，驗(yàn)證構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、精益化、知識(shí)化生產(chǎn)建設(shè)模式，探索基于標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程的工位制、連續(xù)流、數(shù)字化、脈動(dòng)式裝配生產(chǎn)線建設(shè)工作，解決目前裝配環(huán)節(jié)手工作業(yè)多，生產(chǎn)過程數(shù)字化應(yīng)用程度較低、生產(chǎn)效率低等問題。

通過完成8 臺(tái)（套）設(shè)備及信息化條件的實(shí)施，完成電磁閥生產(chǎn)、測試涉及的11 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)單元建設(shè)，攻克了電磁閥檢查試驗(yàn)自動(dòng)化測試、檢驗(yàn)?zāi)Ｊ絻?yōu)化及生產(chǎn)線物流優(yōu)化等8 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，建立了電磁閥裝配精益生產(chǎn)線。

電磁閥裝配精益生產(chǎn)線從電磁閥線圈裝配至電磁閥整閥裝配并完成檢查試驗(yàn)，包含電磁閥生產(chǎn)、測試的全部環(huán)節(jié)。經(jīng)過試運(yùn)行，電磁閥裝配精益生產(chǎn)線具有較強(qiáng)的產(chǎn)品質(zhì)量保證能力，能夠生產(chǎn)出質(zhì)量受控的產(chǎn)品。產(chǎn)線內(nèi)各個(gè)人員工作內(nèi)容清晰且固定，作業(yè)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一；產(chǎn)品的過程質(zhì)量數(shù)據(jù)不再大量依靠人員記錄，改為依靠數(shù)字化手段自動(dòng)記錄并判讀結(jié)果，提高了數(shù)據(jù)的自動(dòng)化檢測能力，降低了數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)抄過程中容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)；物流配送路線與產(chǎn)品生產(chǎn)周轉(zhuǎn)路線分離，物流配送路線在外圍，生產(chǎn)路線在工位之間，周轉(zhuǎn)采用人機(jī)工程學(xué)，工位布局緊湊。

經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，目前電磁閥裝配精益生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力由前期的10 臺(tái)/天達(dá)到30 臺(tái)/天，80%生產(chǎn)過程信息實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)采集；產(chǎn)品合格率大于99%，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)能力的數(shù)倍提升，大幅提高了生產(chǎn)效率。

2.其余組件生產(chǎn)線情況

姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)其余組件，如推力室、機(jī)械閥、貯箱、氣瓶等均正在進(jìn)行精益自動(dòng)副生產(chǎn)線研制和建設(shè)，建成之后預(yù)計(jì)推力室產(chǎn)能提高8 倍、貯箱和氣瓶產(chǎn)能提高2 倍以上、機(jī)械閥生產(chǎn)能力不小于5 臺(tái)/小時(shí)；80%生產(chǎn)過程信息實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)采集，大幅度提高了生產(chǎn)效率。

五、取得的成效

通過開展“結(jié)對子”工作，西安航天動(dòng)力研究所開展了姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)壓力平臺(tái)和主要組件的型譜研究工作及貨架產(chǎn)品選型，并按照總體提出的通用力學(xué)環(huán)境條件完成了貨架產(chǎn)品力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)工作，對貨架產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行了考核。通過這項(xiàng)工作，取得的成效主要有：

（1）開展姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)型號(hào)型譜建設(shè)，有效支撐型號(hào)研制。依據(jù)型號(hào)任務(wù)的針對性需求，制定了貨架產(chǎn)品的關(guān)鍵標(biāo)識(shí)，優(yōu)化和豐富了產(chǎn)品型譜和貨架，產(chǎn)品性能和可靠性得到保證，有力支撐了型號(hào)研制工作。

（2）產(chǎn)品成熟度提升，產(chǎn)品質(zhì)量和效率得到提高。隨著姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)各組件型譜建立，有效提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

（3）單機(jī)或組件去型號(hào)化工作推動(dòng)型號(hào)快速研制。目前，新研的姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)主要組件已按照產(chǎn)品化研制開展相關(guān)工作，實(shí)現(xiàn)去型號(hào)化研制；同時(shí)對成熟型譜化產(chǎn)品的選用率達(dá)90%以上，僅個(gè)別組件需開展新品研制及型譜產(chǎn)品補(bǔ)全工作，大大推動(dòng)了型號(hào)研制的快速進(jìn)行。同時(shí)，針對各型號(hào)開展了成熟產(chǎn)品的補(bǔ)充鑒定試驗(yàn)，充分?jǐn)U展了成熟產(chǎn)品的條件覆蓋性。

六、經(jīng)驗(yàn)體會(huì)

通過“結(jié)對子”工作，雙方進(jìn)行了充分的溝通與交流，學(xué)習(xí)總體單位在產(chǎn)品化工作方面的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而推動(dòng)姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品化工作的開展。主要經(jīng)驗(yàn)如下：

（1）建立總體和分系統(tǒng)聯(lián)系溝通機(jī)制，通過總體牽引固化動(dòng)力系統(tǒng)基本需求，推動(dòng)專業(yè)攻關(guān)研制難題和關(guān)鍵技術(shù)，總體需求與研制產(chǎn)品上下結(jié)合，推進(jìn)了產(chǎn)品型譜研究開發(fā)。做好產(chǎn)品化工作頂層策劃，將產(chǎn)品化工作與現(xiàn)有型號(hào)研制工作結(jié)合，將產(chǎn)品化工作融入型號(hào)研制過程中，發(fā)揮頂層策劃與實(shí)際相結(jié)合的作用。

（2）為促進(jìn)產(chǎn)品化工作落地，制定相關(guān)的程序文件、研制流程及標(biāo)準(zhǔn)，明確產(chǎn)品化隊(duì)伍的工作職責(zé)和要求，從制度上推進(jìn)產(chǎn)品化工作。

（3）通過型譜化工作和“結(jié)對子”工作，優(yōu)選型譜產(chǎn)品，壓縮品種規(guī)格，提高了產(chǎn)品化產(chǎn)品的選用率，縮短了研制周期，降低了試驗(yàn)驗(yàn)證等研制成本和研制風(fēng)險(xiǎn)。

（4）產(chǎn)品化工作與型號(hào)研制不是平行的，而是有機(jī)結(jié)合、相互促進(jìn)的兩項(xiàng)工作。通過產(chǎn)品化工作對現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)選，并按照型號(hào)研制的需要補(bǔ)充空缺、豐富產(chǎn)品型譜，減少型號(hào)研制的試驗(yàn)工作和研制周期。同時(shí)，依托型號(hào)研制，進(jìn)一步對型譜化產(chǎn)品的可靠性和成熟度進(jìn)行考核，不斷提高型譜化產(chǎn)品的成熟度水平，兩者相互促進(jìn)，不斷提高和豐富姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)能力。

（5）產(chǎn)品化工作有別于型號(hào)研制工作，其重點(diǎn)之一就是去型號(hào)化，需要相對獨(dú)立地開展姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)主要組件產(chǎn)品的型譜研究和產(chǎn)品化工作。因此，成立專業(yè)的隊(duì)伍，能夠有效推動(dòng)產(chǎn)品化工作的開展，同時(shí)產(chǎn)品化隊(duì)伍需要與型號(hào)研制隊(duì)伍緊密聯(lián)系，及時(shí)了解型號(hào)研制工作的需要和專業(yè)發(fā)展方向，才能夠更好地將型號(hào)研制與產(chǎn)品化工作結(jié)合起來。

通過總體與分系統(tǒng)單位開展“結(jié)對子”工作，推動(dòng)姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品化工作的研究與實(shí)踐，建立滿足航天型號(hào)快速研制需求的型譜和生產(chǎn)體系，形成一批高可靠、通用化的姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品，并具備穩(wěn)定、高效的批量生產(chǎn)能力。通過產(chǎn)品化工作的引領(lǐng)，優(yōu)化了姿軌控動(dòng)力系統(tǒng)的研制生產(chǎn)流程、縮短了研制周期、提高了研制效率、降低了研產(chǎn)成本，從而牽引了相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，為科研生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型奠定了基礎(chǔ)，滿足當(dāng)前航天體系化建設(shè)、規(guī)?；瘧?yīng)用的要求。