梁卓、翟磊、李浩、潘彥鵬、胡驍 /中國運載火箭技術(shù)研究院

近年來，我國航天任務(wù)逐年井噴式增長，僅2020年就有114次航天發(fā)射任務(wù)，絕大多數(shù)次任務(wù)取得了成功，但是也有10次發(fā)射失利，其原因是出現(xiàn)了各種類型的質(zhì)量問題，給航天項目保成功帶來了巨大挑戰(zhàn)。航天項目高質(zhì)量保成功的關(guān)鍵是技術(shù)與管理的一體化協(xié)同推進(jìn)，確保一次就能把工作高質(zhì)量做到位。

為了實現(xiàn)技術(shù)與管理的一體化推進(jìn)，中國運載火箭技術(shù)研究院從“面向產(chǎn)品、面向流程、面向組織”3個維度系統(tǒng)分析和深入研究。面向產(chǎn)品，就是針對全壽命周期的質(zhì)量控制，如何使需求的開發(fā)具有前瞻性和先進(jìn)性、實現(xiàn)需求傳遞的有效性、確保需求理解的正確性、保證試驗驗證的充分性、保證數(shù)據(jù)判讀的完備性；面向流程，就是如何保證風(fēng)險識別的精準(zhǔn)性、做到實時準(zhǔn)確的狀態(tài)控制；面向組織，就是如何做到權(quán)責(zé)清晰及責(zé)任壓準(zhǔn)壓實、快速提升組織與個人能力，以適應(yīng)新領(lǐng)域、新任務(wù)條件下的新挑戰(zhàn)。

基于以上思路，本文探索性地提出了需求開發(fā)到位、需求傳遞到位、需求理解到位、風(fēng)險識別到位、狀態(tài)控制到位、試驗驗證到位、數(shù)據(jù)判讀到位、責(zé)任落實到位、能力提升到位的“九到位”技術(shù)管理方法，為一次性把項目做成功提供技術(shù)與管理的一體化方法。

一、“九到位”管理方法概述

1.需求開發(fā)到位、需求傳遞到位、需求理解到位

需求分析是在進(jìn)行項目開發(fā)前對用戶的要求進(jìn)行引導(dǎo)、收集和分析的過程，充分的需求分析能夠充分滿足和發(fā)掘用戶的要求，使得方案的設(shè)計具有前瞻性和引領(lǐng)性，既能提高利益相關(guān)方的滿意度，又能有效控制開發(fā)成本，降低研制風(fēng)險，為項目團(tuán)隊帶來收益。

航天項目的需求包括外部需求和內(nèi)部需求，外部需求指的是項目團(tuán)隊作為一個整體對接用戶的要求，內(nèi)部需求是項目團(tuán)隊各成員間的接口要求。在需求分析階段，最重要的是做到需求開發(fā)到位、需求傳遞到位、需求理解到位。

做好需求設(shè)計開發(fā)共分為需求獲取、需求分析、需求規(guī)約和需求驗證4步。需求開發(fā)是一個不斷反復(fù)的迭代過程，通過對用戶溝通、領(lǐng)域?qū)＜?、先驗知識及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等信息的消化理解，獲取對用戶需求的準(zhǔn)確理解，對需求中的不明確部分進(jìn)行詳細(xì)分析，需求規(guī)約的內(nèi)容是嚴(yán)謹(jǐn)、正確、無歧義的，最后通過評審、確認(rèn)和原型等方式完成需求驗證。

建立需求跟蹤矩陣，能夠?qū)椖垦兄七^程中的任何2個基線文檔進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以檢查2個文檔關(guān)系的完整性，可以用來保證需求傳遞到位。通過建立需求雙向跟蹤矩陣，確?？蛻粜枨蟊煌暾纸夂蛡鬟f，沒有發(fā)生需求遺漏；在進(jìn)行測試驗證時，能夠檢驗客戶需求是否被測試，測試的覆蓋率是否滿足要求；在發(fā)生需求變更時，確保需求的傳遞過程沒有丟失。

制定需求規(guī)格說明，其形式可以是接口控制文件、總體設(shè)計方案、需求規(guī)格說明中的任一種，以書面形式描述客戶需求，然后與利益相關(guān)方共同確認(rèn)，保證需求理解到位。需求規(guī)格說明應(yīng)采用自然語言、形式化需求描述語言、結(jié)構(gòu)化語言，準(zhǔn)確、無二義性地表達(dá)用戶需求，并進(jìn)行需求的分解和細(xì)化。

2.試驗驗證到位、數(shù)據(jù)判讀到位

“設(shè)計—實現(xiàn)—驗證”是航天項目產(chǎn)品研制的主要流程，其中試驗驗證是最后一個環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)起到對設(shè)計合理性、實現(xiàn)正確性的驗證確認(rèn)作用。本文介紹了正交試驗技術(shù)、故障注入技術(shù)、自動化測試技術(shù)3種試驗方法，其中正交試驗和故障注入技術(shù)能夠提高測試覆蓋率，保證試驗驗證到位，自動化測試技術(shù)能夠提高測試效率，與人工判讀結(jié)合可以保證數(shù)據(jù)判讀到位。

正交試驗技術(shù)是一種快速、經(jīng)濟(jì)的試驗設(shè)計方法，根據(jù)正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的用例組合進(jìn)行試驗，這些有代表性的用例具備“均勻分散，齊整可比”的特點，利用標(biāo)準(zhǔn)化的正交表來安排試驗方案，能用較少的測試用例取得較好的試驗效果。

故障注入技術(shù)是驗證系統(tǒng)可靠性的一項有效方法，它通過人為向系統(tǒng)中引入故障加速系統(tǒng)失效，測試評估系統(tǒng)的容錯性能，對于保證系統(tǒng)的可靠性和安全性具有重要意義。采用分類和回歸等機(jī)器學(xué)習(xí)算法，構(gòu)建故障產(chǎn)生—故障注入—故障監(jiān)控—數(shù)據(jù)挖掘—故障預(yù)測的全鏈路故障管理平臺，高效、全面、可靠地實現(xiàn)故障測試。

自動化測試技術(shù)是一種高效、智能的測試方法，通過構(gòu)建自動化測試平臺實現(xiàn)測試的自動化及測試過程和結(jié)果判讀的自動化。該平臺包括自動化驅(qū)動設(shè)備、自動化執(zhí)行設(shè)備、自動化判讀設(shè)備，自動化驅(qū)動設(shè)備負(fù)責(zé)測試數(shù)據(jù)初始化和流程控制，自動化執(zhí)行設(shè)備負(fù)責(zé)執(zhí)行測試，自動化判讀設(shè)備負(fù)責(zé)對試驗結(jié)果進(jìn)行判斷。自動化判讀流程如圖1所示。

圖1 自動化判讀流程圖

3.風(fēng)險識別到位

航天項目的特點是周期短、工作量大、技術(shù)創(chuàng)新多，因此存在項目不能按時交付的管理風(fēng)險與關(guān)鍵問題解決不了的技術(shù)風(fēng)險。風(fēng)險的發(fā)生存在概率，有的風(fēng)險造成的后果是非常嚴(yán)重的，因此有必要針對航天項目開展風(fēng)險管理，做好風(fēng)險識別到位，保證型號高質(zhì)量成功。

航天項目的風(fēng)險管理是針對風(fēng)險開展的用于管理和控制風(fēng)險的一系列活動，是識別、確定和度量風(fēng)險，并制定、選擇和實施風(fēng)險處理方案的過程，要求在整個項目壽命周期內(nèi)反復(fù)循環(huán)、不斷識別和控制風(fēng)險，不斷做出決策和選擇。風(fēng)險管理流程如圖2所示。

圖2 風(fēng)險管理流程圖

按照“立體開展、全面識別、準(zhǔn)確分析、措施有效、風(fēng)險受控”的原則，從設(shè)計風(fēng)險、產(chǎn)品風(fēng)險、操作風(fēng)險、管理風(fēng)險4個維度開展航天項目全壽命周期風(fēng)險識別、分析與控制。在航天復(fù)雜系統(tǒng)的風(fēng)險識別過程中，通常采用FMEA-FTA結(jié)合法進(jìn)行全面的風(fēng)險識別。采用FTA方法自上而下建立風(fēng)險樹，通過風(fēng)險樹識別更多的風(fēng)險事件；采用FMEA方法自上而下完善風(fēng)險樹，對風(fēng)險事件進(jìn)行補(bǔ)充完善。

風(fēng)險識別完成后，根據(jù)風(fēng)險的概率及危害程度，梳理確定出風(fēng)險項目的等級，并針對性地提出消除、降低、轉(zhuǎn)移或接受風(fēng)險的應(yīng)對措施，確保風(fēng)險管控措施充分、有效和合理。

4.狀態(tài)控制到位

技術(shù)狀態(tài)控制是項目過程控制的重要組成部分。在航天項目管理中，技術(shù)狀態(tài)管理是保障項目順利進(jìn)行的重要手段與方法，許多質(zhì)量問題發(fā)生的原因是技術(shù)狀態(tài)控制不到位。

技術(shù)狀態(tài)變更要遵循“論證充分、各方認(rèn)可、試驗驗證、審批完備、落實到位”5條原則：論證更改的必要性，開展多方案比較，系統(tǒng)深入地論證選定方案的可行性、風(fēng)險和影響域；進(jìn)行評審會簽，確保與狀態(tài)變化的利益相關(guān)方都以明確的方式進(jìn)行認(rèn)可；全面開展試驗驗證，梳理試驗狀態(tài)、數(shù)量和來源，注意試驗流程的正確性和工況設(shè)計的覆蓋率；嚴(yán)格審批流程，重要狀態(tài)變化提高一級審批；落實到產(chǎn)品，明確具體落實到哪些文件（設(shè)計、工藝）及哪個產(chǎn)品（單機(jī)、軟件）。

航天項目產(chǎn)品交付后，僅僅通過管理手段保證交付的產(chǎn)品狀態(tài)與交付時保持一致是不夠的，需要依靠技術(shù)手段控制軟硬件的狀態(tài)。設(shè)計裝備管理系統(tǒng)，完成航天產(chǎn)品各層級產(chǎn)品的識別，實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)采集的可視化、操作流程的便捷化，實現(xiàn)總體、分系統(tǒng)及單機(jī)硬件產(chǎn)品的狀態(tài)控制；設(shè)計軟件狀態(tài)確認(rèn)測試項目，進(jìn)行系統(tǒng)測試時一鍵式操作即可獲取所有軟件的版本狀態(tài)，實現(xiàn)項目中所有軟件產(chǎn)品的狀態(tài)控制。

5.責(zé)任落實到位

一分部署，九分落實。精細(xì)化過程控制是航天項目研制中卓有成效的質(zhì)量控制模式，更是能將責(zé)任落實到位的管理方式。通過精細(xì)化的過程監(jiān)控和切實的責(zé)任落實，以高效率成功為結(jié)果導(dǎo)向、高質(zhì)量成功為目標(biāo)導(dǎo)向，根據(jù)責(zé)任執(zhí)行情況對人員進(jìn)行獎勵或批評，調(diào)動團(tuán)隊成員的積極性，提升團(tuán)隊的凝聚力和戰(zhàn)斗力。

可以采用“一圖四表”的方式實施精細(xì)化過程控制，如圖3所示。

圖3 “一圖四表”管理模式

“一圖四表”要求明確每項工作的完成時間、完成標(biāo)志和責(zé)任人，時間精確到日，完成標(biāo)志精確到文件，責(zé)任精確到人。

通過“一圖四表”式的項目研制流程精細(xì)化管理，可以做到責(zé)任的壓準(zhǔn)壓實：任務(wù)前，精細(xì)策劃，識別關(guān)鍵控制點，充分評估風(fēng)險，明確任務(wù)分工和責(zé)任分工；任務(wù)中，確保任務(wù)到面、責(zé)任到人、節(jié)點到日，任務(wù)成果準(zhǔn)確考核，質(zhì)量問題及時解決，風(fēng)險要素嚴(yán)格管控，項目研制按期保質(zhì)推進(jìn)；任務(wù)后，開展對項目研制過程的精細(xì)化總結(jié)，分析每個人的工作是否高質(zhì)量完成，為進(jìn)一步優(yōu)化精細(xì)化流程管控體系提供量化切入點。

6.能力提升到位

組織能力是實現(xiàn)航天項目從“保成功、保交付、保增長”向“高質(zhì)量、高效率、高效益”研制模式轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。通過“量化組織能力、建設(shè)組織資產(chǎn)、規(guī)范設(shè)計流程、研制通用平臺、升級試驗設(shè)施”5個維度開展組織能力體系建設(shè)，能夠推動組織設(shè)計開發(fā)能力、試驗驗證能力、產(chǎn)品保證能力的有效提升，為組織能力提升到位提供保證。

（1）量化組織能力。建立能力評價報表體系，即產(chǎn)能表、能力表、資源表、效益表等，精準(zhǔn)采集并量化項目成員及項目團(tuán)隊的能力值，為項目成員個人能力及組織能力提升提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐和改進(jìn)依據(jù)，用量化的組織測量數(shù)據(jù)指導(dǎo)學(xué)習(xí)型組織的持續(xù)改進(jìn)。

（2）建設(shè)組織資產(chǎn)。設(shè)立組織資產(chǎn)成熟度評價體系和詳細(xì)應(yīng)用規(guī)程，充分發(fā)揮組織知識、組織資產(chǎn)、組織能力的長效作用，實現(xiàn)成熟設(shè)計成果的再利用，縮短新項目的研制周期，提升產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，將以往人員和項目的能力應(yīng)用到新項目研制。

（3）規(guī)范設(shè)計流程。對專業(yè)設(shè)計基礎(chǔ)、設(shè)計模式、設(shè)計流程、已有成果進(jìn)行充分整合，形成邏輯清晰、過程高效、節(jié)點可控、成果可靠的專業(yè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化流程，為在新項目研制過程中精細(xì)化管控進(jìn)度、節(jié)點、質(zhì)量、產(chǎn)品提供高效抓手。

（4）研制通用平臺。實現(xiàn)對主要產(chǎn)品或?qū)I(yè)設(shè)計能力的凝練升華，實現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計、重復(fù)性使用，保證設(shè)計的統(tǒng)一性和正確性，提高組織生產(chǎn)效率，為保障項目研制進(jìn)度和質(zhì)量提供平臺級支撐。

（5）升級試驗設(shè)施。通過試驗設(shè)施、環(huán)境以及工具方法等軟實力建設(shè)，統(tǒng)一研制環(huán)境、優(yōu)化試驗工具、提升試驗?zāi)芰?，為產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量檢驗提供精細(xì)化的驗證手段，并支撐試驗驗證從自動化到智能化的轉(zhuǎn)變。

二、“九到位”管理方法實踐

在“捷龍”1號固體運載火箭項目的全壽命周期研制中，研究院運用“九到位”項目管理方法完成各配套產(chǎn)品的設(shè)計研制與各配套單位的生產(chǎn)制造，僅用18個月時間就完成了四級固體運載火箭的方案首飛，成功將3顆衛(wèi)星準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道，運載效率達(dá)到同規(guī)?；鸺龂H先進(jìn)水平，為商業(yè)運營奠定了堅實的基礎(chǔ)。

1.需求開發(fā)、需求傳遞、需求理解

針對系統(tǒng)的外部需求和內(nèi)部需求，建立需求雙向跟蹤矩陣，確保需求在項目開發(fā)全過程中傳遞到位；采用自然語言、形式化需求描述語言、結(jié)構(gòu)化語言，撰寫需求規(guī)格說明，準(zhǔn)確、無二義性地表達(dá)用戶需求；進(jìn)行評審、確認(rèn)和原型驗證，確保需求開發(fā)到位、需求理解到位。

2.風(fēng)險識別

以發(fā)射流程及飛行時序為主線，全面開展項目的風(fēng)險識別專項工作，評估時序指令、飛行環(huán)境、產(chǎn)品特性以及“九新”對技術(shù)、生產(chǎn)、操作、管理等多個維度的影響，并從地面試驗驗證、仿真模擬、工程保證等方面采取相應(yīng)措施，有效降低了風(fēng)險發(fā)生概率。

3.狀態(tài)控制

嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，做到論證充分、各方認(rèn)可、試驗驗證、審批完備、落實到位；設(shè)計裝備信息管理系統(tǒng)，在全箭—系統(tǒng)—單機(jī)各維度開展信息化編碼，通過使用二維碼方式實現(xiàn)全箭硬件設(shè)備的管理；設(shè)計全箭軟件版本回傳機(jī)制，在系統(tǒng)測試中增加版本回讀，通過一鍵測試實現(xiàn)全箭軟件狀態(tài)的管理。

4.試驗驗證、數(shù)據(jù)判讀

設(shè)計自動化仿真測試平臺，針對半物理仿真接口眾多、種類繁多、邏輯復(fù)雜的特點，快速有效地開展測試及判讀；利用正交試驗設(shè)計測試用例，大幅減少了試驗項目數(shù)量，提高了試驗效率；設(shè)計軟件故障模擬平臺，完成關(guān)鍵軟件的功能和性能故障模擬，提高了測試覆蓋率。

5.責(zé)任落實

在項目實施過程中推行“一圖四表”精細(xì)化管理，全程高效、精細(xì)推動項目進(jìn)展，將工作壓準(zhǔn)到人，責(zé)任壓實到人，實現(xiàn)對人員、狀態(tài)、進(jìn)度、質(zhì)量、風(fēng)險的全面高效管控，不同部門、崗位、專業(yè)密切配合，為商業(yè)航天研制模式下的航天任務(wù)高質(zhì)高效保成功提供直接保障。

6.能力提升

通過構(gòu)建項目組織資產(chǎn)庫、優(yōu)化專業(yè)設(shè)計流程、建設(shè)通用設(shè)計平臺、升級試驗基礎(chǔ)設(shè)施等措施，使得組織能力得到明顯提升。通過“四表”考核，對標(biāo)項目發(fā)展階段和目標(biāo)，準(zhǔn)確識別項目成員與階段目標(biāo)的差距，找準(zhǔn)短板，有的放矢，在項目實施過程中進(jìn)行針對性改進(jìn)。

基于“三個面向”，研究院探索總結(jié)了“九到位”航天項目管理方法，在“捷龍”1號項目中試點運行取得了成功，對航天項目的產(chǎn)品和過程進(jìn)行了精細(xì)化管理，實現(xiàn)了技術(shù)和管理的一體化協(xié)同推進(jìn)，該方法具備一定的通用性，可以推廣到其他航天項目中，實現(xiàn)航天項目的高質(zhì)量保成功目標(biāo)。