一枚火箭自点火起飞,就进入了“自动驾驶”模式,控制系统将化身“指挥”,按照时序协调火箭内部各个系统、单机有序工作,确保航向正确、姿态稳定,为载荷安全入轨解算最优路径。
作为航天科技集团八院全系列运载火箭GNC(制导导航与控制)系统和核心单机研制、生产、试验任务专业所,803所在高密度发射、高强度研制的常态下,按照集团公司“两个改变、两个强化、两个并重”的科研生产模式转型要求深化改革,推动产品归核聚焦,强化领域科研生产管理协同,加快推进数字化,解算出一条运载火箭控制系统研制快速转型路,3年时间系统交付量增长70%。
删繁就简打造产品体系
“‘批产高效’‘量大优惠’这样的生产和营销理念本应同样适用于运载火箭控制系统单机产品。火箭发射与研制量连年创新高,产品成本却始终居高不下。我们发现,产品总量虽然上去了,但种类过于分散,无法形成规模,效益自然上不去,而且产品技术状态多也带来了质量管控难度高与效率低下的弊端。”803所运载领域主管领导坦言。
瞄准组批生产、降本增效的目标,803所狠抓产品化工作,分层分级分类“合并同类项”,提出“系统架构统一化、关键单机型谱化、部组件模块化、飞行软件重用化”的思路,让产品研制从面向型号的定制式向面向市场的货架式转变,实现型号产品双驱动。
目前,该所控制系统已构建“单十表光纤惯组+三冗余箭机+冗余伺服系统”的统一架构,实现全自主对准、十表故障诊断等技术方案统型。其中,关键单机光纤惯组产品种类压缩33.3%,实现十表光纤惯组“一机通用”,电动伺服机构已建成从百瓦级到30千瓦级的全系列化产品型谱。同时,该所对光纤惯组、伺服机构等关键部组件进行通用化设计和模块化生产,可快速实现组合配置,构建起“统一架构+重用构件+多人协同”的软件研发新方式,新研飞行软件重用率达92%,满足快速研制需求。
管理协同助力流程畅通
改革之初,管理上的权责界面、功能定位、运行机制等不够明晰给很多工作的推进造成层层阻碍。细致调研后,803所按照“调整部门功能定位、实行分阶段差异化管控、实施多要素协同项目管理”三步走,对部门、项目团队、项目内部的权责界面、运行机制进行优化调整,推动科研生产高效协同运行。
首先,对领域内的系统部、产品部、技术中心等部门的职责定位进行调整,强化系统部的控制系统研制、单机产品牵引和项目管理能力,突出产品部的单机产品研制生产、产业孵化能力,增加技术中心的制造技术支撑职责,并赋予系统部相应的指挥权和考核权,提升科研生产部门业务协同度。
其次,在型号研制阶段,实行分阶段差异化管控。按照“预研—研制—批产—服务保障”4个阶段,明确技术创新、状态把控、单机产保、外场测试等责任主体和职责,充分发挥项目组纵向型号牵引、部门横向资源支撑的协同作用。
再次,紧抓质量、进度、成本、市场4要素,构建“质量在线监控、过程在线管理、产品在线交付”管理模式。在型号研制生产计划的基础上,进一步明确跨型号的产品组批计划,统筹实施物资采购,促进均衡出产,提升规模效应。
全过程数字化,研产效能倍增
产品化工作的大力推进为生产自动化提供了有效前提,803所进一步结合新研型号能力建设项目需求,做好顶层策划,推动“研发设计—试验管控—生产制造—运营管控”的全过程数字化转型。
“控制系统快速设计平台建成后,研发再也不是一张白纸上画蓝图,设计周期大幅缩短。”集团公司胡存明介绍。该所持续探索基于MBSE(基于模型的系统工程)的GNC跨域协同设计与仿真,“设计—验证”的闭合迭代周期缩短20%,并构建了多场协同仿真环境,提升产品快速开发和问题快速分析能力。
进入试验阶段后,通过自研LDM(现场数据管理)系统和判读软件,即可对综合试验的人员、设备、测试对象、测试操作等全面管控,实现试验流程标准化和集成测试远程判读,试验效率提升50%,并同步推进外场测试远程判读。此外,飞行软件验收也可通过无人值守系统实现流程全自动执行,验收耗时缩短近60%。
在十表光纤惯组生产环节,产品三维模型作为设计、工艺、制造、装配和检验的唯一源头,实现了研、产、试全链路贯通,产品生产单元全面应用MES(制造执行系统)、TDM(试验数据管理)系统,具备在线开装、合盖、验收等功能。
“秉纲而目自张,执本而末自从。”通过科研生产数据舱建设,803所领域项目管理打开“上帝视角”,实现“项目—整机—零部组件—工序”各层级计划信息穿透和在线监控,数据包管理系统也逐步实现产品在线确认制交付验收,实现产品全生命周期“一线牵”。
(余薛浩 郭宪功 陈葆娟)