水下发射技术能力建设项目管理方法研究

◎北京宇航系统工程研究所 马晨辉 黄海龙

中国运载火箭技术研究院 耿萍萍

水下发射技术是水下兵器研制的核心关键技术，也是公认的世界性难题。其能力建设项目是一项复杂系统工程，配合单位涉及到高校、研究所、商用软件公司等几十家，各系统组成繁琐，普通的管理方法已不适应这种大型复杂工程，需要也应该借助系统工程的观点与方法去实现。北京宇航系统工程研究所通过在传统航天项目管理模式的基础上应用系统工程方法开展水下发射技术能力建设项目管理探索工作，从实践中应用、工程中提炼、过程中总结，形成了系统工程科学在水下发射技术能力建设项目管理中的理论与方法，为大型航天复杂系统工程项目管理提供了新的思路。

一、系统工程理论构建顶层设计

系统科学是关于整体性的科学，充分强调整体系统的综合最优化，而不是追求单一目标的最优化。水下发射技术能力建设在论证和实施过程中突破了传统意义上的型号研制保障条件的开展方式，以水下发射技术能力发展方向为指引，提出了国家性的水下发射技术试验验证能力体系规划方案，并以此作为后续能力建设的基石和依据；以满足型号研制需求为目标，梳理了水下发射技术所面临的瓶颈和深层需求；以型号研制流程为依托，分解了各类数字试验条件和仿真设施，挖掘出仿真试验装置的属性、指标、能力、不足和需求。

宇航系统工程研究所按照时间和空间合理化布局，确定了各项能力建设要素在研制过程中的位置，顶层设计形成一整套能力建设体系架构。在此基础上，构建了由专业仿真模块、仿真单元、仿真系统以及系统平台组成的水下发射技术能力建设项目，其中包含数值仿真和模拟试验、规定常规试验和非规定常规数字试验、单项数字试验和综合数字试验、局部数字试验以及水下发射全过程数字系统试验，覆盖水下发射技术研究和型号研制所需的数字试验需求。

该能力建设体系架构按照系统工程的指导思想，按各分支构成形成整体架构，将自下而上的分支组成与自上而下的顶层架构有机结合，利用系统工程分解—集成方法形成整个能力建设框架和具体建设内容。该体系架构可充分体现系统内部各组分微观特性的认识，也满足系统层次之间结构关系的分析和验证，最终保证系统整体性能满足型号研制要求。

二、系统工程方法规划项目论证

宇航系统工程研究所通过顶层设计明确了项目建设依据、建设目标和主要分支构成，在此基础上，论证项目的主要内容以实现项目建设为主旨。按能力建设体系框架和各分支构成，对各建设内容进行细化并有机结合。

水下发射技术研究补充软件及模块分别从型号多体耦合相互作用、多相流耦合作用、受力特性、建模优化设计、提高载荷计算精度等方面出发，研究对应的问题，建立求解方法和手段。通过该部分能力建设获得关键技术的设计参数，考核型号系统总体和分系统方案的正确性、协调性以及对水下发射和飞行环境的适应性。

水下发射虚拟试验系统重点解决水下发射多学科联合仿真计算问题，为完成水下发射流体、结构等专业的联合仿真分析，开展不同发射工况的射前预示虚拟试验，提供仿真计算与管理的软硬件平台。该部分能力建设充分考虑水下发射技术的仿真试验需求，以水下发射技术研究补充软件及模块为基础构建系统级的虚拟试验环境，提供虚拟试验项目管理、虚拟试验独立及协同运行控制、虚拟试验分布式运行环境、虚拟试验模型设计与管理等功能，完成水下发射流体、结构等学科的专业及联合仿真分析，开展不同工况的射前预示虚拟试验仿真计算与管理，对水下发射过程进行全程模拟及各状态参数的计算，为实际的物理试验提供可靠的分析依据。

水下发射试验数据管理子系统用于集中管理水下发射实物试验数据、虚拟试验数据和分析结果数据，提供数据导入、查询等功能，提供面向分析系统的数据访问接口。该子系统由水下发射实物试验数据管理模块、虚拟试验数据管理模块、实物试验数据库、虚拟试验数据库、试验分析结果数据库及管理模块、试验数据接口模块及相关硬件系统组成。

其中补充软件及模块是虚拟试验的基础和验证手段，虚拟试验可指导设计，试验数据管理子系统需要实物试验、虚拟试验和补充软件及模块必要的仿真数据，同时又是提高虚拟试验和补充软件及模块仿真水平的基础，三者之间相互补充、相互验证、相互提高。水下发射能力建设项目包含各类数字试验，种类繁多，分支庞杂，涉及到的专业和单位较多，而国外能够借鉴的经验较少，因此在论证过程中需要面临局部与整体、系统与系统联系以及系统分解等问题，这也是个体与整体的辩证统一。

三、全寿命周期管理项目实施

任何系统都有其时效性，不同阶段所表现的特性完全不同。水下发射技术能力建设项目历经顶层设计、规划论证、实施运行、竣工验收等阶段，在完成项目顶层策划和前期论证工作后，水下发射技术能力建设项目进入实施和验收阶段。该项目实施过程具有建设周期长、技术难度大、参与人员多、涉及领域广、规范要求高等特点，实施工作必须在现有条件基础上充分体现合理规划、统筹兼顾、健全体系、提升水平、兼顾长远的指导思想，对建设项目进行全寿命周期管理。

在该项目实施初期，宇航系统工程研究所对事项和经费计划进行了全寿命周期策划，做到了到事、到时、到人。在实施过程中对策划进行分解，以计划形式下发到各建设内容负责人。对影响策划执行的要素及时分析解决，务求项目按计划执行。在确保项目进度和经费管理的基础上，重视对技术的实现和管理。项目实施过程中，针对每项系统进行了分解，按最小单元为系统中的部件，建立工作分解结构组成图。建立技术状态专家审查制，技术要求、实施方案、验收状态均需通过专家组及最终使用者的审查确认。通过各系统实施过程中的版本状态控制和资料更新控制，确保资料的及时更新和有效。

通过全寿命周期建设方法，保证了从论证到实施直至验收各阶段，对各种必要关键专业技术及其实施的设备和设施进行科学的合理集成，特别是诸如虚拟试验、数据管理系统等需要大投资和高质量等特殊工程需求的试验设施项目，更要合理规划，兼顾长远。它们是具有多学科的、全方位、多角度、综合性的大型数字试验，具有真实性强、考核复杂环境全等特点，能够正确发挥它们的使用效能是项目论证中最最核心的准则。因此在全寿命周期项目管理中，明确提出了建设项目中各项内容要解决的型号研制问题和应达到的能力指标，指导项目的论证、实施和验收。在验收阶段，严格按项目整体目标对各建设内容进行验收，确保项目建设满足现阶段和未来几年型号研制过程水下发射技术研究的需求。

通过项目建设，各项成果有力地支撑了型号设计，从单元到平台，从单专业到多专业，从数据到系统，全方位地推进型号研制进度和设计改进周期，形成的软件和工具直接应用于专业设计，提升了设计水平，缩短了设计周期，节约了设计成本，为型号研制工作奠定了坚实的基础，具有重要的经济效益和社会效益。

开展水下发射技术能力建设项目可以为水下发射技术机理研究、关键技术验证和工程设计提供手段。项目建设论证实施过程中引入系统工程的管理方法，形成了具有特色的水下发射技术能力建设项目，不但为解决航天项目组织管理提供了新视角和新思路，而且也为大规模项目论证及实施工作提供了方法和工具。同时，在项目规划、论证及实施过程中有效地提升和完善了系统工程方法理论，体现了在实践中应用，并在实践中升华的特点。通过项目实践，逐步深化了对系统工程方法论的认识，全生命周期管理体现了项目的特性，兼顾了项目的组成细节，凝练了各分支的功效，逐步总结出以体系建设为目标的系统工程方法，可强化我国水下发射技术能力体系建设，也可推动系统科学和管理科学的发展。