基于“系统架构+货架产品”的平台化研制模式建立及实施

/北京航天自动控制研究所

对比北京航天自动控制研究所近7年业务数据可以看出:2017年型号数量较2010年增长近50%,控制系统交付产品数量较2010年上涨68%,任务平均研制周期较2010年压缩近50%。在不考虑首飞型号占用资源较多的情况下,粗略计算可知:按照现有型号定制型研制模式,设计、生产及工艺人员年均工作量相较2010年增长约250%,人员数量及模式效率的不匹配将给单位的发展带来较大的质量风险、交付风险及经营风险。此外,为适应未来发展需求,研究所提出在“十三五”期间应形成每年完成10型首飞、100发飞行试验、1000套控制系统集成交付的能力,按照现有科研生产模式发展及人力资源规划,到“十三五”末,距离实现“10、100、1000”的能力目标尚有较大差距。

在此情况下,研究所贯彻落实中国航天科技集团有限公司、中国运载火箭技术研究院产品化发展思路,积极推进产品驱动战略,在产品体系建设、系统架构研究、产品型谱发展等方面取得了一定成果,但研制模式仍然是型号定制型,该研制模式存在2个方面的问题:一是模式效率及效益较低,导致产品研制周期较长,成本较高;二是同类产品未形成规格化、系列化,导致不同型号间产品设计、生产各环节资源重复投入。

在型号数量、科研生产及经济指标压力持续增加的形势下,为解决现有科研模式效率效益低及不同型号间资源重复投入等问题,降低研究所经营风险,实现“10、100、1000”能力目标,根据研究所业务实际,建立了基于“系统架构+货架产品”的平台化研制模式,并在新研型号中应用实践。

一、工作与实践

以降本增效、解决型号间资源重复投入为出发点,通过制修订相关办法及标准,完善相关规章制度及激励机制,建立相对独立的产品队伍,加强各专业联动,提升设计及管理水平;梳理固化现有控制系统架构及其核心单机,形成并发布“中枢”系列系统架构及“航控”系列核心单机;制定控制系统架构及产品核心标准群,开展产品货架建设,根据相关规章制度,建立满足于型号需求的基于功能、性能、质量、成本等多要素多层次的产品货架;持续推进新产品开发及通用产品成熟度提升;建立面向“系统架构+货架产品”平台化研制模式的信息化平台,实现系统架构及货架产品可视化展示及架构与单机匹配关系推送,便于用户选择及售后跟踪,为“系统架构+货架产品”平台化研制模式的推广实践提供基础支撑。

此外,通过将XX项目行政决策评审纳入型号研制流程,实现对新研型号的技术经济性、系统架构及货架产品选用等方面决策评审,并对型号研制关键过程进行有效监管,确保平台化研制模式实施落地。

二、实施方案

1.完善体制机制

通过研究制定XX“十三五”产品发展规划、XX加快推进产品驱动发展的若干意见红外文件,为基于“系统架构+货架产品”的平台化研制模式的建立发展及实施落地提供顶层政策支撑。

梳理产品研发流程和管理要求,将“系统架构+货架产品”平台化研制模式落实到程序文件中,优化产品研制、选用、管理,建立包含产品召回、更新、报废的产品处置机制。

修订XX货架管理办法,丰富扩充产品货架,将成熟的外协配套产品纳入单位货架,以型号需求及体验为导向,建立货架产品准入退出流程和评审机制,发布货架产品指标及选用说明,健全货架产品管理机制。制定XX产品型谱管理办法,规范货架产品型谱化发展思路,完善通用产品“组批投产+预投”制度,制定XX新产品开发管理办法,规范新产品立项、检查、验收、发布和考核流程,加强新产品立项与产品规划的对标力度,确保新产品的核心技术和产品所有权在手。

建立项目行政决策评审实施细则,加强控制系统架构及货架产品选用审查及过程监管。强化产品成本控制机制,将限价开发、成本考核、成本变化控制等工作融入研制流程和考核机制,加快开展型谱产品价格数据收集、谈判确定组批投产货架产品价格,形成产品价格快速测算机制,对产品进行独立核算,实现产品成本的精准控制,形成抢占市场份额的成本优势,支撑型号的利润实现,全面建成面向产品的财务核算体系,实现产品选用及产品研制双向激励。

上文从检验员的角度对空气储罐的定期检验过程进行了研究，接下来从使用单位的角度对空气储罐在使用过程中的注意事项进行探讨，以期杜绝事故的发生，保障生产安全以及人员财产安全。

2.建立组织机构及人才队伍

成立由研究所一把手担任组长的产品工程建设领导小组,统一指挥平台化研制模式组织实施,成立由产品主管所领导为主任的产品工程专家委员会,并下设系统架构专家组和货架产品专家组等机构,为新型平台化研制模式的具体执行提供支撑保障,研究所产品工程组织机构,如图1所示。

图1 产品工程组织机构

分别建立产品研发、实现、生产、保障和管理队伍,明确产品副总设计师负责研究所产品规划和产品体系建设;建设不同类别系统架构和型谱产品的产品研发和实现队伍,并按需设置产品首席;建设负责集成交付、总成总测等生产过程的产品生产队伍,培养工艺、检验、调试、试验等生产人员,并按需聘任生产总监;在各科研机构建设产品保障队伍,负责产品的跟产服务、售后服务及元器件、六性、电气系统仿真、软件测试、FPGA测试、电磁兼容测试、试验技术的研究与实施等产品支持工作;在研究所职能机关和产品相关研究机构按需配置专兼职产品管理人员,研究产品管理制度,开展产品管理活动,产品队伍结构如图2所示。

图2 产品队伍结构

3.梳理固化控制系统架构

以现有控制系统架构为基础,规范控制系统体系架构及弹地接口、设备组成和通用级间接口,编写院/所级接口标准规范,持续推进系统架构及产品核心标准群建设。发布“中枢”系列控制系统架构及“航控”系列核心单机,结合未来型号发展需求,以型谱化发展思路开展新型“中枢”控制系统架构研究,推进“中枢”系统架构上货架工作,为型号选用提供基础保障。

4.丰富扩充产品货架

以做强核心产品、做大通用产品为目标,坚持控制系统自研和外协产品型谱化发展原则,将现有型号产品和非型号产品按照“编型谱、建货架”的思路进行全面梳理,结合后续型号及市场对产品的需求,依据产品的重要程度将产品划分为系统核心产品、系统关键产品、系统一般产品和型号外重点发展产品4类。按照XX货架管理办法和XX型谱管理办法的要求,针对不同类别的产品进行差异化管理。

以XX型谱新产品开发和关键技术攻关项目管理办法为依据,各产品首席为直接责任人,推进落实新产品立项、审查、结题工作。

梳理各型号配套成熟产品,剥离抽取后扩充到产品货架中,按照产品功能、性能、质量、成本等方面,以PLC、CPCI、火工品等效器及绝缘电阻测试仪为试点,开展产品不同等级系列化研制,形成高、中、低各产品规格,满足各型号的差异化需求。

持续推进产品成熟度提升,健全货架产品准入退出流程和评审机制,坚持成熟度2级及以上产品上货架,定期更新发布货架产品目录及使用说明,满足不同用户使用需求。

5.开展信息化平台建设

6.型号推广实践

以丰富的系统架构、货架产品及信息化平台为基础,通过XX项目行政决策评审,实施控制系统架构及货架产品选用及关键过程监管,助力新型平台化研制模式在新研型号的推广应用。

三、创新性及亮点

一是发布“中枢”系统架构及“航控”核心单机，实现控制系统架构型谱化发展。

总结梳理现有型号的共性特点,以能够表征控制系统特征、利于划分产品系列为前提,兼顾未来型号发展,采用“总线方式+控制方式+组合方式+软件架构”为区分依据,划分确定3型“中枢”系统架构及3型“航控”核心单机,并以红头文件及现场成果发布会的形式实施发布。此次系统架构总结及发布,标志着研究院控制系统正式步入型谱化发展,也为研究所科研模式的转型奠定了坚实基础。

二是创新性提出“八化”工作思路，助推新型研制模式实施。

研究所综合考虑业务范围、研制优化、专业发展、软硬件结合、效率提升等要素,创新性的提出“八化”工作思路,即研制流程规范化、接口定义标准化、指标体系归集化,系统架构系列化、产品研制型谱化、数学模型通用化、软件开发重用化、控制算法IP化。通过优化产品研制流程提升产品研制效率,规范及固化各接口标准为后续产品研制提供依据,软硬件产品去型号化设计为实现产品通用化提供设计基础,控制算法的硬件实现为产品性能提升带来新途径,从而多维度实现系统架构、货架产品系列化、型谱化发展,助推新型研制模式实施。

三是率先开展通用产品组批投产及控制系统组织型验收，探索控制系统“去型号化”“去任务化”管理方法。

针对整机级通用产品及模件级产品,率先开展生产任务单和生产过程“去型号化”“去任务化”工作,初步实现了部分通用产品统一订货、组批生产、统一验收、统一交付、统一问题处理。充分分析现有产品验收模式在组织效率和质量保证2个方面存在的问题,形成控制系统产品组织型验收模式实施方案,并以第一阶段产品(相同要求的产品或者是可以将现有要求合并成相同要求的产品)为试点,探索控制系统“去型号化”“去任务化”管理方法。

四、实践效果

1.型号研制效率大幅提升

基于“系统架构+货架产品”的平台化研制模式已在XX15、XXF等4个新研型号推广应用,充分验证了新型研制模式的可行性及正确性。采用新型研制模式以来,在较少的人员投入情况下,上述4个新研型号控制系统研制周期(从系统研制到交付用户)均缩短至1年以内,研制效率提升100%以上,控制系统研制成本大幅降低。

2.型号间产品化率大幅提升，资源重复投入有效降低

新型研制模式对单机级及模板级产品的型谱化及模块化发展提出了较高的要求,采用新型研制模式以来,型号间产品化率大幅提升,极大地减少型号间资源重复投入。

一是在型号间产品化率方面,在某武器型号A基础上,B、C2个型号弹上控制系统产品通用率分别达到59.3%、69.6%,“航控”1号模块级产品通用率分别达到97.1%、96.4%;在某武器型号D基础上,E、F2个型号弹上控制系统产品通用率分别达到33.1%、40.8%,“航控”2号模块级产品通用率分别达到80.0%、90.0%;采用“航控”3号的4个战术型号中,“航控”3号模块通用率达到98.3%。

二是在型号间资源重复投入方面,通过开展试点通用产品组批投产及组织型验收,积累了初步的管理经验及实践方法。PLC及CPCI产品已经初步实现了“去型号化”“去任务化”的目标,在降低资源重复投入的基础上,产品质量及一致性均得到较大提升。