火工品产品化与成本控制探讨

孙泉、陈云波、陈勇、施廷杰、尹鑫 /四川航天川南火工技术有限公司

当前我国航天装备的发展已进入战略转型期，军民融合、竞争性采购已成为新常态，企业面临更多竞争对手的挑战，产品成本控制已成为企业核心竞争力的重要体现。然而，航天火工品的高价格一直为用户所在意，究其原因主要是企业遵循“型号牵引产品发展”科研生产模式下的产品高成本所致。具体表现为：一是研制成本高。由于早期企业受型号定制及对火工品“三化”设计认知不足，产生了很多结构类似、功能相近的产品，在型号研制过程中做了大量重复性设计和试验工作，极大地增加了产品研制成本和研制周期。二是生产成本高。企业受其工艺水平和制造能力限制，产品装配以手工操作为主，极大地增加了产品生产成本。三是验收成本高。由于各型号验收要求不统一，使得同一批产品面向不同型号应用时均需再次验收，极大地增加了产品验收成本。产品的“三高”成本造成了产品的高价格，已开始制约企业的可持续发展。因此，迫切需要转变科研生产模式，加强产品成本控制，提升企业的核心竞争力。四川航天川南火工技术有限公司推行火工品产品化，实现向“基于专业产品发展为主的型号系统集成”的新模式转型，加强产品研制、生产和验收过程的成本控制，是降低产品成本的行之有效的途径。

一、总体思路

推行航天火工品产品化，通过构建火工品产品货架体系，减少产品种类并实现产品货架选用，以降低产品研制成本；通过提升火工品产品实现过程自动化水平，提高产品研制生产效率，以降低产品生产成本；通过促进火工品产品验收要求统一，减少同批产品面向不同型号时重复验收的数量，以降低产品验收成本；最终实现产品成本控制，助力企业核心竞争力不断提升。

二、研究内容及实现途径

1.构建航天火工品产品货架体系

构建航天火工品产品货架体系，减少产品种类并实现产品货架选用，是降低产品研制成本的重要举措。航天火工品产品货架体系构建包括产品型谱建设、型谱产品设计和开发、产品目录建设和目录产品应用4 个方面的内容，如图1 所示。

图1 火工品货架产品体系架构

（1）产品型谱建设

火工品产品型谱应遵循“总结过去、支撑现在、引领未来”的基本原则建立。一方面，应注重与总体单位协同共建，确保应用需求与型谱规划的统一性；另一方面，应注重产品型谱规划的科学性，可从3 个层面统筹规划。

一是单机型谱化。对于上/下级接口能够统一的产品，可基于产品技术发展趋势分析进行标准化设计，形成单机级型谱产品，如用于非电传爆系统的起爆器，可对其输入端电器接口和输出端螺纹接口及输出能量进行统型，形成标准起爆器。

二是组件模块化。由于总体接口的特殊需求，对于上/下级接口无法统一的产品，可将其内装部/组件进行模块化设计，形成组件级型谱产品，并通过组合化设计满足各种使用需求，如非电传爆组件，由于型号任务需求不同，其传爆路数和工作终端往往不同，无法形成单机级型谱产品，但其内装的各型歧管、各类输出接头均可通过模块化设计，形成标准歧管和标准输出接头。

三是零件标准化。在单机型谱化和组件模块化的同时，应充分考虑其组成零件的标准化设计，形成零件级型谱产品，如雷管管壳、膜片等，直接以标准件形式发布，供产品设计选用。

（2）型谱产品设计和开发

根据航天火工品研制特点和应用实际，将火工品型谱产品提升为货架产品，可划分为2 个阶段：一是型谱产品经产品设计、开发，完成了设计验证检验，且经过地面鉴定量级考核，产品成熟度达到2 级及以上，成为型谱可推广产品面向用户选用的阶段；二是型谱可推广产品经产品再设计、再开发，完成产品技术状态固化和状态鉴定审查，产品成熟度达到5 级及以上，成为货架产品供用户优先选用的阶段。火工品型谱产品提升为货架产品的活动流程如图2 所示。

图2 型谱产品货架化活动流程图

（3）产品目录建设

将产品成熟度达到2 级及以上的型谱产品按照航天火工品类别汇总成册，构建《航天火工品选用目录》供用户选用；同时，应建立选用目录的进出机制，对目录进行动态管理。

（4）目录产品应用

一方面，建立目录产品选用机制。在型号研制过程中，优先选用货架产品；货架产品无法满足需求的，选择型谱推广产品。严格控制目录外产品选用，超目录产品选用须办理审批手续。另一方面，建立目录产品应用反馈机制。总体单位定期反馈目录产品型号的应用情况，单机设计生产单位根据反馈结果对产品型谱和目录进行更新维护，以确保产品技术先进性和型号适用性。

在产品货架体系构建的基础上，新型号研制、新产品设计时可直接选用货架产品或型谱产品，避免很多不必要的重复性工作，极大地缩短产品研制周期，降低产品研制、生产成本。以某非电传爆系统为例，按照设计标准要求，产品各引/传爆环节、对外接口和边界验证等研制项目至少有9 项，通过组件级产品模块化设计和系统层面组合化设计，新产品研制试验项目仅需开展对外接口和边界验证，可将至少2 项产品研制周期缩短1 个月以上，产品研制成本降低30%以上。

2.提升产品实现过程水平

提升航天火工品产品设计、生产、试验等实现过程水平，提高产品研制生产效率，是降低产品研制、生产成本的重要举措，可从以下3 个方面开展工作。

一是加强设计仿真能力建设。改变传统的航天火工品不计成本的“画+打”设计模式，通过仿真分析手段，获取产品性能指标的变化规律，在此基础上通过少量研制试验加以验证，确定产品技术状态，这样才能够有效缩短研制周期，降低产品研制成本。以某型切割分离装置研制为例，通常情况需要10 个以上子样用于产品分离指标摸底，引入仿真计算与分析，可以将试验数量减少至3 ～5 个子样即可，有效节约了产品前期摸底试验成本。

二是加强生产线建设。在标准岗位划分的基础上，实现主要岗位和关键、核心岗位的自动化，建立自动化生产单元，最终通过对生产单元的柔性组合，形成各类产品的自动化生产线。通过数字化、自动化生产线建设，最大程度地消除手工操作工序、减少人力资源消耗、提高产品生产效率，降低产品生产成本。

三是推进集中订货、组批投产和统一验收工作。打破现有“谁家订货谁家验收”的供货模式，用户方统筹分析未来一定时期内的产品需求后向生产厂家集中订货，生产方则根据各方用户获得产品可预见的用户需求进行组批投产，供需双方共同协商推动跨型号产品组批统一验收。以某型起爆器为例，按照技术文件要求，验收数量一般为批量的10%（不少于30 发），对于分批次交付5个20 发和一次交付1 个100 发，其验收数量不同，前者累计需要验收150 发，而后者仅需验收30 发；通过组批投产、统一验收，有效提高了产品交付、验收效率，减少了人力、物力资源消耗，降低了产品生产成本。

3.促进航天火工品产品验收要求统一

促进航天火工品产品验收要求统一，减少同批产品面向不同型号时重复验收数量，是降低产品验收成本的重要举措。一方面，协同用户开展各型号航天火工品环境条件统一化研究，构建各型号通用的环境条件和试验要求，并积极开展货架产品的环境适应性验证，以确保货架产品对各型号的适用性。另一方面，协同用户达成一致意见，即货架产品新型号选用时，可通过补充鉴定试验来验证产品对新型号环境的适应性；通过型号补充鉴定试验后，货架产品按自身产品规范进行产品质量一致性检验和交付。以某型起爆器为例，统一环境条件后同一批产品面向2 个型号使用时，可以仅按照通用技术文件验收1 次，这样验收数量可减少约30 发，验收成本可节约数十万元。

三、取得的成果

1.产品货架建设方面

公司协同总体单位制定了《航天火工品共建型谱》和《火工装置选用目录》，并形成5 型标准点火器/起爆器、9 型爆炸螺栓的单机级型谱产品，形成15 种标准非电歧管、9 种标准非电输出接头的组件级型谱产品，形成管壳和膜片标准零件，基本能够满足用户对上述类别产品的使用需求，不需要再单独研制新品，产品自身也不产生研制费用。据统计，目前公司非电传爆系统类产品的研制周期可缩短1 ～2 个月，研制成本降低了30%以上。

2.产品生产线建设方面

公司建成了起爆器装压药中心、电发火头、固体小火箭、非电传爆系统等4 条典型产品装配数字化生产线，相应产品生产能力均大幅提升，生产成本明显降低，保障了型号应用需求。据统计，公司起爆器装压药中心运行以来，参与装压药环节的生产人员由5 人减少至3 人，生产效率由800份/班提升至1000 份/班，生产成本降低了15%以上；电发火头生产单套设备的生产效率由6 名操作者数万发/年提高至3 名操作者数十万发/年，减员50%，生产效率提升300%，生产成本降低50%以上。

3.产品统一验收要求方面

一方面，公司协助总体单位制定了《火工品系统研制试验要求》，新配套的货架产品按其规定的通用环境条件验收合格后均可用于各型号使用，消除了同一批产品面向不同型号应用时需再次验收的情况，尤其对于小批量的产品而言，验收成本大幅降低。另一方面，公司协同总体单位某型号制定索类火工品的验收降本方案，采用通用的、低成本的“圆柱试验件”方案取代以往的个性化、高价格的“平板试验件”验收方案，产品生产周期缩短1 个月以上，每批次产品的验收成本可节约数十万元以上。