空间站任务应急发射流程决策管理方法研究

徐珊珊，岳晓飞，杨伟宏，杨 楠，王 鹏

（1. 中国运载火箭技术研究院，北京，100076，2. 首都航天机械有限公司，北京，100076）

0 引 言

中国载人空间站工程是建设航天强国的重要标志，应急发射任务是空间站建造过程中极为特殊和重要的部分。按照空间站长期有人照料的目标，每年需用CZ-2F火箭发射两艘神舟载人飞船，将航天员送入空间站，实现乘员轮换。当飞船出现故障不能正常返回时，需应急发射一艘飞船，对航天员进行紧急救援。应急发射任务必须在短时间内精准完成，因此，应急发射任务具有目标唯一、约束性强、风险容忍度低等特点。基于上述特点，应急发射任务中的决策管理就显得尤为重要。

1 决策理论与方法

管理学中的决策不是瞬间的行为，而是一个发现问题、提出问题、解决问题的过程，这一过程就是决策分析，即人们为了实现某一特定目标，在占有一定信息和经验的基础上，根据主客观条件的可能性，提出各种可行方案，采用一定的科学方法和手段，进行比较、分析和评价，按照决策准则，从中筛选出最满意的方案，并根据方案实施的反馈情况对方案进行修整控制，直至目标实现的整个系统过程。

1.1 决策分析的基本要素

决策分析包括以下几个基本要素：

a）决策者：决策者即决策主体，可以是个体，也可以是群体。

b）决策目标：决策者必须有一个希望达到的明确的目标，可以是单个目标，也可以是多个目标。

c）决策方案：存在着供人们选择的不同的决策方案。有明确方案和不明确方案两种。

d）自然状态：决策者无法控制但可以预见的决策环境客观存在的各种状态。

e）决策结果：决策结果即各种决策方案在不同的自然状态下所出现的结果。

f）决策准则：它是评价方案是否达到决策目标的价值准则，也是选择方案的依据。

1.2 决策分析的基本步骤

决策分析是一个系统过程，由科学的决策步骤组成，又称决策程序，一般包括以下5个步骤：发现与分析问题；确定决策目标；拟定各种可行的被择方案；分析、比较各被择方案，从中选出最优方案；决策的执行、反馈与调整等。这5个步骤及相互间的关系如图1所示。

图1 决策分析过程基本步骤Fig.1 Basic Steps of Decision Analysis Process

2 应急发射流程决策程序分析

在常规的发射任务中，发射场工作流程一般串行开展，以质量评审为子决策节点，以确保发射成功为最终目标。按照工程总体要求，应急发射流程将载人火箭单发发射场工作时间压缩至约四分之一，为实现快速发射，火箭系统需在短时间内从待命状态转到发射状态。因此，在确保发射成功为最终目标不变的前提下，应急发射任务发射场工作流程须并行开展。除测试流程上的适当简化外，质量评审也简化为质量过程确认。

2.1 应急发射流程决策要素分析

a）决策者：航天工程是复杂的系统工程，各系统各司其职，同时相互配合，存在紧密的耦合关系，因此应急发射任务需建立健全的组织机构，各级决策的决策者均由组织机构中相应的群体担当。

b）决策目标：火箭任务目标只有一个，就是发射成功。应急发射约束条件更加严苛，需在限定时间内，完成所有工作。由于各项工作之间相互耦合，任何一项工作都可能影响最终目标，因此需设置很多子目标，所有子目标均需围绕一个最终目标，就是确保载人火箭发射成功。

c）决策方案：因为应急发射流程有严格的时间限定和明确的目标，应根据实际问题情况，充分考虑现场资源、人力、技术、时间等综合条件，快速制定出可实施的决策方案。

d）自然状态：应急发射流程中的自然状态大部分都是不确定且离散的。

e）决策结果：因为应急发射任务目标唯一，因此仅存在成功和失败两种决策结果。

f）决策准则：在以高效、可靠为主要依据的基础上，应急发射流程的决策准则还应遵循系统、科学、可行等基本原则。

2.2 应急发射任务决策程序

如上文所述，应急发射任务目标明确，且火箭构成系统复杂，需设立多个子目标，因此本文按照火箭功能系统梳理出应急发射任务多层次目标树，见图2。

图2 应急发射任务多层次目标树Fig.2 Emergency Launch Mission Multi-level Target Tree

从图2中可以看出，火箭系统子目标众多，每个子目标均需建立相应的决策过程，再逐级汇总成总体决策程序。应急发射流程时间周期紧张，各系统工作需并行开展，因此按照应急救援工作流程中各系统工作开展顺序进行决策分析过程汇总更为清晰。应急救援工作流程如图3所示。

图3 应急救援工作流程Fig.3 Emergency Rescue Workflow

设D表示总体决策程序，每个子目标对应的决策程序用各系统名称拼音首字母在右下角加以标注，即：

D—总体子决策程序；

D—结构系统子决策程序；

D—电气系统子决策程序；

D—附加系统子决策程序；

D—动力系统子决策程序；

D—发射支持系统子决策程序。

下一层级子决策程序名称以此类推。

最终汇总得到应急发射任务总决策程序如图4所示。

图4 应急发射任务决策总程序Fig.4 General Decision-making Procedure for Emergency Launch Mission

3 应急发射流程决策方案初探

载人航天，人命关天。应急救援任务是在非正常状态下，保障航天员生命安全的最后手段，因此，必须按照科学的方法，形成严谨、可行的决策方案。

3.1 应急发射流程组织机构

CZ-2F运载火箭应急救援任务最高领导机构为应急发射指挥部，指挥部下设管理小组、技术协调组、发射场指挥调度组、后方调度组、质量技安组、后勤保障组等，组织机构如图5所示。

图5 应急发射流程组织机构Fig.5 Organization Chart of Emergency Launch Process

指挥部对应急任务负全面责任；应急发射管理小组是应急发射指挥部办事机构，组织实施应急发射任务；应急发射技术协调组是任务技术系统领导小组，对火箭技术负责；应急发射发射场指挥调度组在指挥部的领导下，负责应急发射队的人员、设备、物资调动，负责与工程总体和工程各大系统协调，负责任务的组织和实施，负责前后方联动；后方调度组在指挥部的领导下，负责后方保障的人员、设备、物资调动，负责与上级单位和工程各大系统协调，负责任务的组织保障，协助前后方联动；质量技安组负责现场质量流程确认，技安状态确认，对火箭质量流程负责；后勤保障组负责产品运输、发射队住宿、车辆、饮食等保障。

3.2 应急发射流程决策程序启动

应急发射流程决策程序随着应急发射流程的启动而启动，贯穿整个应急发射过程。

从接到应急救援命令开始，应急发射流程正式启动，集结试验队员、布置保障条件，专机到达发射场所在地机场，专车到达测试场地，人员就位，按照应急救援工作流程开展应急救援工作。

从接到应急救援命令开始，应急发射流程组织机构开始运转，后续工作均在组织机构的管理下，按照既定流程开展。在整个应急发射流程中遇到的问题均按照应急发射流程决策管理办法执行。

3.3 应急发射流程决策管理办法

上文按照应急救援工作流程中各系统工作开展顺序建立了应急发射流程决策程序，本章依照应急发射流程决策程序，对不同阶段发生的不同问题，制定出相应的决策管理办法。

3.3.1 质量节点决策管理办法

质量工作是航天工程中最重要的工作，在发射任务中贯穿始终，应急流程中所有工作程序都须严格按照质量要求开展。由于应急发射任务时间紧迫，为提高质量管理的针对性和有效性，建议将原有的关键节点质量控制程序由专家会议评审转变为质量过程确认。

由于应急发射流程多项工作并行开展，建议根据应急发射流程和工作项目，以系统为单位形成每日质量确认表格，包含计划开展工作、实际完成工作、待办事项等内容，由各系统主管发起，经各系统指挥、主任设计师、副总师审核，质量主管会签，最终由型号总师批准，在火箭加注前做到“日清日结”。

火箭加注前由院质量主管牵头，发起火箭加注前质量确认表，将前期各系统每日质量确认表格作为附件，由各系统副总师签字，型号两总审核，应急发射管理小组最终审批。

该工作可结合发射场流程精细化工作实施，将每日质量确认表与岗位作业书结合，设计师每天在Cpad上进行岗位作业书签署和每日质量确认，各级领导在Cpad上进行审批。

3.3.2 火箭加注前问题决策管理办法

火箭加注是不可逆的，加注前发生的问题，通常有一定的时间解决处理；加注后发生的问题，往往会直接对发射造成影响。因此，本章按问题发生的时间，对火箭加注前及开始加注后分别制定不同的决策管理办法。

火箭加注前按照问题类型分为质量问题、人员问题和其它问题。

a）质量问题决策管理办法。

由于应急发射任务时间周期是强约束，因此任何决策均需以对后续流程周期影响最小为首要考虑条件。与常规发射流程不同，应急发射流程中的质量问题在决策时可根据现场实际情况，以应急发射飞船（无航天员）最低发射条件为依据，以相应地降低火箭功能、性能为代价，适当放宽条件，提高发射概率，确保满足时间周期，从而实现最终发射目标。

工作中出现的异常现象及质量问题必须及时上报。问题出现10 min内由系统指挥向中队长及试验队质量处进行汇报，同时通报发射场指挥调度组；30 min内由试验队质量处向试验队技术协调组及管理小组汇报，同时通报后方调度组，管理小组向指挥部汇报；技术协调组组织人员进行现场分析，1 h内制定出排故方案，上报管理小组，4 h内完成现场排故，管理小组向指挥部汇报现场排故情况；发射场指挥调度组联合后方调度组组织人员把故障设备运送回后方；后方调度组组织问题归零，归零情况向汇报管理小组和指挥部汇报。火箭加注前质量问题决策流程如图6所示。

图6 火箭加注前质量问题决策流程Fig.6 Decision Flow Chart of Quality Problems before Rocket Filling

b）人员问题决策管理办法。

工作中出现的人员问题，如突发疾病或意外受伤，现场人员需第一时间通报发射场指挥调度组，指挥调度组视情进行现场处理，同时向管理小组汇报，管理小组视情决策人员后续处置及是否需要后方增员支持，若需后方增员支持，后方协调组组织增补人员24 h内抵达工作岗位。

c）其它问题决策管理办法。

应急发射任务执行过程中，除质量问题和人员问题外，还可能发生其它突发状况。按照对后续工作的影响程度分为三级，影响程度逐级升高。一级问题不影响后续关键节点；二级问题对后续关键节点有影响，但不影响发射；三级问题对发射直接造成影响。

一级问题由中队调度报发射场指挥调度组，发射场指挥调度组报管理小组并视情组织相关人员处理，处理结果报管理小组；

二级问题由中队调度报发射场指挥调度组，发射场指挥调度组报管理小组，管理小组制定后续计划，发射场指挥调度组组织相关人员执行落实，结果报指挥部；

三级问题由中队调度报发射场指挥调度组，发射场指挥调度组报管理小组，管理小组报指挥部，指挥部决策后续计划，所有相关组织机构执行落实。

3.3.3 火箭加注后问题决策管理办法

火箭开始加注后，由于临近发射节点且加注过程不可逆，出现的问题均属于紧急问题，往往对发射造成直接影响。因此，加注后的问题在决策过程中要提高等级。

问题出现后，由现场人员直接报型号办调度，型号办调度报型号两总，同时通报管理小组、技术协调组、发射场指挥调度组及质量技安组，各组协同现场制定解决方案。同时管理小组报指挥部，指挥部决策后续计划，所有相关组织机构执行落实。

3.3.4 应急发射流程决策追踪反馈

常规的决策分析过程中还包含反馈和追踪决策的过程，对方案进行追踪控制并适时修正是为了提高决策分析结果的科学性。在应急发射流程中由于时间紧迫，不允许在当次流程中对决策方案进行大幅度的修正，但决策追踪反馈的积累对后续任务仍然具有重要的参考价值。因此，建议建立应急发射流程决策追踪表，将应急发射流程中所有决策分析过程及实施效果记录下来，为后续载人航天火箭发射决策提供参考。

4 结束语

为进一步完善空间站任务应急发射流程的实施和管理，本文对应急发射流程的决策管理方法进行了研究和初探。梳理了应急发射流程中决策分析的基本要素，形成了应急发射流程决策方案，制定了应急发射方案决策管理办法及决策追踪反馈制度，为应急发射实施方案的改进和优化提供支撑和参考。由于应急发射流程尚处于模拟演练阶段，因此该决策管理办法还有待在后续的工作和实践中不断的修正和完善。