新一代载人飞船首飞试验船项目管理创新实践

韩冬 陈朝基

(中国空间技术研究院总体设计部，北京 100094)

0 引言

新时期航天系统创新项目具有以下新特点：①用户体验更深：用户需求随研制深入频繁迭代、不断变化、逐步清晰；②系统创新更难：功能指标要求更高、技术难度更大、系统更复杂；③研制周期更短：市场竞争的立项压力要求研发速度更快、周期更短；④研制模式更多：既有继承更有创新，处于不同阶段的技术产品交叉耦合、并行研制；⑤资源投入更少：人力、设备、资金等资源投入相对不足，使用制约要求更多。

新一代载人飞船首飞试验船(以下简称“首飞试验船”)是由中国空间技术研究院在上述背景下先期自主投入组织实施的系统创新项目，通过在短时间内完成方案设计验证、产品试制生产和飞行任务演示，完善了系统创新项目管理模式，为争取载人登月工程立项奠定了坚实基础。

1 系统创新项目管理

1.1 系统创新项目的管理特点

1.1.1 兼具预研课题和型号研制的特点

首飞试验船需要在更短的周期内完成从可行性论证到在轨飞行演示的全过程，技术研发和项目管理两方面均兼具预研课题和型号研制的特点，如图1所示。

项目研制覆盖了预研课题和型号研制的所有内容，在相对更短的研制周期内，需要按照系统工程方法，从产品状态、技术接口、流程匹配等方面分析在新功能、新技术、新流程等方面产生的工作增量间的逻辑关系，并由此完善和优化项目管理方法和程序。首飞试验船中不同技术(产品)的技术(产品)成熟度不同，造成不同类产品的研制阶段划分不一致(一般包括概念研究、可行性论证、方案研制、初样研制、正样研制、飞行任务实施等)，研制进度也不一致。

为了适应新的研制情况，需要细化产品状态，在技术评审、产品验收、问题归零等关键环节分类制定产品保证要求，在常规单机、分系统、系统总体逐级转阶段的型号研制质量程序基础上，创新制定分类、分级、分批转阶段程序，以适应新的研制模式。

1.1.2 对用户需求的管控成为关键核心

用户需求和对首飞试验船的成果预期是逐步认识和深化的过程，在研制过程中，需要用户和研制团队频繁沟通交底。用户的需求会随着研制的深入不断迭代清晰，项目应创新建立用户全过程参与并深度体验的研制模式，以实现对用户需求的动态跟踪。

激烈的市场竞争大幅压缩研制周期，首飞试验船的方案设计、原理验证、实物生产和飞行演示要在更短时间内完成，在研制的任意时刻，用户需求的变化都会导致系统方案、产品实物和任务实施的变化。反之，研制任一环节的变化也将影响用户的需求，需要建立用户需求基线，并将用户需求以及需求的变化纳入技术状态控制的范畴，在用户需求到产品实物和任务实施全过程进行双向跟踪和动态管控。

图1 系统创新项目和常规型号研制任务随时间变化趋势对比示意图

1.1.3 对研制效益和质量提出更高要求

首飞试验船研制周期缩短，技术成熟度低的新技术(新产品)需要在更短时间内完成从原理验证到实物研制和飞行的全过程，单位时间内项目团队的工作量将急剧增加。进度、质量、资源等方面的项目管理工作急剧增加，管理难度和管理风险也随之加大。由于处于不同阶段的研制工作交叉并行开展，需要同时交叉并行处理不同性质的技术管理内容，工作量和风险加大。首飞试验船需在技术创新、系统优化、设计验证和生产试验等环节大力采用数字化研制方法和工具，节约时间、人员、设施、经费资源的投入，提高研制效率，保证产品质量。

1.1.4 对风险管控能力提出更高要求

(1)技术管理。由于诸多原创核心技术尚处于实验室的原理可行阶段，诸多工业化的新技术尚未应用到航天领域，项目研制始终存在对科学规律认识不足带来的技术风险。

(2)进度管理。作为火箭首飞任务的搭载载荷完成飞行演示验证，项目研制流程并入火箭研制任务主流程，火箭发射日期成为项目研制刚性约束，研制周期被压缩，可协调性更少。

(3)质量管理。大量不同阶段的交叉并行研制，产品需要从新技术原理验证快速过渡到实物产品研制，需对从系统方案、设计验证到产品生产各阶段的质量管理标准和程序进行细化完善，以保证各阶段研制能够无缝衔接，数字化研制的质量管理方法也需进一步细化完善。

(4)资源管理。首飞试验船为型号立项前的自主研发项目，与已立项的在研型号相比，研制经费投入相对紧张，尚不能配置齐全稳定的研制队伍，要随着研制的深入适时补充，设备设施等资源的使用在重要性、优先级方面与当年发射型号相比也不具备优势。

首飞试验船作为系统创新项目，具有常规型号研制的管理特点，需要深刻认识研制规律，识别风险环节，确定研制管理的重难点，在现有预研和在研型号研制理论方法和手段的基础上，创新项目管理模式和方法，高质、高效地完成任务。

1.2 系统创新项目的管理原则

1.2.1 创新实践航天系统工程理论

在首飞试验船研制和管理中实践“5个转变”：定性与定量相结合，促进由定性向定量认识转变；宏观与微观相结合，促进由实现宏观认识向微观认识转变；创新与规范相结合，促进技术活动由原始创新向固化标准转变；人工与数字相结合，促进技术作业由人工作业向智能作业转变；不确定性与确定性相结合，对系统风险的把握从不确定性向确定性转变。

在具体研制中，集同工作，强化系统集成、综合分析、总体优化和迭代深化，精细量化风险识别程序、可靠性设计准则和数字化研制模式，有效识别风险，重视关键环节，精细量化控制，全过程与用户和各方动态持续改进，使技术、方案和产品快速成熟，确保一次成功。

1.2.2 创新实践航天项目权变理论

首飞试验船中不同技术的特点不同，不同产品的重要程度不同，对资源的使用占用不同，导致在不同时间点项目管理的风险聚焦环节也不同。因此，从项目顶层分析，项目管理的关键风险环节会随研制时间的推进，在项目内不同的结构层级(分系统/单机)中流动转化。

在总体、分系统、单机三个层级和项目全周期两个维度，形成不同技术/产品重难点和关键风险环节的矩阵表，建立基于项目结构和研制进度的二维动态权变管理模型，将时间、经费、技术、质量、人力等资源合理分配和动态调配，保证首飞试验船研制顺利实施。

1.3 系统创新项目的管理思路

1.3.1 按成熟度理论分类细化产品状态

集中资源到技术/产品成熟度低的高风险项目，加严升级管理措施确保质量。对成熟度高的技术/产品实施产品化和通用化设计，一步正样，控制资源，精细量化措施，确保质量。

1.3.2 完善项目技术状态基线管控范畴

将首飞试验船研制的常规“三基线”向用户需求和任务实施两端延伸，并按配置项进行技术状态控制，实现用户需求和任务实施的变化在研制全过程的双向传递、动态管控。

1.3.3 实施数字化研制模式的转型升级

提升数字化仿真精度，释放余量优化系统，增加仿真比重，降低试验子样，优化流程，采用同源数据异地协同验收检测，提升工作效率和产品固有质量，有效应对因研制周期缩短和工作强度增大带来的质量降低的风险。

1.3.4 创新完善关键环节识别控制准则

实施系统故障容限设计和基于任务需求变化的产品特性分析，完善以FMEA和FTA为主的关键环节分析方法，提升系统在故障模式和变化情况下识别关键项目和关重特性的能力。

1.3.5 分类细化不同状态产品保证措施

针对首飞试验船不同类型产品研制过程分类细化产品保证要求和转段质量程序，从版本控制、三级审签、更改控制、评审控制等环节制定适应数字化研制的质量控制方法。

1.3.6 识别进度制约因素科学制订计划

按照不同原则对不同产品分类制订计划：针对常规工作，制订超前计划；识别“不可逆点”，制订并行计划；识别外部约束，制订正反综合计划；围绕关键资源，反向制订计划。

1.3.7 提升项目风险综合识别管控能力

精细化改进风险控制方法，按照二维动态权变理论，建立项目管理综合风险识别模型，提升对首飞试验船研制全过程综合风险快速识别和管控的能力。

2 首飞试验船创新管理实践

2.1 产品状态管理

将首飞试验船的产品分为A、B、C、D、E 5个类型产品，其中：A类产品为重复投产的状态继承产品；B、C类产品为部分验证的改进型产品；D类产品为需鉴定的新技术新研产品；E为从其他型号借用和重复飞行的现有产品。

2.1.1 强化“状态基线”管理

将首飞试验船输入端的用户需求和输出端的任务实施纳入技术状态控制范畴，状态基线扩展为“需求、功能、分配、研制、任务”5个基线。

2.1.2 强化“关键状态”管理

按照“一重故障保在轨业务连续，二重故障保飞船和航天员安全”的原则，在系统层面完善故障模式下的关键环节。

2.1.3 强化“状态变化”管理

在超差/偏离、状态更改和质量问题归零的影响域分析和措施验证时，对涉及的用户需求和任务实施基线变化情况进行分析。

2.2 产品保证管理

在产品保证要求中，针对A、B、C、D、E 5类产品，按单机、分系统和总体先后顺序，分类分级分批转段放行原则，分类制定转段标准和程序，精细化管控，确保在交叉并行研制的同时始终符合质量标准。①按照产品状态，分类细化产品保证要求；②按照产品状态，分类制定转段程序；③从数字化模型的评审方法、审签要求、验收流程和版本控制等方面，建立满足数字化研制模式的质量控制方法，并补充至型号产品保证要求中实施。

2.3 时间进度管理

2.3.1 针对常规工作，制订超前计划

按照“提前2年订货、提前1年投产、提前半年交付”的原则对成熟度高、通用、型谱产品统筹制订研制计划，提前启动研制，降低进度风险。

2.3.2 识别“不可逆点”，制订并行计划

对技术、质量、资源等风险进行评估后，识别各级产品研制过程的“不可逆环节”，将其作为计划的关键决策点，将各关键决策点作为产品或分系统研制流程的关键路径，其他流程并行实施，实现缩短研制周期的目标，如图2所示。

2.3.3 围绕关键资源，反向制订计划

针对受外部共性关键设施、设备、场地等资源制约的研制计划，按照“基于资源可获得”的原则制订合理可行的研制计划，降低进度风险。

2.4 项目资源管理

(1)首飞试验船项目尚未工程立项，岗位人员配置不充分，一人身兼多岗的情况普遍，需要根据不同阶段研制任务的难易需求，动态合理配置研制人员，建立柔性研制团队组织。

(2)重视研制场地、试验设施、地面设备等通用共用资源、关键资源的获取和使用，快速培养建立“基于资源可获得”的设计生产理念和管理模式。

(3)研制中大量选用通用、型谱产品，借用现有成熟产品，重复使用有飞行经历产品，采用模型仿真代替实物验证，解决自主投入、经费相对不足的问题。

2.5 项目风险管理

针对首飞试验船新技术产品多的特点，对新风险的定义和识别方法进行细化，创新制定了载人航天工程特色的“十新”分析识别与控制方法，见表1和表2。

图2 产品研制流程并行优化示意图

表1 新风险细化定义汇总表

表2 “十新”风险识别重点内容汇总表

2.6 项目综合管理

按照航天系统工程的原理和权变理论，按照不同类别的技术产品，分析其状态、进度、质量、资源等项目管理风险随研制进展的变化趋势，确定不同管理维度在不同时期的重难点，进而分析同一时期内不同产品存在的关键风险，确定项目管理的重点和资源投入的重点，以实现对项目风险的综合统筹管控，如图3至图6所示，保证项目整体效益最优。

图3 状态管理风险随产品和时间变化趋势示意图

图4 质量管理风险随产品和时间变化趋势示意图

3 实践成果

新一代载人飞船首飞试验船项目管理与其他载人航天器型号指标比较见表3。

表3 首飞试验船项目管理指标对比分析表

图5 进度管理风险随产品和时间变化趋势示意图

图6 资源管理风险随产品和时间变化趋势示意图

由表3可以看到，首飞试验船用更短的时间、更少的资源完成了技术难度更高、更复杂的系统级创新项目产品。

4 结语

为了克服用户需求不确定，功能指标要求高，技术创新难度大，研制周期短，研制经费、人力和设备资源紧张等困难，项目团队采用自主投入、创新研发、超前研制的新模式，运用上述基于航天系统工程管理规律和权变理论建立的系统创新项目管理新模式，建立动态柔性研制队伍，扁平化组织模式，大量运用数字化模型工具，采用资源可获得和“不可逆点”决策的并行研制流程，聚焦新技术产品，分类细化产品保证措施，在研制经费和研制资源相对紧张的条件下，在短时间内完成首飞试验船方案设计，并利用长征五号B首飞机会搭载飞行，完成产品实物演示验证。