李雅娟 肖强 许磊 王闻熹 刘克承
兰州空间技术物理研究所，甘肃省兰州市，730000
摘要：结合510所产品化管理的实际情况和特点，对标“三高”发展要求，以推进建设以产品管理为核心的科研生产模式转型工作落地为目标，提出了适合510所“双一流”发展要求的产品化管理体系的建设思路，形成了完善产品化管理组织体系、深化产品体系建设的实施路径和方法，并开展了初步的实践。
关键词：产品化管理 组织体系 产品体系 建设
引言
航天器通用产品具有研制周期长、品种多、子样少的特点，在传统的科研生产模式下，产品研制开发多由型号牵引，产品开发过程更多考虑的是单一型号的需求，并围绕单一型号需求建立了项目研制团队，对于通用产品的研制存在需求统筹分析不足、通用性设计不够、多子样全包络验证不充分等问题，不能有效覆盖多型号应用需求。特别是近年来，随着“高强度研制、高密度发射”成为型号任务新常态，航天器批量化生产和商业航天发展成为必然趋势，如何建立围绕通用产品开发的管理体系，在通用产品研制的过程中统筹跨领域、跨平台的建设需求，实现通用产品的去型号化，已成为科研生产模式转型的突破口，也是宇航产品化的工作重点。
一 、现状与问题分析
510所作为“机、电、热”单机产品的配套单位，为宇航领域各总体和分系统用户提供了空间电推进、贮箱气瓶、二次电源、量子频标、载人机电、空间环境载荷产品、表面热控产品等十个领域的60余种产品，产品涉及专业领域广，产品种类较多。同时，作为单机配套单位，受传统航天型号管理模式影响，产品研制开发多由型号牵引，在平台及分系统产品选用中难以占据主导地位，产品开发过程更多考虑的是单一型号的需求，产品普遍存在对于通用性的统筹考虑不足、包络性分析不足、通用性设计不够、多子样全包络验证不充分等问题，难以支持和实现跨型号、跨平台的通用化产品选用，给产品质量和研制效率的有效提升带来了一定的困难。
随着我国经济水平的迅速提高以及装备采购体制加速变革，宇航领域企业面临的环境发生了剧烈的变化，宇航领域产业化发展趋势日益显著，航天型号任务快速增长，发射任务趋于密集，技术创新不断加速，市场竞争愈加激烈，卫星呈现平台化、批量化发展，多阶段任务并行和多型号任务并举日益显著，通用平台逐步实现规模化应用，型号任务由研制为主逐渐发展为研制与批产并重，以科研为主线的传统发展方式已不能满足新时期航天任务发展的需求。高密度发射等新形势任务的需要，对航天型号工程管理提出了新的要求：从仅仅按照单星要求研制出符合功能、性能要求的宇航产品，提升为能够依据宇航领域发展方向和国家装备发展要求，提前识别需求，快速完成研制开发、快速实现批量化稳定生产、快速提供高可靠性的产品，而在资源规模只能有限增长的条件下，采用传统的型号系统工程管理模式，已造成人员超负荷工作、产品质量下降、管理成本上升等问题，制约了航天系统的产业化、规模化发展。与此同时，集团公司提出了“三高”的发展要求，五院进一步明确了“世界一流宇航企业”的发展目标，对厂所级单位提升产品实现能力，提高产品研制生产效率效益，提升科研生产全要素能力提出明确的要求。
“十三五”以来，510所为有效应对形势变化，快速提升科研生产综合能力，于2018年提出了推进科研生产管理模式转型的改革发展的工作重点，制定了以“产品化、数字化、专业化”为核心抓手的实施方案，并通过两年的实施取得了阶段的成果，初步建立了所产品管理体系，推进产品体系建设，开展了通用产品成熟度提升（定型）工作，完成了电推进产品、压力容器产品、量子频标产品、二次电源产品等产品的型谱规划工作，明确了产品发展规划和产品型谱规格，为后续新产品开发、成熟度提升及通用产品定型工作提供指导。产品化组织体系及产品体系的探索建立，为后续产品化管理体系建设奠定了基础，但对照“十四五”宇航产业发展对单机产品单位快速完成产品开发、快速实现批量化稳定生产的迫切需求，还存在着以下问题：
1、产品管理体系亟待快速完善
经过“十三五”期间全所产品管理体系初步建设，形成了以产品管理委员会、产品管理办公室（挂靠科研生产处）及事业部（中心）构建的产品管理组织体系以及以产品化副总师、产品负责人为代表的产品管理技术决策队伍，但产品管理机制还未有效运行，围绕产品开发的流程还未建立，产品管理办公室的职责发挥还不充分，以产品负责人为核心的产品技术决策队伍未充分发挥作用，适应于未来快速形成产品的研制生产能力和批量化生产供应的产品配套能力还未有效形成，产品开发及批生产管理机制尚不完善。
2、产品实现能力亟待进一步加强
以产品开发和工程应用为目标的研发创新能力不强，产品创新对科研生产的支持不足；通用产品成熟度不高，产品可靠性及在轨稳定运行能力还需提升；对产品长寿命高可靠的规律把握不足，通用产品的薄弱环节的影响日趋突出，PPU高压灌封、精密装配及测量等关键基础技术还未完全吃透，制约了电推进等关键产品性能提升；复杂新研产品研制规律尚未完全吃透，产品研制反复，研制效率不高。
3、产品研制生产效率亟待快速提升
信息化管理手段应用不全面不深入，产品研制生产计划和资源统筹管理的精细化管理程度有待提高；数字化系统未实现产品研制全流程贯通，系统间集成度不高，系统间业务交互主要依靠手工输入，流转效率低；产品生产制造、检验测试等环节的自动化程度不高，产品生产制造过程质量保证及效率还需进一步提升；面对卫星互联网系统批量化卫星需求的产品配套及系统集成能力仍需提升。
二 、产品化管理体系的建设思路
1、推进产品化管理组织体系建设
在初步建立的产品管理体系及产品技术决策队伍基础上，建立独立的产品管理组织，形成完备的所级管理队伍，实现对内循环产品开发全流程（原理样机、工程样机、小批量试产、批生产、升级换代）和全要素（进度、质量、采购、生产）的常态化管理；逐步转变型号领域项目办职能，聚焦于市场管理及需求平衡，配合市场管理部门实现对外循环市场需求获取、产品推介、需求平衡、产品交付、用户维护等全流程管理。
围绕产品实现过程完善管理机制，逐步建立基于市场需求和产品发展需求的产品规划及技术预研管理体系、基于平台建设与共用基础模块复用的产品研制管理体系、基于市场订单及需求预测统筹的批生产管理体系、基于应用数据有效管理及应用反馈的产品售后管理体系，实现以产品管理为核心的常态化的科研生产管理模式，建立完善的产品管理流程及体制机制。
2、深化产品体系建设
结合510所单机产品种类多、专业领域广的产品特点以及单机产品型号选用需求，确定了“面向需求推进产品型谱规划、面向选用实施通用产品定型、面向生产规范部组件管理”以及“面向开发推进基于模块复用的集成产品开发管理”的“3+1”产品体系建设工作重点，着力推进产品型谱建设、提升通用产品成熟度、固化通用部组件状态，实现面向工程应用的核心技术的持续进步。到“十四五”末期，实现新研产品开发对共用技术及模块应用率达到90%以上，通用产品接口全部实现标准化，新研产品开发周期平均缩短20%，至少30种核心产品成熟度要提升至5级以上，定型产品选用率超过85%，通用产品组批生产率达到80%以上，通用产品生产效率提高30%以上，有效提高产品质量和研制效率，满足市场快速增长的需求。
3、推进信息化产品管理
以“统一数据源、纵向贯通、横向联通”为指导思想，建成以数字模型驱动产品研制的数字化科研生产研制体系、以ERP平台为基础的核心业务一体化管控平台和集约化的基础管理信息平台，覆盖科研生产全流程和经营管理全要素，提升产品数字化设计、智能化制造和科研生产信息化管理能力，打通产品全生命周期信息链，实现设计、仿真、制造、集成、检验、测试等产品研制生产过程各环节的一体化贯通，确保资源显性化、状态清晰化，实现“计划打通、流程打通、信息打通”的全项贯通的科研生产管理，全面提升产品研制和科研生产综合管理效率，推动科研生产模式转型升级。
三 、实现路径
1、体制机制建设
打造以产品管理为核心的科研生产管理体系，在“十三五”初步建立的产品管理体系及产品技术决策队伍基础上，建立独立的产品管理组织，形成完备的所级管理队伍，实现对内循环产品开发全流程（原理样机、工程样机、小批量试产、批生产、升级换代）和全要素（进度、质量、采购、生产）的常态化管理；逐步转变型号领域项目办职能，聚焦于市场管理及需求平衡，配合市场管理部门实现对外循环市场需求获取、产品推介、需求平衡、产品交付、用户维护等全流程管理。
建立独立的产品管理组织，负责产品管理体制机制建设，实现产品规划、立项、设计、量产等产品全链条管理以及工作日常化，从业务全流程角度促进各环节工作的协同性的提升；强化产品管理能力，形成以产品负责人、产品主管、产品保证人员的所级管理队伍，配合产品管理部门，统筹开展产品管理技术决策管理、研制生产计划管理、产品保证管理；分步建立以技术预研队伍前沿引领、产品开发队伍为主体、型号队伍辅助满足型号需求的科研生产队伍配置模式。
逐步转变型号领域项目办职能，围绕产品实现过程及市场需求供应管理，将当前型号领域项目办的市场维护、技术决策、计划管理及资源协调四项核心职能逐步分解于市场管理部门、产品负责人、科研生产管理部门及产品管理部门，型号领域项目办职能聚焦于市场需求管理、产品销售以及市场维护；由市场管理部门按照所战略发展目标制定市场策略及市场开拓、产品销售等市场管理机制，型号领域项目办配合市场管理部门开展市场管理及需求平衡，并依据明确的用户订单以及由型号领域项目办、事业部（中心）获取的市场需求信息形成需求预测，制定科研生产需求订单，科研生产管理部门作为内外循环的有效衔接，负责全所科研生产统筹管理，发挥全所科研生产资源统筹、计划匹配、生产组织等职能，依据需求订单统筹全所军品供应链生产能力，制定以产品为核心的科研生产主计划，统筹物资需求向物资采购部门下达采购需求，由产品管理部门围绕产品研制及批产组织开展产品管理，产品完成研制生产并通过所级自验收入库后，按照型号选用需求开展产品交付。
2、产品体系建设
面对快速增长的任务需求和研制与批产并重的型号任务模式，未来一段时期宇航及武器领域产品交付总量将呈现持续高位的态势，产品化作为模式转型工作的重要基础和关键方面，在前期初步形成的产品管理体系的基础上，完善产品化工作体制机制，创新改革产品配套模式，建立基于市场需求的产品体系，改变串行产品研制模式，形成异步进行的技术开发与产品开发，构建技术与产品平台，推进围绕平台及共用基础模块重用的产品开发。
（1）面向需求，推进产品型谱规划
结合“十四五”规划，基于市场需求与产品发展需求，统筹开展产品规划，并以产品规划为指导制定技术发展规划，结合产品需求，明确技术预研的目标及计划；规范需求信息获取、分析和统筹工作机制，保证需求有效传递至产品研制和技术开发环节；规范面向产品应用的技术开发管理机制，对核心技术进行持续的系统开发和预研，确保整机产品开发前，提前完成关键、核心支撑技术的开发及验证；建立支撑技术预研的标准及管理制度，明确技术预研的开发及验证目标，规范技术预研工作，切实为工程产品实现建立“好用、易用、能用、足用”的技术平台。
（2）面向选用，实施通用产品定型
针对“通用化程度高、后续有明确批量需求”的现有产品梳理形成专用产品型谱，通过“三再”持续开展产品薄弱环节分析改进、生产过程控制细化量化以及功能性能验证，固化产品状态，形成体系化产品文件，并结合信息化产品管理系统的建设实现产品基线文件的数字化，为后续产品稳定、快速组批生产夯实基础。
（3）面向生产，实施部组件规范管理
结合型号定制长期占据重要地位的产品研制特点，以实现快速生产为目标，完善产品部组件型谱，通过开展通用部组件“三再”及成熟度提升，固化部组件生产基线，服务于产品快捷生产组织；建立部组件产品选用及组批生产管理机制，统筹产品需求及生产线能力制定基础模块级排产方案和流程，通过信息系统建立“产品+基础模块”的库存信息台账，统一制造、统一入库、分批次（项目）领用，结合产品特点建立批次抽检及验证机制，提高产品试验检验效率，实现部组件的组批生产及货架式选用。
（4）面向开发，推进基于复用的产品开发管理
建立基于技术平台和产品平台的产品研发模式，完善新产品开发管理制度，建立新研产品开发、验证、测试评价以及型号选用、产品技术状态更改等内容形成管理规范及标准，围绕型谱通用产品开发及共用基础模块（共享的模块或部件，CBB）开发开展产品平台建设，针对通用产品、定制产品分别按照“通用化产品、通用化模块、通用化技术”三个层级，充分应用平台成熟技术、成熟模块及成熟产品，明确标准化结构、模块化组合和标准化接口的产品设计及开发策划，借助模块化设计来落实各类需求的差异（兼容性、扩展性、可配置性），实现准确、快速、低成本、高质量的产品开发，满足市场需求。
3、信息化落地
（1）平台信息化
在产品平台和流程建设的基础上，结合信息化产品管理平台建设支撑管理要求的进一步落地，构建基于模块复用和异步开发流程的快速设计信息化平台。业务层主要依托产品研发系统实施主流程管理及使用，通过产品管理中心实施基于主流程活动细分的专业设计操作流程管理及使用，支撑并行协同的异步开发；产品层主要是以产品管理中心和知识管理系统实现基于设计常用元器件模型、标准件模型、CBB 模型的使用等支撑复用式研发模式。
在业务梳理的基础上，将产品平台架构、平台构建流程和文件体系、共享模块、元器件、标准件进行信息化处理，通过产品结构配置将动态建模、流程导入和CBB、元器件、标准件的参数模型封装入产品管理中心平台，设计师可在不同产品、系统之间共用零部件、整件等模块产品及其它相关设计成果，实现快速构型、快速设计。
结合全所产品特点，针对推力器装配、半球冲压、热控镀膜、零件清洗等生产环节着重开展智能化生产能力提升，建成以机器人上下料、智能物流配送、自动装夹、智能检测装备等为代表的智能化生产单元与柔性数字化生产线；进一步拓展基于数据应用的先进试验与检测平台，建立数字量/模型量传递的数字化检测的工程应用环境，实现基于模型与实物映射对照的智能化检测并与质量管理数据的集成应用，实现产品检验效率提升70%以上；通过产品试验/测试数据积累分析，开展对产品性能、可靠性及寿命的预测研究，降低产品寿命考核的研制成本。研究构建基于全息数字双生模型的智能车间体系，根据生产过程综合分析和优化决策产生的管控指令，实现生产线的柔性化配置及生产过程的智能化控制。
（2）流程信息化
按照模式转型方向，以供应链整体最优为核心原则，结合主流程、一级流程、二级流程的试运行情况，识别提炼可异步化改造的流程，推进管理流程并行，进一步优化设计整体业务路径、区分部门权责边界，完善科研生产流程，优化供应链系统结构，形成深度衔接、高效融合的部门管理接口，实现全所产品管理的有效组织和各单位、部门间的高效协同，提升供应链系统效率。
结合所ERP、产品设计平台等科研生产信息化管理系统建设，构建流程管理模块及基于流程的项目计划自动生成功能，将固化的产品管理流程体系嵌入信息系统，以流程为驱动，清晰职责界面，规范科研生产管理；通过产品设计平台实现产品研发系统和产品管理中心的任务自动对接，产品开发项目立项通过后，自动嵌套专业技术操作流程活动，通过调用系统内置的流程形成项目计划，产品设计师开发过程中通过系统直接调用成熟模块或典型模型完成产品开发，项目执行过程中实现主流程活动完成情况的实时反馈，并将结果自动反馈到科研生产管理系统，实现任务自动闭环。
四 、实践效果
通过产品化管理体系建设实践，研究所初步建立了所产品化管理的组织体系，形成了由产品管理委员会、产品管理办公室及事业部（中心）构建的产品化管理组织体系，形成了以产品负责人为核心的所级产品管理技术决策队伍；完善了所产品化管理制度体系，从顶层管理、型谱建设、成熟度管理、产品选用、技术状态控制、新产品开发、组批生产管理等方面着手，确定了产品化管理制度体系框架；制定并发布了《510所产品化工作管理办法》、《510所通用产品定型管理要求》、《510所通用产品型谱管理要求》等10余份管理制度及规范。
“3+1”产品体系建设初现成效，面向需求，结合“十四五”规划，制定了通用产品型谱规划，形成了电推进、压力容器、贮箱气瓶等六大类产品型谱，涵盖137种规格单机规格，明确了产品发展目标及型谱规格，细化形成了新产品开发实施计划；面向选用，针对“通用化程度高、后续有明确批量需求”的现有产品梳理形成专用产品型谱，通过“三再”年度完成了62个规格产品的薄弱环节分析改进、生产过程控制细化量化以及功能性能验证，固化了产品状态，形成了体系化产品文件，并结合PDM系统建设实现了二次电源等产品基线文件的数字化，为后续产品稳定、快速组批生产夯实基础；面向生产，建立了电推进产品阴极、栅极等关键部组件型谱，建立了压力容器产品基于型谱开展部组件产品的组批滚动生产、货架式储备，实现了产品快速组装组焊交付型号使用，产品生产周期缩短50%以上；面向开发，确定了基于成熟部组件（模块）选用的新产品开发管理机制的建设目标，并初步形成了新产品开发管理制度以及对新研产品开发、验证、测试评价的管理规范及标准，静电悬浮加速度计产品实现关键技术攻关及鉴定总结等工作，鉴定及正样产品顺利交付型号应用；二次电源产品完成了1/2砖、1/4砖等系列化标准砖式电源的开发，服务于后续机箱电源的组合式开发。
通过产品化管理体系建设的初步实施，初步建立了所产品管理组织体系和制度体系，完成了全所6类产品型谱规划及62个规格通用产品定型工作，通过部组件组批生产的有效实施，有效促进了电推进、压力容器、铷钟物理部分等产品生产效率的快速提升，为全所科研生产综合能力的提升奠定了坚实基础，实现了在宇航产品交付数量逐年上升的同时，质量问题发生率稳步下降，特别是在2020年，所在年度科研生产任务量持续增长、保成功压力巨大的严峻形势下，实现了院考核节点按时完成率100%，全所科研生产履约能力和产品质量均得到了大幅提升。
五 、展望
“十四五”是510所建设世界一流空间技术物理研究所、打造世界一流真空企业的关键五年，对标国家推进航天强国建设的目标和集团公司“三高”发展要求，面对新时期航天领域高速发展的难得机遇，建成适应航天产业化发展的产品化管理体系，实现产品质量与研制效率的双提升，是推进全所科研生产管理模式转型，有效应对新形势下航天企业产业化发展的必由之路。
参考文献
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