空间站任务应急发射流程设计及优化_孟庆丰.pdf

2023年第1期 导 弹 与 航 天 运 载 技 术（中英文）No.1 2023 总第392期 MISSILES AND SPACE VEHICLES Sum No.392 收稿日期：2021-12-13；修回日期：2022-01-05 文章编号：2097-1974(2023)01-0140-06 DOI：10.7654/j.issn.2097-1974.20230128 空间站任务应急发射流程设计及优化 孟庆丰1，范婷霞2，徐珊珊1，皮崇鑫3，朱锡川1 （1.中国运载火箭技术研究院，北京，100076；2.国网冀北电力有限公司管理培训中心，北京，102401；3.首都航天机械有限公司，北京，100076）摘要：空间站任务应急发射流程特点突出，约束条件严格，要求极高，通过分析流程的串行、并行、重叠、耦合关系，梳理出主任务、一级任务、二级任务，针对流程计划要求，采取对原流程的再造，重新建立新的流程体系，将具体流程设计、岗位设置、任务衔接、质量管理的一体化设计，通过“一本通”式的岗位作业书和流程工作项目表推动流程的有序开展。实现了应急发射任务的精细化管理，解决了要求天数内实现发射的关键要求，切实提高了发射场工作效率，确保了工作质量，做到对工作流程、资源的精细化管理和配置，确保应急发射任务的可实施性。关键词：应急发射；流程优化；一体化设计 中图分类号：F273.1 文献标识码：A Design and Optimization of Process for Space Station Mission Emergency Launch Meng Qing-feng1,Fan Ting-xia2,Xu Shan-shan1,Pi Chong-xin3,Zhu Xi-chuan1(1.China Academy of Launch Vehicle Technology,Beijing,100076;2.Management Training Center of State Grid Jibei Electric Power Comany Limited,Beijing,102401;3.Capital Aerospace Machinery Co.,Ltd.,Beijing,100076)Abstract:The space station mission emergency launch process has prominent characteristics,strict constraints and extremely high requirements.By analyzing the serial,parallel,overlapping,coupling relationship of the process,sort out the primary main task,primary task,secondary task,reengineer the teams original process and re-establish a new process system according to the requirements of the process plan,integrate the specific process design,post setting,task connection,quality management,and promote the orderly development of the process through the“one-to-all”post operation book and process work item table.The refined management of the emergency launch task is realized,the key requirements of mast launch are solved,the work efficiency of the launch site is effectively improved,the work quality is ensured,the work flow,resources of the team are finely managed and configured,and the enforceability of the emergency launch task is ensured.Key words:emergency launch;process optimization;integrated design 0 引 言 中国载人空间站工程总体方案构想，是在综合考虑载人航天和空间科学持续发展需要，以现有载人航天科研生产能力为基础，以创新发展为目标，经过充分论证后开始实施的1。空间站工程实施以后，长期会有航天员在空间站驻留，为满足航天员在轨应急救援的需求运载火箭采取“发射一发、备份一发”及“滚动备份”的发射模式，即第 1 次发射任务有两发火箭同时进场，其中一发主份火箭用于执行飞船发射任务；另一发火箭总装测试完成后用于应急救援发射任务。考虑到只有一个后端，两发火箭的总装测试为串行状态，先测试备份火箭，完成一定测试工作后封存；随后再测试主份火箭，最后进行发射。第 2 次发射任务只需一发火箭进场，并先测试该发新进场的火箭用于备份并封存，然后测试前一次发射任务进场的备份火箭执行正式发射任务。这样，发射场始终至少有一发火箭处于备份状态用于应急发射任务。1 总体框架 CZ-2F 火箭采用垂直总装、垂直测试、垂直运输的测试发射模式，地面测发控系统采用远距离测试发控体制，地面设备布置采用“一点两工位”配置方案，孟庆丰等 空间站任务应急发射流程设计及优化 141第1期 其中：一点为位于后端的远距离测发控制中心，两工位为位于前端的垂直总装厂房测试工位和发射工位。后端设备 1 套，放置在远距离测发楼，完成指挥、显示和控制等功能，技术区测试与发射区测试共用一套后端设备；前端设备有 2 套，分别放置在技术区测试工位和发射工位地下设备间，执行具体的配电与测试等任务。传统的发射场工作流程以串行开展为主，以保障圆满成功为目标，以质量评审为节点，以减少发射场人员需求为主要约束条件。载人火箭的单发发射场全部流程共 37 天左右，应急救援状态设置流程约为 17天，当航天员返回地面应急救援任务完成后转为后续正式流程还需要 23 天左右。应急救援任务是在非正常状态下，保证航天员生命安全的最后手段。各研制单位要在工程总体和型号的统一领导下，体现组织上的支持，不惜一切代价按时完成任务。当接到应急救援任务后，应急救援工作流程要求的天数是固定，并在最短时间完成全部工作。需要根据任务时间需求开展精细化设计及流程优化。2 流程设计及优化方法 流程是为达到特定的价值目标而由不同的人分别共同完成的一系列活动。流程管理是一种以规范化构造端到端的业务流程为中心，以持续性提高组织业务绩效为目的的系统化方法。流程管理与质量体系、安全体系、内控系统和卓越绩效管理互不冲突，可以相互支撑、相互实现。利用精益六西格玛的方法对流程管理过程就行描述可以分为 5 个阶段，即流程定义、流程绩效测量、流程分析、流程改善和流程监控2。针对应急发射流程，流程定义可以明确同时根据应急发射流程要求增加相应的约束条件，流程绩效测量通过对正常流程下的统计开展，流程分析通过流程树进行梳理，流程改善通过流程优化再造可以实现，流程监控无法实际开展，通过流程演练来模拟实际流程实现。2.1 流程定义 针对兼具应急发射值班的特殊需求，需要将工作开展到不可逆工作之前，即飞船加注前、电池活化前、火箭加注前。火箭系统需在短时间内从待命状态转到发射状态，针对应急救援任务飞船不载人特点，为实现快速发射，相对于正常载人状态工作流程，测试项目进行适当简化。在 2016 年发射神舟飞船时火箭发射场流程的基础上，先仅按单次任务考虑，通过取消装箭运输产品的发射场单元测试、取消第 5 次总检查等优化措施，流程优化了 34 天。应急发射测试设计及优化必须关注测试衔接、创新总装、测试流程及创新工作程序确保工作质量也必须在应急发射流程上得到有效解决，因此精益求精、准确无误的流程设计，工作细化、管理细化、严格控制偏差的流程优化。2.2 流程约束条件 a）因应急救援任务需要连续作战，不分昼夜，工作现场不间断开展工作，现要求工作时间原则如下：各单位按每人每班工作不超过 8 h，最长工作时间不超过 12 h，两次上岗间隔休息时间原则上必须进行充分休息，安排参加应急救援任务。b）每项工作开始前后必须召开班前会和班后会，由技术协调小组组长或副组长主持，各系统一、二岗指挥、调度及质量等相关人员参加。班前会上要对将开展的工作进行通报和布置；班后会上要对工作进行小结，提出需协调的问题并交接后续工作内容；将每项工作内容明示在公布栏上。c）各系统要按相应应急救援操作要求开展工作，工作中如出现需协调或变更的内容必须通过系统指挥归口报告技术协调小组负责人，经协调、确认后方可进行。d）凡参加应急救援流程须经考核后方可上岗，必须做到岗位明确，编写完成岗位作业指导书，职责明确。e）工作过程中出现的异常现象及质量问题必须及时上报，系统指挥向中队长及试验队质量中队进行汇报，由试验队质量中队向试验队技术协调组及领导小组汇报。技术协调组组织人员进行现场分析、排故及质量问题归零。2.3 流程绩效测量 在正常测过程中对不同子任务逐一进行工期和人数需求采样，对子任务失败率进行评估形成表 1。表1 采样表格 Tab.1 Sampling Table 序号 子任务名称 工期/h 人数需求/个 失败率 1 电缆网铺设 N10.5h n1*1 个 0.999 2 火工品安装 N20.5h n2*1 个 0.9999 3 吊具安装 N30.5h n3*1 个 1 N 导 弹 与 航 天 运 载 技 术（中英文）2023年 142 2.4 流程分析 应急救援任务包含N个子任务，其中N按流程细分为确定值，各个子任务的工期、人数需求、保障条件相对确定，可用一定的概率分布描述。子任务之间存在着串行、并行、重叠、耦合等关系。子任务在执行过程中存在一定的失败率，若子任务失败，则将引发自循环、返工或紧后子任务的开始执行，并且某些前后子任务可能会重叠执行，直至子任务成功完成，继续开展后续子任务。分解应急救援工作流程，形成主线任务即工作准备人员集结、产品测试总装、加注发射 3 个部分，根据现场场地、任务间串行、并行、重叠、耦合关系，细化主任务将第 1 批人员集结、第 2 批人员集结、整流罩合罩流程、火箭箭体测试流程、逃逸塔总装流程、转运、加注等作为一级子任务，继而继续细化一级子任务形成N个二级子任务。对每个二级子任务详细制定岗位作业指导书，编制工作项目列表，确定每个流程与其他流程的相互关系。以工期最短、失败率最低、人数需求最少为目标，优化应急救援任务流程3。2.5 流程改善 正常发射场工作流程在应急发射状态下存在流程架构设计和具体流程设计两方面问题。流程架构设计问题主要是指流程间的衔接不舒畅，发射场质量管理部门流程系统性差，通过提高质量管理的针对性和有效性，将现有评审程序和流程由专家会议评审转变为质量过程确认，结合产品特点将设计要素、质量要素纳入流程进行落实，明确落实时机、落实人员和落实方法。根据应急发射流程工作流程和工作项目，通过信息化手段采用表格化形式开展质量过程确认，做到“日清日结、项清项结”。落实责任制，按照各系统对各岗位、各中队对各系统、发射队对各中队逐级检查确认，强化各岗位、各级质量职责的落实。具体流程设计问题通过细化各项任务进行流程再造解决。为确保规定时间流程实现，以“一二岗协同、多专业并行”的方法组织流程设计。把整流罩总装及合罩的工作时间作为主要约束条件，将正常流程下在技术区完成的船罩组合体、逃逸塔与火箭对接调整到发射区进行，将发射区进行的