航天武器装备系统产品化研制模式研究与实践

一、航天武器装备系统产品化需求

1．面向应用的航天武器装备系统需求

（1）军事作战体系的需求——“实战性”

航天武器装备系统的复杂度和精细化程度导致其研制成本居高不下，极大限制了实战中装备的打击目标及各军兵种的作战模式。各军兵种以作战为主导对武器装备系统“实用”“好用”和“管用”进行定量化定义，依托产品化提高武器装备系统的实战化变得越来越迫切。

（2）战备支援保障的需求——“保障性”

战备支援保障是打赢实战的重要保障，“好保障”依赖于航天武器装备的质量、保障性与作战效能的提高[3]。采用大量同类的、可互换的通用或标准零部件和模块，当装备出现故障时，维修人员可迅速地进行更换和修理，从而保证装备有良好的维修性，降低对技术保障人员的要求。装备快速集成、型谱化、体系化发展已成为装备适应市场化机制的必由之路。

2．面向开发的航天武器装备系统需求

（1）开发周期的需求——“快研发”

随着航天武器装备的市场化进程稳步推进，要求装备快速集成、快速验证、快速交付，而传统的以试制为主的研制模式越来越不适应市场需求，亟需通过产品研制模式创新与改进提升研制效率、缩短研制周期。

（2）开发成本的需求——“低成本”

各军兵种在竞争采购政策下出台的竞争性装备采购制度，加剧了航天武器装备领域市场的竞争态势，装备承研方的技术水平愈发趋同，影响装备综合性价比的成本要素则凸显出其对武器装备系统的重要性。在满足技术含量和作战效能的前提下，如何降低产品研制、生产、使用和维护费用，实现产品综合性价比最优则显得尤为重要[4]。

二、航天武器装备系统产品化研制模式

在系统地梳理、分析航天武器装备系统产品化

发展需求的基础上，围绕型谱和货架中心，以“建立面向基本型平台的型谱规划方法”为中心主体牵引，在“开展面向产品化设计的模块化导弹武器系统项目”“实施基于质量方法的货架产品成熟度提升路线”“形成上下协同的产品化综合推进机制”“构建面向产品结构BOM架构的信息化数据管理平台”“研制面向发射任务的战场自主组装模块化导弹武器系统”“创建依托货架产品应用的低成本武器装备市场开发模式”六个基本点集中突破，按照“实行围绕型谱规划的武器装备系统产品货架建设流程”“建立基于并行工程的平台协同开发流程”“构建武器装备系统通用标准规范体系”三条线并行推进，面向“创新孵化基地、科研生产平台、军民产业联盟”，创新性地提出“一个中心、六个基本点、三条发展线与全面实施”的产品化研制模式，如图1所示。为深入推动该产品化研制模式，首先要围绕“型谱规划与货架选用”这个中心，以问题为导向找到影响产品化推进的关键环节，以“如何建设型谱、如何完善货架、如何推动型谱建设、如何管理型谱、如何应用型谱、如何推广货架”为重点开展核心技术和基础难点攻关；其次要采取技术线、管理线和标准线并行推进的产品化策略，形成有序的货架建设流程，基于并行工程的平台协同开发流程和通用标准规范体系，推出更加贴合实战化、符合市场竞争的武器产品；最终目标是形成创新孵化基地、科研生产平台和产品联盟。

1．建立面向基本型平台的型谱规划方法

产品型谱是产品工程的顶层规划和核心，规划了产品化的发展和应用方向[5，6]，因此产品化设计的中心工作是型谱规划。航天武器装备系统型谱建设是一个庞大复杂的系统工程，为实现直接面向客户需求、集约系统管理和统筹产品发展的目标，应构建一个完善的系统架构，对航天武器装备系统开展技术研究与前瞻性预测，形成具有设计指导的基本型平台。依托基本型平台，面向航天武器装备系统开展产品化设计，构建由“面向生产的单机、零部件组件型谱”“面向顶层规划的总体专业统一化技术要求型谱”“面向用户实际情境应用的装备系统型谱”组成的3层航天武器装备系统型谱架构，

如图2所示。

基本型平台是在成熟型号基础上，在前瞻性筛选与规划下综合继承与发展，通过将组成单元进行模块化、通用化改造设计，经产品化再造手段形成。基本型平台是开展总体统一化要求设计、单机和零部组件模块化设计及装备系列化设计的依据，承担了型谱建设总输入条件的作用。

面向顶层规划的总体专业统一化技术要求型谱是在基本型平台基础上，对总体要求进行通用化、系列化设计形成的，是总体专业开展产品化设计的重点工作，在产品化研制模式中起到约束总体设计和指导分系统设计的作用。主要围绕“机电接口统一化、环境条件通用化、技术指标归集化”，从顶层统一规范武器装备的总体指标、流程、环境、接口、模型等要求，在技术要素层面开展总体专业统一化技术要求研究。重点开展武器装备系统间电气接口设计要求统一化、通用发射控制流程、环境试验条件统一（分档）研究及应用，从而提高设计重复利用率和设计效率，达到降低设计及验证成本的目的。

面向用户实际情境的装备系统型谱直接面向市场、面向用户，对统一化要求进行合理的积木组合和性能评估。为了在竞争中获得更大的优势，装备型谱必须更贴近用户，根据用户需求快速地提供个性化的产品，有针对性地提供高质量、高水平的产品。同时，结合用户需求的动态变化，当现有装备不能满足新客户需求时，需要对货架进行扩展，在反馈机制的作用下，推动总体技术要求以及单机、部组

图1 航天武器装备系统产品化研制模式

图2 面向基本型平台的航天武器装备系统型谱架构

件型谱的扩展，组装形成新装备，以满足不断变化的用户需求。

面向生产的单机、零部件组件型谱是产品化最基础的工作，按功能对装备各系统进行单机、零部组件模块划分，形成型谱的基本组织模型，并对模块进行规范化约束，保障上一级产品的可扩展性，同时限制模块变更对整个组织模型的影响。此外，应对单机、零部件组件产品进行产品化再设计，从面向加工和装配2个方面搭建最优的架构和定义通用化的接口，并随着技术发展和应用需求优化调整型谱。

2．点式集中突破

（1）开展面向产品化设计的模块化导弹武器系统项目

开展模块化航天武器装备项目，一方面要在武器装备层面实现模块组合化设计，以导弹舱段型谱为例，按

用户任务需

求与装备功能

需求，可分割

为导引头舱模

块、战斗部舱

模块、控制舱

模块、推力舱

模块等，形成

的模块化舱段

应具备特定的

功能，可在不同型导弹间整体替换使用；另一方面，在“微观”层面实现模块化设计，电气系统可划分为具有通用机械和电气接口的基本电气模块，结构系统可划分为各种通用模组件、通用支架、通用口盖等，软件也可划分为各种通用软件单元。

（2）实施基于质量方法的货架产品成熟度提升路线

成熟度提升的目标是提高货架产品的质量，过程中应结合质量方法，特别是航天长期积累形成的宝贵方法，根据目标成熟度，按照面向产品薄弱环节的再强化、面向产品关键特性的再把控和面向产品生产流程的再固化，有序提高货架产品成熟度。

（3）形成上下协同的综合推进机制

依托航天传统的“总体—分系统—单机”工作模式，兼顾新生的“总体—单机”工作模式，以上下游单位“结对子”协同推进产品化为手段，建立“自上而下”“自下而上”和“上下协同”的产品化综合推进机制[7]，并根据产品化发展阶段按3种工作机制特点有所侧重，其中“自上而下”模式适合产品化初期阶段，方便集中优势资源，牵引发展规模；“上下协同”模式适合产品化成长阶段，上下游相互适应，牵引共建规模；“自下而上”模式适合产品化成熟阶段，整合单元形成产品规模。

（4）构建面向产品结构BOM架构的信息化数据管理平台

航天型号管理中典型的“人盯、人催、人查”特点，极大地限制了型号研制的周期和效率。在产

品化工作推进

的同时，依托

产品全寿命周

期管理（PLM）

软件，定义通

用产品结构、

产品组成模

块、模块变型、

模块变型与配

置选项之间的

关联关系，根据产品配置自动生成产品EBOM。通过开展产品化信息管理平台的建设，推进模块化构型管理新模式，构建产品结构视图，打通“总体—分系统—单机”间技术壁垒与管理壁垒，实现设计、工艺、生产、保障等人员同平台工作，推进武器系统全生命周期的精细化构型管理。

（5）研制面向发射任务的自主组装模块化导弹武器系统

根据航天武器装备发射任务需求（目标轨道、打击目标等）的输入，加载任务参数，通过运行智能化软件，提供一种最优的导弹武器组装方案，调配货架内不同性能和种类的功能模块，在总装现场

开展模块化航天武器装备项目，一方面要在武器装备层面实现模块组合化设计，以导弹舱段型谱为例，按用户任务需求与装备功能需求，可分割为导引头舱模块、战斗部舱模块、控制舱模块、推力舱模块等，形成的模块化舱段应具备特定的功能，可在不同型导弹间整体替换使用；另一方面，在“微观”层面实现模块化设计，电气系统可划分为具有通用机械和电气接口的基本电气模块，结构系统可划分为各种通用模组件、通用支架、通用口盖等，软件也可划分为各种通用软件单元。