CZ-6A運載火箭9A工位低溫加注系統(tǒng)建設(shè)項目管理探索與實踐

張雷杰、高彥峰、紀(jì)晶晶、王鵬飛、李根 /北京航天發(fā)射技術(shù)研究所

一、項目背景

1.項目簡介

CZ-6A 運載火箭由上海航天技術(shù)研究院抓總研制，該型號火箭是在CZ-6 新一代火箭首飛成功的基礎(chǔ)上，充分繼承已有技術(shù)進行研制，采用模塊化、組合化、系列化發(fā)展途徑，通過不同數(shù)量固體助推器和液體芯級組合形成合理運載能力臺階、性價比高的運載火箭系列，可滿足未來衛(wèi)星多樣化的密集發(fā)射需求。CZ-6A 運載火箭芯一、二級直徑為3.35m，一級采用2 臺120t 推力的液氧/煤油發(fā)動機，二級采用1 臺推力18t 的液氧/煤油發(fā)動機，芯級捆綁4 臺2m 直徑的助推器，助推器采用兩段式120t 推力固體發(fā)動機?；鸺傞L約50m，全箭起飛重量約530t，700km 太陽同步軌道的運載能力不小于4t。

CZ-6A 運載火箭發(fā)射工位的建設(shè)方是太原衛(wèi)星發(fā)射中心。2018 年4 月26 日，太原衛(wèi)星發(fā)射中心新建9A 綜合發(fā)射工位總體技術(shù)方案通過評審，明確了以CZ-6A、CZ-6B 和CZ-6C 3 種構(gòu)型為主，兼顧考慮常規(guī)型號進行發(fā)射場設(shè)計建設(shè)的思路。

CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)是太原衛(wèi)星發(fā)射中心9A綜合發(fā)射工位的重要配套設(shè)備，其能夠高安全、高可靠、高品質(zhì)的完成我國新一代運載火箭低溫加注、補加任務(wù)，同時實現(xiàn)了火箭-4h 液氧開始加注后前端無人值守的要求，是目前我國建設(shè)規(guī)模大、構(gòu)成復(fù)雜、技術(shù)先進的低溫加注系統(tǒng)。

2022 年3 月29 日17 時50 分，我國首型固體捆綁中型運載火箭CZ-6A 在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功，順利將“浦江”二號衛(wèi)星和“天鯤”二號衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)圓滿完成低溫推進劑的加注及火箭起飛后泄回、排放工作，為CZ-6A 火箭首飛成功發(fā)射提供了重要保障。

2.項目特點

（1）規(guī)模大、周期短、質(zhì)量要求高、環(huán)境條件苛刻

CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)主要由加注設(shè)備和加注管路組成。加注設(shè)備主要包括液氧過冷器、液氧增壓器、低溫截止閥、低溫調(diào)節(jié)閥、低溫軟管、氧氮排塔、配氣臺（箱）、壓力傳感器、溫度傳感器、流量計、抽空機組、氦質(zhì)譜檢漏儀、加注庫區(qū)的低溫介質(zhì)貯存容器（包括2 臺200m液氧加注貯罐、1 臺120m液氧增壓貯罐、1 臺60m液氧收集罐、1 臺120m液氮加注貯罐）等400 余臺套。加注管路主要包括170 根低溫真空硬管、40根低溫發(fā)泡管路、11 根真空軟管、2000 根供氣管路，低溫真空管路長度約1000m，發(fā)泡管路約1200m，供氣管路約7000m。這些設(shè)備從安裝位置分為庫區(qū)、外線、塔上，從系統(tǒng)功能上可以分為轉(zhuǎn)注管路、芯一級液氧加注管路、芯二級液氧加注管路、庫區(qū)液氧排放管路、庫區(qū)液氮排放管路，塔區(qū)液氧排放管路。

CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)的建設(shè)周期為7 個月，是研究所承擔(dān)建設(shè)周期最短的同類低溫加注項目。作為戰(zhàn)略支援部隊的招標(biāo)項目，研制要求一次成功，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求高，同時需要解決極端低溫環(huán)境條件（—40℃）低溫設(shè)備的設(shè)計和使用等諸多難題。

（2）對口協(xié)調(diào)單位多，協(xié)調(diào)工作量大、協(xié)調(diào)難度大

CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)項目對口協(xié)調(diào)上級單位包括上海航天技術(shù)研究院（火箭總體）等10 余個下游廠家。研究所作為低溫加注系統(tǒng)抓總單位，承擔(dān)著上傳下達，分解落實上級單位的質(zhì)量、安全、進度、成本等方面的要求，精準(zhǔn)地傳遞給下游設(shè)備廠家，并監(jiān)督落實執(zhí)行情況。

（3）現(xiàn)場安裝交叉作業(yè)多，安全管控難度大

為了確保9A 發(fā)射工位的建設(shè)交付進度，CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)建設(shè)項目與基地土建同步進行。同時，低溫加注系統(tǒng)與發(fā)射臺、煤油加注系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)等十大非標(biāo)設(shè)備系統(tǒng)同步施工、同步驗收、同步交付，單位與單位之間存在大量的交叉作業(yè)、高空作業(yè)，現(xiàn)場安全管控難度大。

二、工作與實踐

1.項目管理的特點

CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)建設(shè)項目是研究所作為獨立法人以合同、投標(biāo)形式承接的中國人民解放軍63710 部隊的建設(shè)項目。項目團隊如何全面履行工程項目總承包方、系統(tǒng)抓總的管理職能，從而成為該項目獨具一格的特點，經(jīng)分析，CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)項目管理特點如下：

一是缺乏同類項目管理經(jīng)驗，該項目首次以軍品研究室為主體，聯(lián)合研究所下屬公司低溫業(yè)務(wù)部組成項目管理的創(chuàng)新組織模式，不同于傳統(tǒng)軍品上級下達的任務(wù)；二是項目要求研制一次成功，技術(shù)實現(xiàn)難度大、配套產(chǎn)品種類和數(shù)量多、質(zhì)量要求高、進度要求急、施工難度大、過程和接口協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)復(fù)雜，在基地建設(shè)未實現(xiàn)通水、電、氣、路及場地的情況下，項目建設(shè)與基地建設(shè)同步進行，另外，現(xiàn)場環(huán)境條件嚴(yán)苛、協(xié)調(diào)單位眾多，進一步增加了施工的難度；三是現(xiàn)場安裝工作量大，質(zhì)量要求高，安全管理難度大，低溫加注系統(tǒng)直接進入火箭的發(fā)射流程，由于低溫推進劑具有飽和溫度低、易燃易爆、易泄漏、易汽化等特點，決定了低溫加注系統(tǒng)的安全性、可靠性，直接關(guān)系到系統(tǒng)、火箭、人員乃至發(fā)射場的安全，因此低溫加注系統(tǒng)安全、可靠，按品質(zhì)進行加注、補加是系統(tǒng)建設(shè)的基本要求；四是低溫加注系統(tǒng)涉及到低溫加注、供氣、測控等多個專業(yè)，配套的設(shè)備包括壓力管道、壓力容器、特種閥門、供氣閥件、低溫?fù)Q熱等，專業(yè)面廣、設(shè)備種類多，對項目負(fù)責(zé)人、技術(shù)負(fù)責(zé)人的技術(shù)廣度和深度提出了更高要求；五是復(fù)雜性程度高，低溫加注系統(tǒng)參與單位多，利益相關(guān)者多，多學(xué)科、多專業(yè)、多廠家、多現(xiàn)場、多交叉，安裝對環(huán)境的依賴和影響比較大。

2.項目目標(biāo)

一是成果目標(biāo)：按合同要求完成“CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)建設(shè)項目合同及附件”規(guī)定的各項任務(wù)，包括完成滿足合同和技術(shù)協(xié)議要求的工程用設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)和驗收，具備裝運條件。按甲方書面通知完成產(chǎn)品的運輸、安裝與調(diào)試工作，具備工程系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、交付和使用條件，確保交付項目的可靠性、安全性，確保按期一次研制成功。

二是成本目標(biāo)：該項目毛利率不低于30%。

三是工期目標(biāo)：該項目合同工期為7 個月，開工日期為2020 年12 月1 日，設(shè)備生產(chǎn)、廠內(nèi)驗收、運抵甲方現(xiàn)場完成時間為2021 年2 月30 日，安裝完成時間為2021 年6 月30 日，調(diào)試完成時間為2021 年9 月30 日。

3.項目管理創(chuàng)新點及具體工作方法

（1）建立了以軍品研究室為主體，聯(lián)合低溫業(yè)務(wù)部等優(yōu)勢資源組成項目管理機構(gòu)

低溫工程專業(yè)作為研究所的核心專業(yè)，由所本級的軍品研究室和研究所下屬公司的低溫業(yè)務(wù)部組成。軍品研究室隸屬于所本級，實行模擬公司化運營和獨立核算，專注于技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計；低溫業(yè)務(wù)部隸屬于研究所的全資子公司，實行公司化運營和獨立核算，專注于市場的開發(fā)和項目的現(xiàn)場實施。

CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)建設(shè)項目在項目管理過程中采用了以軍品研究室為主體，聯(lián)合研究所下屬公司低溫業(yè)務(wù)部等優(yōu)勢資源組成項目管理機構(gòu)的創(chuàng)新組織模式，各盡其職、優(yōu)勢互補，實現(xiàn)了組織融合、管理融合。研究室與低溫業(yè)務(wù)部之間通過合同形式完成項目結(jié)算。

軍品研究室具有以下優(yōu)勢：一是多年從事軍品型號研制，積累了豐厚的專業(yè)技術(shù)知識，具備雄厚的專業(yè)知識底蘊和專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢；二是依托型號研制、實驗室建設(shè)等資源，通過預(yù)研創(chuàng)新、吃透技術(shù)、技術(shù)歸零等方法，形成技術(shù)牽引能力；三是經(jīng)過多年發(fā)展，形成了技術(shù)平臺，具備技術(shù)孵化能力；四是對專業(yè)前沿技術(shù)敏感性較強。

低溫業(yè)務(wù)部具有以下優(yōu)勢：一是經(jīng)過多年的市場化運作，建立了市場平臺，熟悉市場規(guī)律；二是具備強大的營銷體系，具備技術(shù)優(yōu)勢向產(chǎn)品優(yōu)勢、市場優(yōu)勢快速轉(zhuǎn)變的能力；三是對市場前沿敏感性較強，具備較強的市場孵化能力；四是經(jīng)過多年項目實施的鍛煉，具備較強的項目實施能力和售前、售后能力。

CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)建設(shè)項目職能分工表（見表1）對項目各階段軍品研究室、低溫業(yè)務(wù)部的主要職能進行了分工。

表1 低溫設(shè)備通用部組件標(biāo)準(zhǔn)列表

表1 CZ-6A低溫加注系統(tǒng)建設(shè)項目職能分工表

（2）搭建低溫加注工藝全流程仿真平臺，實現(xiàn)了系統(tǒng)級快速仿真，為無人值守提供了支撐

在CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)設(shè)計過程中，為了適應(yīng)無人值守要求, 在SINDA/FLUINT 軟件基礎(chǔ)上二次開發(fā)，按照各設(shè)備實際結(jié)構(gòu)和尺寸，建立了低溫貯罐、真空多層絕熱管路、真空多層絕熱閥門（截止閥、調(diào)節(jié)閥）、流量計、汽化器等低溫加注設(shè)備元件模型（見圖1），形成數(shù)據(jù)庫，進而搭建完整的低溫加注系統(tǒng)一維流熱仿真模型（見圖2）。

圖1 低溫加注設(shè)備及元件仿真模型庫

圖2 CZ-6A低溫加注低溫加注加注系統(tǒng)仿真模型

基于該仿真模型，完成低溫加注系統(tǒng)包括預(yù)冷、大流量加注、停放、補加等多個工序的全流程仿真，精確預(yù)測加注過程中的相應(yīng)壓力、溫度、流量、液位等參數(shù)。

（3）建立低溫設(shè)備單機產(chǎn)品和通用部組件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系，實現(xiàn)了低溫產(chǎn)品設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化

低溫加注系統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計方法是根據(jù)加注系統(tǒng)設(shè)計確定的設(shè)備參數(shù)，低溫加注液路管路通常由不同通徑、長度、連接型式、材料、表面處理狀態(tài)的低溫真空直管、低溫真空彎頭、低溫真空三通、低溫真空軟管、低溫過濾器、管道支吊架等單機產(chǎn)品組成，而各低溫單機產(chǎn)品又由焊接接頭、法蘭接頭、補償器、吸附盒、支撐等部組件組成。在CZ-3A/3B/3C、CZ-5/5B、CZ-6、CZ-7/7A、CZ-8 低 溫加注系統(tǒng)研制過程中，設(shè)計人員需要根據(jù)每種單機產(chǎn)品具體的通徑、長度、連接型式、材料、表面處理要求進行單獨研制和出圖，導(dǎo)致研制效率低、出圖工作量大、技術(shù)狀態(tài)不易控制、產(chǎn)品質(zhì)量難以控制等問題。

為了縮短項目研制周期，降低人力成本，CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)在以往型號研制技術(shù)成果基礎(chǔ)上，以產(chǎn)品化工作思路開展了低溫設(shè)備單機產(chǎn)品和通用部組件的型譜規(guī)劃和技術(shù)狀態(tài)統(tǒng)型工作。據(jù)此制定了低溫設(shè)備單機產(chǎn)品和通用部組件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系，在同一個產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中將通徑、長度、連接型式、材料、表面處理要求等型譜參數(shù)作為變量，通過不同的型譜參數(shù)變量組合衍生出各種技術(shù)狀態(tài)的產(chǎn)品，從而極大提高了標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)范圍，消除了重復(fù)出圖帶來繁重的工作量，并可有效保證技術(shù)狀態(tài)和產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有效代替了原有的設(shè)計圖紙、技術(shù)條件、試驗大綱等文件，可直接依據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進行生產(chǎn)、試驗、驗收和選用。

項目中采用6 類低溫產(chǎn)品、8 類通用部組件標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)生產(chǎn)，統(tǒng)計情況見表2。

（4）制定低溫加注系統(tǒng)施工管理表格，實現(xiàn)精細化管理，確保了施工安全、質(zhì)量、進度

為了嚴(yán)把現(xiàn)場施工質(zhì)量，該項目施工過程中制定了施工管理表格，實現(xiàn)精細化管理。

一是針對安裝過程中的質(zhì)量檢查，制定低溫真空管路、低溫真空閥門等關(guān)鍵設(shè)備的《安裝技術(shù)檢查表格》。根據(jù)項目實施規(guī)劃中設(shè)備、安裝操作等存在的技術(shù)問題，落實到日常表格化檢查中，并要求檢查人員、復(fù)查人員、施工人員三方簽字確認(rèn)，保存歸檔。

二是針對系統(tǒng)安裝中的每一步操作，制定《現(xiàn)場工作日志》，現(xiàn)場技術(shù)人員每日記錄工作計劃情況、工作開展情況、質(zhì)量問題情況，每日向后方匯報工作進展，確保每一步操作嚴(yán)格按照操作規(guī)程實施。

三是針對安裝中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，開展質(zhì)量控制過程問題處置預(yù)案，形成《質(zhì)量過程問題預(yù)案表》。對安裝階段可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從預(yù)防措施和糾正措施2 個方面形成詳細處置方案，作為質(zhì)量控制過程基礎(chǔ)文件。

四是針對安裝中可能出現(xiàn)的安全問題，編制了安全技術(shù)檢查表、安全使用檢查表，細化了檢查要點和檢查方法。

五是針對貯罐等大型設(shè)備吊裝，編制了吊裝專項施工方案，完成大型儲罐吊裝。

（5）形成低溫加注系統(tǒng)橫向軍品項目的管理模式和方法，縮短了項目建設(shè)周期

在管理創(chuàng)新方面，項目形成了最佳管理實踐，形成了一套管理模式和方法，形成了標(biāo)書模板、技術(shù)協(xié)議模板、技術(shù)要求模板、工作匯報模板、工作總結(jié)、技術(shù)總結(jié)模板、低溫加注系統(tǒng)研制流程匯編等。

三、實踐效果

2021 年10 月12 日，項目甲方組織召開了“9A工位低溫加注加注系統(tǒng)竣工驗收移交評審會”，研究所按照合同、技術(shù)協(xié)議、二次細化設(shè)計、相關(guān)圖紙文件要求完成了全部建設(shè)內(nèi)容，項目施工規(guī)范、狀態(tài)正確、指標(biāo)合格、工作可靠，滿足設(shè)計和使用要求，會議同意通過項目竣工驗收，并移交基地發(fā)測站管理使用。低溫加注系統(tǒng)與9A 工位中供氣、煤油加注、噴水等系統(tǒng)相比，項目規(guī)模大、技術(shù)難度高、系統(tǒng)復(fù)雜、接口多、施工工序復(fù)雜、工作量大，研究所通過高效的項目管理實現(xiàn)了第一個完成安裝調(diào)試、竣工驗收的系統(tǒng)。

2022 年3 月29 日17 時50 分，CZ-6A 運載火箭首飛發(fā)射成功。CZ-6A 低溫加注系統(tǒng)經(jīng)過首飛任務(wù)的考核，實現(xiàn)了項目投標(biāo)一次成功、產(chǎn)品研制一次成功、基地裝調(diào)一次成功、項目驗收一次通過、首飛加注任務(wù)保障圓滿完成的總體目標(biāo)。該項目按合同節(jié)點交付、首飛成功，形成的成果如下：

一是形成了研究室與低溫業(yè)務(wù)部的有機結(jié)合，創(chuàng)造最大效益的創(chuàng)新組織機制，實現(xiàn)了組織融合。研究室和低溫業(yè)務(wù)部各負(fù)其責(zé)，圍繞項目投標(biāo)、研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、總裝調(diào)試、交付驗收、售后服務(wù)等各個環(huán)節(jié)開展工作，整個管理機制運轉(zhuǎn)非常順利。研究室擁有先進的技術(shù)、優(yōu)秀的設(shè)計人才、良好的研試條件，研發(fā)能力是研究室的核心競爭能力。低溫業(yè)務(wù)部具有廣闊的市場平臺、靈活快速的反應(yīng)、具體項目實施的能力。因此形成一個上下游相通的全流程產(chǎn)業(yè)鏈條，將研究室與低溫業(yè)務(wù)部充分融合，從而達到最佳效果。

二是搭建低溫加注工藝全流程仿真平臺，實現(xiàn)了系統(tǒng)的快速仿真；建立低溫設(shè)備單機產(chǎn)品和通用部組件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系，實現(xiàn)了低溫產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、生產(chǎn)；低溫產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)周期變短，實現(xiàn)了降本增效。

三是項目施工過程中采取了表格化管理，靈活調(diào)整安裝順序、多區(qū)域并行施工、增加人力“兩班倒”、設(shè)計及監(jiān)理全程跟蹤等措施，嚴(yán)格保障項目質(zhì)量、安全、進度，克服了建設(shè)周期短，施工地點自然環(huán)境惡劣、多系統(tǒng)施工交叉并行等難題。

四是初步形成了一套具有創(chuàng)新性且行之有效的低溫加注系統(tǒng)橫向軍品型號的項目管理方法，為后續(xù)同類低溫加注系統(tǒng)的項目管理提升和過程改進提供了實施案例和寶貴經(jīng)驗。

低溫加注系統(tǒng)建設(shè)項目屬于一個系列工程，目前研究所先后承擔(dān)了海南衛(wèi)星發(fā)射中心CZ-5 工位、CZ-7 工位，太原衛(wèi)星發(fā)射中心CZ-6 工位，海南衛(wèi)星發(fā)射中心CZ-7A 工位、太原衛(wèi)星發(fā)射中心CZ-6A 工位低溫加注系統(tǒng)建設(shè)，后續(xù)還要全力爭取西昌衛(wèi)星發(fā)射中心3#工位、1#工位，海南衛(wèi)星發(fā)射中心DY 工位、CZ-8 商業(yè)航天工位低溫加注系統(tǒng)建設(shè)同類項目。為了連續(xù)承擔(dān)海南、西昌、太原等衛(wèi)星發(fā)射中心低溫加注系統(tǒng)建設(shè)同類項目，確保研究所在低溫加注系統(tǒng)方面的國內(nèi)領(lǐng)先地位，低溫加注系統(tǒng)建設(shè)項目管理團隊、模式、方法、理念需持續(xù)改進，適應(yīng)不斷發(fā)展的裝備要求。

四、后續(xù)思路

低溫加注系統(tǒng)建設(shè)項目屬于一個系列工程，目前研究所先后承擔(dān)了海南衛(wèi)星發(fā)射中心CZ-5 工位、CZ-7 工位，太原衛(wèi)星發(fā)射中心CZ-6 工位，海南衛(wèi)星發(fā)射中心CZ-7A 工位、太原衛(wèi)星發(fā)射中心CZ-6A 工位低溫加注系統(tǒng)建設(shè)，后續(xù)還要全力爭取西昌衛(wèi)星發(fā)射中心3#工位、1# 工 位， 海南衛(wèi)星發(fā)射中心DY 工 位、CZ-8 商業(yè)航天工位低溫加注系統(tǒng)建設(shè)同類 項 目。 為了連續(xù)承擔(dān)海南、西昌、太原等衛(wèi)星發(fā)射中心低溫加注系統(tǒng)建設(shè)同類項目，確保研究所在低溫加注系統(tǒng)方面的國內(nèi)領(lǐng)先地位，低溫加注系統(tǒng)建設(shè)項目管理團隊、模式、方法、理念需持續(xù)改進，適應(yīng)不斷發(fā)展的裝備要求。具體建議如下：

一方面持續(xù)完善低溫加注系統(tǒng)項目在風(fēng)險辨識、計劃管理、進度管理、安全管理、質(zhì)量管理、技術(shù)管理、成本控制、客戶溝通等方面的有效方法，利用知識管理的平臺進行標(biāo)準(zhǔn)化、固化，形成一套具有創(chuàng)新性且行之有效的項目管理程序，提高并持續(xù)改進管理要求，實現(xiàn)項目精細化管理，確保后續(xù)同類項目高質(zhì)量的管控。

另一方面加強軍品研究室和低溫業(yè)務(wù)部的深度合作。軍品研究室持續(xù)提高技術(shù)創(chuàng)新能力，創(chuàng)造出技術(shù)先進、高附加值的設(shè)計圖紙；低溫業(yè)務(wù)部加強生產(chǎn)能力建設(shè)和施工能力建設(shè)，將圖紙變成產(chǎn)品，實現(xiàn)產(chǎn)品的升級換代，確保在整個行業(yè)的技術(shù)領(lǐng)先地位。同時，優(yōu)化利益分配方案，實現(xiàn)更長遠的合作。