导引头型谱建设与型号应用实践_刘坤.pdf

2022年第12期77航天工业管理Research and Practice of Single-unit/Module Productization单机级/模块产品化研究与实践导引头型谱建设与型号应用实践刘坤、董千里、赵晗希、杜科、吴晔/上海无线电设备研究所摘要：随着武器领域产品化工作的不断深入推进，在新时期实战备战要求下，武器型号本身实战性、批量性、竞争性的属性特点日益显著，使得“十四五”武器领域产品化工作具有一定的特殊性和挑战性。武器领域通过开展产品型谱和货架建设、型号产品选用、产品成熟度提升、产品实现过程提升与卓越等级认证等武器领域产品化工作，打造武器一流产品体系。本文以雷达导引头型谱体系建设为基础，以实现一流产品体系为主线，对导引头型谱建设与型号应用的研究与实践工作进行总结和提炼。关键词：导引头；产品化；产品型谱；型号应用随着我国开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年奋斗目标迈进，航天强国建设呈现出新的发展特点，面临新的挑战。军品装备采购体制改革加速推进，竞争性采购常态化，对统筹技术、经济、质量提出了更高要求。面对新的发展形势，必然要求产品的开发、生产和应用一次到位，为提高武器型号科研生产效率，保证产品质量，全面提升产业化能力，构建满足型号选用要求的一流产品体系则首当其冲。目前的产品型谱存在以下问题：一是技术更新换代加速，现有型谱需要持续升级以支撑竞标立项快速选用，支撑多约束条件下的的快速研发。导引头产品作为复杂单机，新竞标型号对导引头创新性、性能指标以及成本等要求较高，同时新研项目多为复合制导体制，设计难度大，现有产品型谱距离新研型号的选用要求有一定差距。不仅如此，新研产品的设计开发所需资源与研制周期的压力极大，解决新研项目2022年第12期78航天工业管理Research and Practice of Single-unit/Module Productization单机级/模块产品化研究与实践合上级总体系列化发展规划和型号需求，组织开展系统级产品型谱研究，将型谱产品按基础型、改进型、升级型划分，使产品型谱具备横向铺开改进，纵向升级换代的立体适配能力，更好的支撑上级总体对导引头产品型谱的选用。同时，深入开展产品型谱、产品成熟度、产品实现过程卓越等级提升等工作，形成货架产品目录，供型号直接选用（见图 1）。2“双面向”深化依据复杂单机导引头标准架构中的技术架构及系统架构，完成面向“用户+”、面向设计的“双面向”产品型谱构建（见图 2）。一方面，系统单机部组件各级需求明确，实现逐级映射，支撑各级用户快速选取产品型谱；另一方面，单机、部组件、单板 模块型谱协同制定，多层级型谱实用性更强，利于提高选用率和优化压缩规格。以相控阵导引头“双面向”产品型谱为例，确认面向用户应用特征谱的型谱特征参数，包与现有产品型谱不适配的矛盾成为首要问题。二是现有型谱规格种类需要完善，型谱参数需要更新改进以支撑上级总体论证选用和牵引优化下级部组件产品型谱。目前已有多型导引头处于研制和批产阶段，产品技术体制覆盖不同的目标探测、跟踪、识别等技术体制，通过多种体制相控阵导引头原理样机研制，掌握了相关关键技术，为技术快速转化应用奠定了基础。但现阶段型谱特征不全面，型谱面向对象不清晰，不利于型号快速选用，同时也导致部组件规格数量多，不利于货架化和组批生产。导引头产品型谱是建设一流产品体系的关键，需要科学规划和动态建设导引头产品型谱体系，在顶层框架上确保导引头产品型谱完整，满足各领域产品需求，同时开展面向“用户+”与面向设计的“双面向”产品型谱建设，打通总体需求和单机部组件设计间的纵向设计链路，全面提升各层级产品的产品化水平。一、型谱体系建设产品型谱是用最少数目的不同规格产品，形成满足可预见客户的全部使用要求的产品系列。产品型谱是形成货架产品目录的源头和规划未来先进产品、升级换代产品的载体。产品型谱制定应依据型号需求和专业技术发展，专业单位与总体单位充分对接，提出科学合理的产品规格设置，形成该类产品型谱。产品型谱体系建设通过建立系统、单机、部组件型谱协同制定机制，逐步建立并完善涵盖不同产品层级、产品规格合理的产品型谱体系。通过全面系统梳理现有型谱，结合军方武器市场需求、“三化”通用论证要求、总体领域发展规划和导引头“十四五”专业规划，科学建设先进齐全的导引头型谱，提升导引头产品质量和研制效率。通过构建面向“用户+”与面向设计的“双面向”产品型谱，做到向上可支撑总体武器系统论证，紧贴军方需求做好装备发展战略研究论证和发展布局；向下可牵引优化部组件产品型谱，提升部组件级产品化率，同时加强基础技术创新和自主可控。1体系化发展首先，将现有产品先按领域划分，初步完成存量产品的梳理和对增量产品的规划。其次，按照体系化发展思路，结复合导引头产品型谱单机分类技术型谱产品（升级型）产品（升级型）产品（改进型）产品（基础型）产品（基础型）产品（基础型）产品（基础型）产品（基础型）面空领域对地/海领域对空或地/海领域空空领域主动雷达导引头技术型谱1主动雷达导引头技术型谱3复合导引头技术型谱1主动雷达导引头技术型谱2相控阵导引头主动相控阵雷达导引头图1 建设体系化产品型谱2022年第12期79航天工业管理Research and Practice of Single-unit/Module Productization单机级/模块产品化研究与实践含目标探测、目标搜索、目标跟踪、目标识别、杂波对抗体制、干扰对抗等，面向设计硬件能力谱的型谱参数包含工作频段、通道带宽/中频频率、处理架构（采样及处理能力）、控制总线、供电要求等型谱特征参数，实现“技术需求”再到“产品设计需求”的映射，打通总体需求和单机部组件设计间的纵向设计链路，支撑实现产品的快速高效研制。部组件在单机产品型谱的面向设计硬 件 能 力 谱牵引下，开展硬件模块的统型梳理，持续关注多功能一体化集成、高性能运算处理、国产化自主可控等技术发展方向，形成部组件产品型谱目录和升级开发计划，用不明显的问题。1管理方法通过有效控制统型规划和型谱产品选用 2 个关键点，提升型谱产品型号应用的成效。梳理统计型号应用需求，统一规划同类产品型号需求，积极向上级总体推荐现有型谱产品，在支撑上级总体论证的基础上，提高型谱产品的选用率。强化型号产品选用，开展型谱产品比对分析，对系统架构、部组件选型及关键技术进行分析及论证，按照单机及软件、部组件顺序开展产品选用，优先选用成熟度等级 高 的 产 品，严格控制选用型谱外产品。2研制流程型号系统集成研制以通用产品、标准架构选用为基础，在产通过模块化升级实现导引头性能快速提升。二、型号应用实践产品选用工作是实现组批生产滚动交付的源头，是型号产品选用集成研制模式的实践和探索，是型谱研究成果的落实，是促进科研生产模式从型号驱动向型号与产品双轮驱动并重转变的具体实施。通过选用分析，明确在型号研制中对型谱产品的选用、替代、新增，采取通用化设计措施，从源头破解组批生产产品规模不明显、破解产品型谱作面向用户面向用户产品型谱面向设计应用特征技术特征应用特征处理能力存储能力浮点运算能力功耗管理采样中频采样率处理架构传输总线技术特征目标探测体制目标跟踪体制杂波对抗体制干扰对抗体制辐射功率控制总线处理架构供电要求速度检测体制工作频率通道数工作频率体制相控阵导引头复杂单机信号与信息处理机组合型谱组合设计应用需求技术需求设计需求TR组件图2“双面向”产品型谱的建设部组件在单机产品型谱的面向设计硬件能力谱牵引下，开展硬件模块的统型梳理，持续关注多功能一体化集成、高性能运算处理、国产化自主可控等技术发展方向，形成部组件产品型谱目录和升级开发计划，通过模块化升级实现导引头性能快速提升。2022年第12期80航天工业管理Research and Practice of Single-unit/Module Productization单机级/模块产品化研究与实践品/型号一体化研制流程（见图3）中，以导引头标准架构为设计核心，单机型谱库、通用模块库和软件重用库有效支撑型号产品研制流程，大幅缩短研制周期和提升产品质量。通过软件和硬件 2型号产品研制。3型谱产品选用一是基础型产品选用。基础型型谱产品直接选用或简化选用的可通过科生管理系统直接调用产品整套料单，完成快速“去型个方面系统集成有效支撑模块级产品通用化率。快速进行技术架构分析，开展与型谱产品比对分析，选用适配的系统架构和通用软硬件模块进行集成设计，完成全面系统评估并决策通过后开展开展单机型谱产品比对分析，形成型谱选用方案报告，最终的型谱选用由技术控制委员会决策管控导引头型号队伍导引头软件队伍开展部组件型谱产品比对分析，直接选用或扩展/简配应用，快速完成投产软件任务书下发软件设计说明软件需求规格说明书导引头产品软件重用库产品主任师标准架构产品副主任师规范化/标准化纳入模块待选序列配置选用规划化/标准化是/直接选用上级下发任务书总体需求分析总体方案论证详细设计/技术指标分解部组件任务书下发部组件型谱选用分析部组件详细设计部组件投产型谱选用分析型谱规划否/新研否/新研通用模块库标准架构软件开发是/直接选用单机型谱库产品首席产品主任师产品首席标准架构产品副主任师部组件产品首席产品主任师部组件产品主任师产品副主任师年度统筹策划配置选用配置选用纳入模块待选序列结合军方需求“三化”要求和专业规划开展型谱规划，提交技术状态控制委员会审查，经所长批准后发布图3 产品/型号一体化研制流程部组件某型号 1（基础型）某型号 2（改进型）备注部组件 1实物统型实物统型直接选用部组件 2实物统型实物统型直接选用部组件 3设计统型设计统型扩展中频输出通道数部组件 4设计统型设计统型扩展信号采集通道数部组件 5设计统型设计统型去除抗供电中断单元部组件 6实物统型实物统型直接选用表1“一弹两型”导引头组批生产2022年第12期81航天工业管理Research and Practice of Single-unit/Module Productization单机级/模块产品化研究与实践号化”组批投产，后期通过软件升级满足项目任务需求。以型号 A 为例，直接选用表 1 中技术型谱 1 对应的基础型产品，与现有批产型号组批投产，节约了导引头单机的论证、设计、协调、评审等各项研制流程，直接开展软件开发设计流程，待硬件产品齐套后直接修改软件完成调试，实现新型号产品的快速研制。以型号 B 为例，直接选用表1 中技术型谱 1 对应的基础型产品，对部分部组件开展改进选用，适应不同发射平台的应用要求，并通过软件升级实现新产品的开发。两型产品接口一致，功能性能指标相似，测试方法一致，为组批投产创造了有利条件。二是改进型产品选用。改进型型谱产品多为基础型产品的不同弹径适配以及功能扩展。以型号 C 为例，直接选用了表 1 中技术型谱 1 对应的基础型产品后开展了小型化设计，实现了对不同弹径状态下的应用适配以及该型号的快速研制。在部组件研制过程中产品配套选用的TR-Ku/10-1 型 T/R 组件已完成鉴定定型，产品技术成熟度为 4 级，通过 T/R 组件模块化拼插适配该型号产品口径阵面，与现有批产型号直接组批投产。其余部组件为设计统型，继承了技术型谱 1基础型产品的技术方案。以型号 D 为例，在表 1 中技术型谱 3 对应的基础型产品基础上，拓展某功能微波组合和某功能处理组合，实现弹上多功能一体化集成，极大提升空面反舰导弹武器末端突防能力，对电子设备小型化、轻型化起重要技术支撑。三是升级型产品选用。型号E1、型号 E2 和型号 E3 通过顶层设计、联合论证，均选用技术型谱 1 对应的升级型型谱产品（见表 2）。通过面向设计硬件能力谱中频段带宽、天线极化方式、信号体制、中频通道数，信号采样及处理能力等硬件能力特征参数的统一，牵引通用模块库的统型选用。对部组件型谱产品统一评审，有效提高了研制效率。通过软件重用库建设，将顶层软件模块与板级支持库模块区分开，用于导引头交互、控制、管理、处理等功能实现的软件模块与板间支持库进行去耦合处理，型号 E1、型号 E2和型号 E3 的软件模块选用情况见表 3。4数字化应用基于 3DE 数字化协同研发平台上的项目在线管理平台（见图 4），建立标准化产品/型号一部组件型号 E1型号 E2型号 E3部组件 1TKZH-DBD-DMS-2TKZH-DBD-DMS-3部组件 2XCJ-MH-3-4XCJ-L-3-2部组件 3FS-KaKu/2/M-2部组件 4JSJ-GP/XY-1表2 型号统型设计后的部组件级型谱产品选用软件模块选用型号 E1型号 E2型号 E3新研数量重用数量新研数量重用数量新研数量重用数量交互层41051189控制层624522420处理层7801095885管理层523725620表3 升级型型谱产品型号应用软件模块选用情况2022年第12期82航天工业管理Research and Practice of Single-unit/Module Productization单机级/模块产品化研究与实践体化研制流程，实现数字化任务驱动，进一步提升型号研制效率。在接收产品开发或型号研制任务后，可迅速组建产品/型号团队开展全场景需求分析、单机技术方案及软硬件模块库选用分析，推进方案论证及迭代设计，同步建设协同仿真环境。三、应用成效体系化产品型谱覆盖地空、空空、反舰、空地等应用领域，其基础型、改进型和升级型型谱产品有效支撑了新研型号的选用研制，并取得了较好的应用成效。1基础型组批投产应用成效通过实现单机级产品组批投产，简化了导引头单机的论证、设计、协调、评审等各项研制流程，直接开展软件开发设计流程，待硬件产品齐套后直接修改软件完成调试，实现新型号产品的快速研制，将原计划 8 个月的新研设计周期压缩到 5 个月时间，大幅度提高了产品研制效率。某“一弹两型”产品通过年度统筹计划，部分组件实物统型组批投产，年产量提高至200 套，生产效率大幅提升。批产后实现了测试设备和试验场地通用化，调试效率大幅提升15%。两型产品分阶段开展自主可控迭代验证，产品国产化率提升至 100%。2改进型快速设计应用成效改进型产品可直接开展继承性快速设计，节约了导引头单机的论证、协调等各项研制流程，通过设计统型实现元器件级的组批投产，同时 80%以上的软件模块可以继承应用，将原计划 8 个月的研制周期压缩到 6 个月时间以下。3升级型联合设计应用成效通过对竞标型号的统型规划，实现 3 个型号产品选用的联合论证、统一评审、软件重用，通过联合论证，型号方案论证总时间大幅缩减 1/2；通过部组件统型设计，相关产品设计人力资源减少 1/2；统一评审次数从 12次减少到 4 次，评审时间大幅缩减 2/3。通过“双面向”产品型谱对部组件核心指标的统一约束，统一处理通道数、中频频率、供电要求及架构，有效牵引各部组件的统型设计。在软件开发方产品/型号一体化研制流程“2+10”标准架构“双面向”型谱库硬件通用模块库软件重用模块库项目在线管理平台MBSE协同设计+协同仿真平台数字化研发知识库3DE数字化协同研发平台图4 产品化工作数字化平台面，3 个竞标型号的软件模块重用率平均达到 85%以上，软件开发时间平均降低 60%，重点项目的软件研发人员平均由 4 人减少至 2 人。新时期武器领域产品化工作的内涵与实质是以构建武器一流产品体系为主线，包含面向产品本身和面向产品实现过程 2 个维度，其中产品型谱建设是产品体系建设的基石和卓越产品实现过程的基础。导引头“双面向”型谱，一方面对标上级任务需求，支撑总体快速选取产品型谱，另一方面统型下级部组件核心参数，有效牵引下级部组件产品化开发。通过面向“用户+”与面向设计打通总体需求和单机部组件设计间的纵向设计链路。同时，使用基于型谱产品为主进行系统集成的型号研制模式，从设计源头上严格控制新研型号的单机和部组件型谱产品选用，实现研制效率和产品质量的有效提升。后续，将多层级深入推进标准架构应用，加强与上级总体之间的沟通，持续优化导引头产品型谱，以更好地支撑新研型号选用。（责任编辑 朱天宜）参考文献1 慎龙.美国海军标准系列舰空导弹 J.飞航导弹，2010（4）：19-23.2 沪航天质字2020116 号八院新时期产品化工作实施方案.体系化产品型谱覆盖地空、空空、反舰、空地等应用领域，其基础型、改进型和升级型型谱产品有效支撑了新研型号的选用研制，并取得了较好的应用成效。