◎中國運載火箭技術研究院戰(zhàn)術武器事業(yè)部 王洪波 楊大偉 王麗華 姜開 史若沖

戰(zhàn)術武器產品化發(fā)展策略研究

◎中國運載火箭技術研究院戰(zhàn)術武器事業(yè)部 王洪波 楊大偉 王麗華 姜開 史若沖

新形勢下各兵種對武器作戰(zhàn)效能需求迫切，而戰(zhàn)術武器面臨種類繁雜、通用化程度低、研制成本高等多項困境，將產品化創(chuàng)新性地應用到戰(zhàn)術武器發(fā)展中，構建導彈艙段、電氣、軟件、總線、結構貨架方案，建立適應不同平臺、不同彈徑、不同成本的通用標準體系，形成以模塊化、產品貨架、通用標準為基點，以技術和管理為主線，圍繞產品重組、流程重組、人員重組的產品科研管理體系，全面推進適應戰(zhàn)術武器的產品化發(fā)展策略。

我國戰(zhàn)術武器經過60余年的發(fā)展，在國際戰(zhàn)術武器領域取得重大優(yōu)勢地位。然而，隨著需求和產品序列的不斷變化，研制形式也在不斷變化，逐漸呈現出型號數量繁多、產品種類豐富、任務規(guī)模龐大、新技術復雜、研制周期短、型號質量高、保障資源困難等突出問題。

如何快速滿足戰(zhàn)術武器發(fā)展需求，提升戰(zhàn)術武器產品的研發(fā)效率及產品綜合效能，成了戰(zhàn)術武器發(fā)展的當務之急。在戰(zhàn)術武器發(fā)展過程中推廣產品化工作，可以提高武器裝備的快速批生產能力、測試性/維修性及綜合作戰(zhàn)效能，為戰(zhàn)術武器研制模式改革和新體系建設起到重要推動作用。

一、模塊化產品貨架建設方案

1.導彈艙段模塊化貨架

導彈武器模塊化主要是對戰(zhàn)術武器進行系統(tǒng)級劃分，結合任務需求與裝備的功能需求分割為艙段級模塊，如導引頭艙、戰(zhàn)斗部艙、控制艙、動力裝置等，并進行結構與電氣通用化模塊化連接設計。

經過分解和規(guī)范后的模塊可納入戰(zhàn)術武器模塊庫進行統(tǒng)一編制整理。模塊庫主要包含2個方面內容:一是體現功能參數，如控制器件的功能及路數、發(fā)動機的推力及比沖等;二是體現各模塊與外界的接口指標，包含電氣與結構，如電氣接口路數及采用的接插件型號、數據傳輸類型等，以及結構接口的接口形式與尺寸重量等。

2.電氣系統(tǒng)模塊化貨架

根據戰(zhàn)術武器電氣系統(tǒng)功能，模塊化產品將按照系列進行劃分。系列化模塊化產品貨架建設應按照總體牽引的思路進行，由總體規(guī)定出標準的電氣接口和機械接口，明確每個產品系列所需要的最低功能配置與最高功能配置，提出模塊系列化設計要求，由分系統(tǒng)單位完成同一系列不同等級產品的開發(fā)，經成熟度驗證試驗后，可以補充到單機產品貨架。

具體實施路徑是:以模塊化體系架構設計標準為依據，以標準模塊為組成單元，以點突破為主，完成專項技術攻關，并進行系列化擴展，逐漸完善通用模塊產品貨架。

3.軟件產品模塊化貨架

軟件系統(tǒng)的開放性、可維護性、可重用性、高可靠性和高安全性是實現綜合模塊化彈上電氣系統(tǒng)的必要條件。采用開放式體系結構，實現軟件與硬件隔離，是彈上電氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一。未來，將通過采用標準接口的模塊化軟件設計，減少軟件重復開發(fā)，增強軟件的通用性。未來的軟件運行平臺要具備時間和空間分區(qū)，依賴這種軟件運行平臺，系統(tǒng)集成商能夠將傳統(tǒng)的多個子系統(tǒng)綜合到單一的硬件平臺中，并要求其基礎軟件平臺能夠提供各子系統(tǒng)在時間、空間上的隔離，保證各子系統(tǒng)能夠獨立運行，且實現可靠及時通信。

戰(zhàn)術武器系統(tǒng)軟件基礎框架模塊化設計、仿真系統(tǒng)軟件模塊化設計和諸元管理軟件通用化設計等可以成為軟件模塊貨架化建設的重點。

4.總線通用協(xié)議貨架

現有戰(zhàn)術武器的總線設計多采用分層架構，即“中低速總線+高速接口”的設計方案。彈上總線分為控制總線和數據總線2個部分。其中，控制總線采用低速總線，實時完成導彈的控制、測量等任務;數據總線采用高速接口，實現彈上大容量數據的交換、處理和傳輸。由于各型號采用的總線不同、總線協(xié)議各異，導致信息傳輸體制設計復雜，增加了通信系統(tǒng)設計的復雜度。

未來，戰(zhàn)術武器電氣系統(tǒng)將面臨數據鏈、圖像處理等高速數據傳輸的需求，要具備較強的數據傳輸能力和擴展能力。為了簡化通信系統(tǒng)傳輸體制、提高通用性和可擴展性，可以采用單一總線，進行總線通用協(xié)議研究。

5.結構產品模塊化貨架

傳統(tǒng)的導彈設計過程中，針對型號特定要求，主要的結構產品均采用定制化設計、生產的模式。這種模式帶來了設計工作繁重、試驗重復浪費、生產組織困難等問題，為了加快戰(zhàn)術武器結構系統(tǒng)產品設計速度，提高產品生產效率，需要開展彈上典型結構的產品化研究工作。

結構產品化體系建設的工作思路是:從分析結構產品的功能和特點出發(fā)，通過識別結構件的關鍵參數，建立產品貨架。

二、通用設計標準發(fā)展方案

在貨架建設基礎上，積累大量設計經驗，形成可用于不同彈徑、不同平臺、不同成本要求的各類型戰(zhàn)術武器通用設計標準，逐步建立通用設計標準庫，從管理角度對產品技術指標進行綜合約束，使產品設計的各個環(huán)節(jié)都能做到有章可循、有法可依，提升武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。

1.模塊化導彈武器標準

針對某一任務或目標研制的導彈，定制性強、設計工作量較大、研發(fā)費用較高。在此背景下，開展模塊化導彈研究已經成為一種有效的提升手段。目前開展的戰(zhàn)術導彈系列化設計，按照直徑、發(fā)射平臺、彈道等形成系列化設計。

在未來戰(zhàn)術武器產品化推進過程中，可依據導彈的幾何尺寸、發(fā)射平臺、彈道形式為約束條件，通過分系統(tǒng)模塊化、零部件通用化來實現導彈系統(tǒng)整體性能的優(yōu)化。在此過程中，將制定相關標準約束經分解的模塊和通用的部件，為后續(xù)戰(zhàn)術武器模塊化貨架建設提供指導。

2.通用化導彈武器標準

根據對戰(zhàn)術武器在研、在役以及未來型號的梳理，三軍通用化武器系統(tǒng)在現階段仍有許多困難，通過研究多平臺公共性的技術成果、通用性的零部件來實現導彈武器系統(tǒng)的集成，同時歸納同一發(fā)射平臺的共性問題，實現同一發(fā)射平臺導彈武器系統(tǒng)的通用化。

通用化導彈武器標準研究將以現有型號研制為基礎，重點從武器系統(tǒng)與發(fā)射平臺接口統(tǒng)一、武器系統(tǒng)地面設備優(yōu)化、彈頭與彈體接口統(tǒng)一、發(fā)動機系列化研究等方面著手，研究制定標準化設計指導文件，為后續(xù)發(fā)展提供指導。

3.電氣系統(tǒng)標準

隨著戰(zhàn)術武器彈上電氣系統(tǒng)集成化水平的提高，系統(tǒng)組成模塊間的電磁兼容性、熱設計等問題隨之而來，因此后續(xù)將針對這些問題開展相應的規(guī)范制定，包括模塊化的戰(zhàn)術武器電磁兼容設計標準、基于模塊化的戰(zhàn)術武器結構熱設計等。在此基礎上，還將開展戰(zhàn)術武器彈上電氣系統(tǒng)通用模塊系列化設計標準、通用電氣接口設計標準、通用總線設計標準等的關聯工作，加快推動戰(zhàn)術武器產品化的進程。

4.軟件產品標準

戰(zhàn)術武器軟件系統(tǒng)采用標準接口的模塊化軟件設計思路，減少軟件重復開發(fā)，增強軟件的通用性，通過系統(tǒng)級/體系級的需求分析、頂層構架設計，制定規(guī)范、標準的協(xié)議，約束所有軟件，在標準中明確軟件基礎框架，建立軟件模塊貨架，形成軟件產品樹，如任務規(guī)劃軟件可從接口、開發(fā)模板、通信機制、開發(fā)方案、集成方案等方面形成任務規(guī)劃軟件標準，對任務規(guī)劃軟件基礎框架進行約束，為不同軍兵種、不同平臺導彈提供同一任務規(guī)劃系統(tǒng)軟件基礎框架。

5.統(tǒng)一環(huán)境條件標準

對在研、在役戰(zhàn)術武器型號的運輸環(huán)境和飛行振動環(huán)境開展地面試驗數據和飛行遙測數據梳理與統(tǒng)計分析，建立運輸統(tǒng)一環(huán)境條件。同時與“十二五”期間初步建立的典型艙段飛行振動統(tǒng)一環(huán)境試驗條件對比分析，完善典型艙段飛行振動統(tǒng)一環(huán)境試驗條件，建立相應的統(tǒng)一環(huán)境條件標準。

6.地面產品標準

長久以來，戰(zhàn)術導彈吊具多采取“一型彈一型吊具”的設計和生產模式，造成吊具設計差異大，方案不統(tǒng)一，設計成本高。開展吊具產品化發(fā)展研究，總結各型吊具在設計和使用中存在的共性，對吊具進行分檔化、系列化，形成了吊具型譜圖和統(tǒng)一設計標準。

三、產品化發(fā)展策略

1.頂層策劃

戰(zhàn)術武器產品化工作以面向產品為基本原則，推動產品化工作必須明確當前以及未來戰(zhàn)術武器的發(fā)展需求，從不同專業(yè)、不同角度出發(fā)，做出頂層策劃，制定詳細而完備的實施方案。

2.點式突破

一是制定模塊化導彈計劃。模塊化導彈計劃應重點從2個方面入手:

一方面是模塊化設計和生產。戰(zhàn)術武器的模塊化包含總體架構、模塊單元以及系統(tǒng)組合化設計，戰(zhàn)術武器產品化發(fā)展要針對這3點綜合發(fā)揮各種技術力量，以典型的演示驗證項目或預研項目為支撐，開展先行研究工作。另一方面是適應模塊化技術管理。建立“小而精”的研發(fā)個體，在基于模塊統(tǒng)一接口界面的條件下，減小管理規(guī)模和環(huán)節(jié)，簡化各設計單位之間的設計信息流，在企業(yè)自身領域提高對管理方法的針對性研究和應用。

二是建立戰(zhàn)術武器通用產品貨架。戰(zhàn)術武器產品化的發(fā)展要以通用產品貨架為重要切入點，通過產品體系建設解決傳統(tǒng)研制模式的不足;通過構建通用產品體系，實現企業(yè)產品的通用化和系列化。

初期階段采取繼承和提升的措施，在原有的武器系統(tǒng)體系架構基礎上，對系統(tǒng)設備或單機進行升級，新增構架方案，實現新系統(tǒng)對老系統(tǒng)的接口、功能覆蓋。中期和后期階段應以武器系統(tǒng)模塊為基本組成單元進行產品重組，以模塊代替設備或單機，采用標準化的武器系統(tǒng)架構，實現武器系統(tǒng)快速重組和基本功能單元的快速替代、升級。

通用架構和產品重組的全過程應以滿足未來武器系統(tǒng)需求為根本出發(fā)點，兼顧對現有武器的功能兼容，立足關鍵技術，設計通用性較強的自主研發(fā)產品，并按成熟度管理規(guī)定進行成熟度提升。自主研發(fā)產品可供型號選用但不依托型號，完全走技術牽引型號的產品化路線。

三是建立通用標準庫。標準庫是未來產品設計的源泉，在未來較長一段時間內，戰(zhàn)術武器產品化工作應采取統(tǒng)籌規(guī)劃、總結經驗、共性提煉、形成標準的模式，開展戰(zhàn)術武器標準體系建設，并初步形成以通用化設計為核心的體系架構和標準規(guī)范，并在此基礎上不斷升級和改進。

3.主線發(fā)展

以型號牽引為主線的企業(yè)發(fā)展到一定階段后，必將面臨發(fā)展后勁不足等問題。未來產品化發(fā)展應充分借鑒經驗，從技術牽引和產品開發(fā)兩條主線推進。

一是技術牽引主線。技術開發(fā)要求建立獨立于型號研制的組織機構，專注于對戰(zhàn)術武器基礎技術研究、應用以及專項驗證，始終把握國際上最先進的技術，努力進行跨專業(yè)和跨領域研究，實現新技術在產品上的應用，構建出通用的技術貨架，為型號開發(fā)提供技術支撐。

二是產品開發(fā)主線。產品開發(fā)主線是繼承原有產品研發(fā)模式，以型號研制為核心，確保各類型號產品的成功、成熟以及批生產。產品開發(fā)主線要充分借鑒和吸納技術開發(fā)所取得的成果，利用技術貨架、產品貨架進行組合化設計，為滿足用戶需求而從多角度出發(fā)，進行精細化設計。

4.全面推進

全面推進產品化工作，完善產品管理，建成與型號科研生產體系協(xié)調匹配的產品科研生產體系，促進科研生產模式轉型。按照“統(tǒng)籌策劃，分級負責;先梳理，后規(guī)劃”的思路開展型譜建設，發(fā)揮型譜在產品化工作中的龍頭和牽引作用;按照“以成熟度提升為主線，以系統(tǒng)(分系統(tǒng))和單機級產品為重點，以貨架為型號與產品的橋梁，逐步建立采購—生產管理模式”的思路開展產品管理，促進產品走向市場;按照“先試點機制，逐步改變體制;先期以行政推進為主，最終以利益導向為主，逐步建立四個面向”的思路開展保障體系建設;按照“系統(tǒng)策劃，急用先行，試點推進，逐步完善”的思路開展產品化標準制度體系建設。

四、實踐效果

1.建立戰(zhàn)術型譜

對戰(zhàn)術武器在研、在役及未來型號的型譜進行梳理。按照導彈的彈徑，將導彈劃分為多個直徑系列產品;按照發(fā)射平臺，劃分為陸基、?；⒖栈?個系列;按照彈道形式，劃分為彈道式、彈道再入機動式、滑翔機動式和助推滑翔式導彈。

2.建立戰(zhàn)術武器產品樹

全面梳理了戰(zhàn)術武器產品，完成了各型號、各分系統(tǒng)的產品統(tǒng)一和歸類，形成基于測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、結構系統(tǒng)、姿控動力系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、彈頭系統(tǒng)、模塊化通用產品的戰(zhàn)術武器產品樹。

3.建設標準制度體系

按照“系統(tǒng)策劃，急用先行，試點推進，逐步完善”的思路，先完成產品化標準制度體系框架和部分急需的標準制度。目前，研究院已經完成產品化標準制度體系框架以及基于通用模塊的機械、電氣、總線、監(jiān)測等6項標準的編制。

4.軟件產品化建設

戰(zhàn)術武器軟件產品化工作的重點是:從軟件開發(fā)平臺、軟件架構、共用組件庫3個層次開展軟件產品化工作。同時，制定軟件產品化工作指導性意見，將軟件工程化與產品化結合起來，并納入成熟化、貨架化、市場化的要素，指導全院開展軟件產品化工作。

5.貨架建設

近十年來，研究院大力推動戰(zhàn)術武器產品貨架建設，各廠所也開展了大量的實效性工作，初步建立了火工品貨架、結構產品貨架、遙測系統(tǒng)“兩器”貨架、彈頭產品貨架、發(fā)射平臺產品貨架以及其它分系統(tǒng)單機產品貨架。

6.通用設備艙及演示驗證型號

按照“頂層策劃、總體設計;樣機牽引、形成平臺;固化成果、形成規(guī)范;總體牽引、推動建設”的工作思路，開展了以“基于OpenVPX標準、模塊化和開放式電氣系統(tǒng)架構、結構電氣一體化設計”為特點的通用設備艙原理樣機的設計、生產及部分試驗驗證工作，并成功將產品化成果應用到某演示驗證型號項目中。

戰(zhàn)術武器產品化發(fā)展形成以“點”帶“線”、以“線”帶“面”、螺旋漸進、全面推廣式的發(fā)展態(tài)勢，必將成為未來戰(zhàn)術武器產品化發(fā)展的主旋律，對推進與型號科研生產體系協(xié)調匹配的產品科研生產體系的建成和科研生產模式的轉型起到關鍵作用，在未來戰(zhàn)術武器研制開發(fā)中具有重要的指導意義。