习近平总书记曾提出要“探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国”，为航天事业发展指明了方向。未来，进入空间需求的持续增长，必然要求运载火箭研制和生产效率的持续提升。时下全球出现的以物联网、云计算、大数据、移动互联等为代表的新一轮技术创新浪潮，也为我国运载火箭研制体系的升级换代提供了难得契机。“中国制造2025”已明确将航天航空装备列为了十大重点领域之一。这里以提升运载火箭研制和生产效率为目的，提出了在当前形势下创新研制体系和管理模式的若干设想。

       所谓的运载火箭研制体系，就是在运载火箭研制生产中的各个阶段或环节中，为了完成运载火箭研制或生产所涉及到的各项要素的统称，一般包括研制分工、手段条件、建设布局和管理方式等内容，即解决“谁来干、用什么干、在哪里干、怎么干”的问题。这里从这四个方面，研究探索运载火箭研制体系创新和管理模式提升方式。

       二、我国现行研制体系的基础

       经过六十年艰苦奋斗，我国航天事业发展取得辉煌成就，特别是随着新一代运载火箭研制成功，标志着我国基本建成完整的运载火箭研发体系，并且探索出了一套符合我国国情的管理模式。但是，面向未来，对标世界航天强国，我国运载火箭研制体系需向着更高水平提升和迈进。

       一是具备了较高的设计水准，但亟待实现一体化设计。运载火箭设计是个复杂的系统工程，我国经过多年努力总结出了一套行之有效的方法。即通过专业划分，将火箭解耦为若干子系统，每个解耦后的系统模型通过适当抽象来完成设计。按照这种方式，目前我国已具备了世界一流的运载火箭设计水准，可设计从液体火箭到固体火箭、从常规推进剂到清洁能源推进剂、从无人火箭到载人火箭的各种类型火箭；发展了从小型到大型、从近地轨道到奔火（火星）轨道的完整的火箭型谱；专业门类齐全，具备总体、结构、发动机、电气、发射支持等全系统独立设计能力；设计和分析手段上也基本上实现了数字化。但这种将总体解耦成子系统的方式，也带来难以解决复杂耦合问题的弊端。特别是对于复杂的大型火箭设计，各子系统普遍存在参数余量重复留取、设计趋于保守的问题，导致设计不够精细，不能满足任务指标。而且，在一般情况下，不同子系统由不同单位承担设计的分布式设计方式很难轻易被打破。

       二是打造了完备的制造体系，但有待向智能化提升。我国已打造了完备的运载火箭结构制造及总装测试体系，基本形成基于3.35m、5m直径系列的铸造、锻造、钣金成型、焊接、铆接、装配、测试、试验、检测等专业相对完整、能力较为全面的综合制造体系；具备完整的常规发动机、液氧煤油发动机、液氢液氧发动机及固体发动机的零部组件生产、装配、测试和检测体系。但运载火箭产品的制造过程多以半机械化、半自动化为主，设备智能化、数控化程度不高；先进制造技术应用不足，数字化制造模式还未形成。制造能力不足已逐渐成为完成高密度发射任务的主要限制因素。

       三是掌握了系统的试验方法，但需不断创新先进手段。中国航天的成功与充分的地面试验验证是分不开的。目前，我国已经具备了3.35m、5m直径部段的总体试验能力，具备了箭体结构载荷刚度和强度试验、动特性试验、分离试验、冲击试验等能力；具备大推力低温、常规液体火箭发动机及轨姿控火箭发动机部组件及整机试验能力。系统完备的试验验证是研制设计正确性的重要手段，也是产品质量的重要保证。但相比国际航天领域试验方法和手段的不断提升，我国的试验验证相对传统并单一，且过于依赖最终进行的大型试验验证产品状态和系统接口。国际上采用的缩比验证、虚拟现实、3D打印、飞行试验等创新性的试验方案在我国应用并不多。造成了试验工作量大，研制周期长。

       四是建设了先进的发射基地，但应尽量简化发射流程。我国已建成并在用的包括酒泉、太原、西昌和海南文昌四个卫星发射中心。2016年最新投入使用的海南文昌卫星发射中心是世界上最先进的发射场之一，具有维度低、航落区安全性好、海运便利等优势，可承担我国新一代运载火箭全部型号、各种轨道载荷的发射。但相对于国外主流运载火箭20天以内的测试发射周期，我国在测试发射水平上仍存在一定差距。究其原因主要有发射场操作项目多、测试项目多、确认环节多等因素。随着越来越高密度的发射任务，未来进一步简化发射场流程、缩短发射准备周期的需求越来越迫切。

       三、创新研制模式的有关思考

我国提升运载火箭研制体系，必须坚持走继承和创新的发展之路。继承六十年积淀下来的物质基础、大系统工程的管理方法、伟大的航天精神。而创新，则必须具备体系创新的勇气和胆识，瞄准世界一流宇航研发、设计、制造、试验和验证体系的水平，运用军民融合和创新驱动两大利器，从理念、标准、工具和手段等全方面进行革新。

       一要建立全流程的信息化手段，实现全寿命周期、全要素数字化综合管理。运载火箭研制属于大型系统工程，协调工作量大，对信息传递的及时性和准确性要求很高。因此，若想运载火箭研制或生产效率，首当其冲便是要建立贯穿设计、生产、试验、发射等各个环节的统一的信息化手段。具体可包括设计信息自动关联的一体化设计试验平台、基于二维码的产品全寿命周期管理平台、基于智能制造的生产制造执行平台、涵盖质量经费进度等信息的综合管理经营平台，通过工业以太网集成形成一个物理网络，将产品设计、生产、试验过程中的信息流、物流、资金流等要素在平台上实时呈现和控制，监控设备状态以迅速分配生产资源，连接实现整个企业自上而下的数字化驱动，真正实现产品全寿命周期透明化管理。

       二要突出设计协同化，提升多专业耦合精细化设计能力。对于需要多专业耦合的设计任务来说，协同设计可以直接获取相关专业的最新设计参数，及时修改本专业的模型和程序并实现结果反馈。从而实现并行工作，减少反复迭代的次数，提高设计效率。具体的，对于参数类协同设计，建议建立能够满足多系统、多专业、多层次、多颗粒度的统一的虚拟样机模型源，而对于协调类协同设计，则可分别建设用于分析、制造和模装协调的三种数字样机。两种协同设计分别主要面向设计分析和产品生产，同时又通过数字化信息传递手段，在统一的设计平台下，形成整体闭环管理。

       三要突出制造智能化，构建柔性化信息化生产制造能力。智能制造的基本属性有三个：对信息流和物流的自动感知与分析，对制造过程信息流和物流的自主控制，对制造过程的自主优化运行。智能制造技术已成为制造业的发展趋势，也是建设世界一流运载火箭研发体系的必然选择。它更新了制造自动化的概念，使其扩展到柔性化、智能化和高度集成化。未来，运载火箭制造应逐步并广泛应用智能化的科技成果，比如利用3D打印技术实现高度复杂器件的增材加工，使用工业机器人技术替代当前大量的人工负责的焊接喷涂和机加工作等；另外，抓住高端制造的核心，掌握高附加值的生产技术，技术含量较低的生产可利用社会资源进行。

       四要创新试验方法，利用先进手段打造新型试验体系。随着新技术的应用和普及，以往传统的试验模式有望被取代。例如：虚拟现实技术可用于验证星箭接口的正确性和匹配性，避免在试验过程中出现接口不协调的情况；国外成功应用但我国从未使用过的飞行试验验证，可以模拟真实的飞行状态，并可省下部分地面试验设施的建设费用；充分利用历史试验数据，总结试验规律，发掘试验成果，即有可能探索出新的试验方法，以整箭模态试验为例，通过分析3.35m和5m直径子模块模态和全箭模态之间的关系，理论上通过分析9.5m子级的模态，就可以合理预示出重型运载火箭全箭模态，从而大大减少试验建设规模。

       五要融合能力布局，一体化建设，提升自动发射能力。简化发射流程主要包含两个方面：一是简化发射区的操作环节和操作项目，二是提高设备自检、状态监测、功能实现的自动化水平。在未来新研火箭的选址建设中，可以考虑将火箭总装、出厂测试与发射场测试合三为一，在发射场进行火箭的总装总测和射前测试，这样和当前模式相比，就节省了分解及再次总装测试的工作程序，同时最大限度地利用了厂房资源及地面设备。还应努力发展发射平台智能化检测、加注系统故障诊断和连接器自动对接脱落等技术，提高火箭的发射可测试性，努力实现运载火箭的自动化发射。

       六要创新管理理念，对标航天强国，努力打造国际一流研发体系。对标航天强国，未来我国运载火箭的发展模式应该更加开放、创新、融合和国际化。第一，始终对标航天强国，研发、制造、试验等基础能力建设必须以世界一流标准建设；第二，密切关注，对比采用更优的设计理念、加工设备、试验手段及管理理念；第三，通过更加高效的管理来不断降低成本，提升新一代运载火箭的国际竞争力；第四，切实深入贯彻军民融合战略，加速火箭单项技术向民用市场转化，促进产业集群化发展；第五，以更加开放的心态参与国际合作，引进国际资源，参与国际标准制定，增加在国际宇航活动中的话语权。

       增强进出空间能力，抢占太空制高点是当今航天强国竞争的焦点。运载火箭是进入空间的前提和基础，运载火箭的能力有多大，航天发展的舞台就有多大。我国应该抓住当前的技术创新浪潮，充分总结六十年辉煌历程的宝贵经验，加速运载火箭研制体系的升级换代，为未来更高密度发射任务、载人月球探测以及月球以远的深空探测提供可能，为中国航天未来较长时间的可持续发展奠定基础，向着建设航天强国的伟大目标奋勇前进。