中國航天工業(yè)正經(jīng)歷一場深刻變革,一種借鑒汽車行業(yè)精益生產(chǎn)理念的新型制造模式——“總裝拉動(dòng)”模式,正在重塑火箭與衛(wèi)星的生產(chǎn)體系。這一模式由國有航天部門引入,旨在通過優(yōu)化供應(yīng)鏈管理,實(shí)現(xiàn)航天器的高效、低成本、靈活化生產(chǎn)。
長期以來,航天器生產(chǎn)依賴手工定制,每一枚火箭和衛(wèi)星都是獨(dú)特的工程作品。然而,隨著衛(wèi)星星座建設(shè)、可重復(fù)使用運(yùn)載工具研發(fā)以及持續(xù)性月球任務(wù)的需求激增,傳統(tǒng)生產(chǎn)方式已難以滿足高密度發(fā)射的需求。中國航天科技集團(tuán)有限公司首席信息官王國慶院士團(tuán)隊(duì)在《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》發(fā)表的論文中指出,航天制造正從“研制生產(chǎn)主導(dǎo)”向“規(guī)?;ㄖ齐A段”轉(zhuǎn)型,迫切需要一種既能滿足國家戰(zhàn)略需求,又符合產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)的新型制造模式。
“總裝拉動(dòng)”模式的核心在于顛覆傳統(tǒng)生產(chǎn)邏輯。過去,總裝單位僅作為產(chǎn)業(yè)鏈末端環(huán)節(jié),負(fù)責(zé)按計(jì)劃裝配,但配套零部件交付時(shí)間與裝配節(jié)拍不匹配,導(dǎo)致庫存積壓和成本高企。新模式下,零部件僅在最終裝配環(huán)節(jié)需要時(shí)才從上游獲取,且數(shù)量嚴(yán)格受控。這種“需求驅(qū)動(dòng)”的邏輯源于日本豐田汽車上世紀(jì)中期首創(chuàng)的“拉動(dòng)式”生產(chǎn)模式,通過看板卡等工具實(shí)現(xiàn)零庫存、高效率生產(chǎn),成為全球精益生產(chǎn)的基石。
如今,中國航天業(yè)將這一理念應(yīng)用于火箭和衛(wèi)星生產(chǎn)。從最終裝配到子系統(tǒng)組裝,從零部件到原材料,每個(gè)環(huán)節(jié)僅在下游提出需求時(shí)才啟動(dòng)。由此形成的靈活供應(yīng)鏈,使火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、太陽能電池板等部件的生產(chǎn)與發(fā)射計(jì)劃同步,推動(dòng)組織架構(gòu)從扁平化向金字塔式層級(jí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,賦予供應(yīng)商更多資源調(diào)配權(quán)。
王國慶團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào),全球航天計(jì)劃已從“能否造出來”轉(zhuǎn)向“如何實(shí)現(xiàn)小批量、可靠批量化生產(chǎn)”。當(dāng)前,世界進(jìn)入“批量定制時(shí)代”,高頻率發(fā)射和龐大衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)需要可擴(kuò)展、可重復(fù)的制造方式。例如,美國SpaceX的“星鏈”項(xiàng)目計(jì)劃部署約4.2萬顆衛(wèi)星,已發(fā)射7000多顆,展現(xiàn)出驚人的批量生產(chǎn)能力。但中國的發(fā)展路徑更注重網(wǎng)絡(luò)化和生態(tài)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng),依托國有企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和私營供應(yīng)商的協(xié)同,形成國家戰(zhàn)略。
隨著國網(wǎng)星座、千帆星座、鴻鵠三號(hào)星座等低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目進(jìn)入密集組網(wǎng)階段,中國對(duì)衛(wèi)星和運(yùn)載火箭的規(guī)?;a(chǎn)需求迫切。未來幾年,數(shù)千套航天裝置將投入生產(chǎn)。王國慶團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,“總裝拉動(dòng)”模式將為航天重大任務(wù)完成和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供關(guān)鍵支撐,但這一轉(zhuǎn)變需要“徹底的自我變革精神”。
具體而言,制造總體單位需承擔(dān)合同經(jīng)費(fèi)、計(jì)劃統(tǒng)籌、質(zhì)量保證、能力建設(shè)和供應(yīng)鏈管控五項(xiàng)職責(zé),構(gòu)建模塊化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化制造能力。通過布局模塊化工位、優(yōu)化作業(yè)流程,以總裝節(jié)拍為源頭,采用脈動(dòng)生產(chǎn)模式重塑總裝能力。智能柔性裝配中心利用人工智能和機(jī)器人技術(shù),動(dòng)態(tài)調(diào)整不同型號(hào)火箭的生產(chǎn)流程,適應(yīng)混合生產(chǎn)需求。
另一項(xiàng)突破是協(xié)同制造平臺(tái),它連接全國工廠、實(shí)驗(yàn)室和供應(yīng)商,甚至跨越涉密網(wǎng)絡(luò)。借助云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字孿生技術(shù),平臺(tái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)狀態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤、供應(yīng)鏈瓶頸可視化、缺件自動(dòng)預(yù)警以及跨機(jī)構(gòu)安全數(shù)據(jù)共享。管理者可通過“數(shù)字拉動(dòng)看板”系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌握供應(yīng)鏈動(dòng)態(tài)。
這場改革正值中國航天發(fā)射提速之際。2024年,美國完成158次軌道發(fā)射,大部分由SpaceX執(zhí)行;中國完成68次發(fā)射,雖較2023年的67次有所增長,但與年初預(yù)計(jì)的“全年100次左右”仍有差距。航空航天自媒體撰稿人高天偉指出,中國在傳統(tǒng)航天領(lǐng)域保持穩(wěn)健,但在新興商業(yè)航天領(lǐng)域,實(shí)際進(jìn)展與計(jì)劃存在偏差。盡管如此,商業(yè)航天企業(yè)過去十年的發(fā)展表明,其靈活高效的技術(shù)資源利用能力可為社會(huì)提供更豐富的航天服務(wù),值得持續(xù)扶持。