航天工程的技术状态管理流程探讨
周文明 李孝鹏 李福秋陈露 刘金燕
（中国航天标准化与产品保证研究院，北京，100071）
关键词：航天工程；技术状态管理；管理流程。
技术状态管理是在产品寿命周期内对性能、功能、物理特性等进行监控和更改控制的管理学科。技术状态管理过程保证了产品技术状态明确并反映在产品信息中，确保任何产品更改都有益且不会带来任何不良后果，确保更改得到了控制。技术状态管理包含5大要素：①技术状态策划与管理；②技术状态标识；③技术状态控制；④技术状态纪实；⑤技术状态审核。
技术状态管理始于20世纪60年代末，是由美国军方、美国航空航天局 （NASA）、欧洲空间局 （ESA）等在飞机、舰艇、飞船等现代复杂武器系统的研制、采购和管理过程中逐步形成、发展起来的一项专门的管理技术 [1]。欧美国家技术状态管理在诸多大型工程项目中得到成功实践。20世纪 90年代中期，我国航天工业就曾经面临由于技术状态控制不到位而导致严重质量问题的窘迫局面，由于存在管理程序不完善、设计更改随意，使技术和质量问题层出不穷[2]。我国引入技术状态管理体系时间相对较短，且在引进、吸收和实践方面又有一个较长的逐步推进过程。目前，国内各军工企事业单位虽都有实践但水平参差不齐，尤其对于配套元器件承制单位来说，就更为薄弱一些[3]。
1国外航天工程技术状态管理情况
NASA和ESA等宇航发达国家的管理部门通过工程实践，确立了一套有效完整的技术管理流程，并形成了一套系统、规范和有效的技术管理文件，用于建立并推动技术计划的开展、控制项目的技术实现，并辅助决策过程。技术状态管理是技术管理中技术控制过程的一部分。
1.1 NASA技术管理过程
NASA系统工程过程如图1所示。按照其方法和要求将技术管理过程分为4个过程8个步骤，分别为技术规划工程、技术控制工程、技术评估工程和技术决策分析过程，其中，技术控制过程主要进行要求管理、接口管理、技术风险管理、技术状态管理以及技术数据管理。
图1 NASA系统工程过程
技术管理文件则依据顶层文件中对相应技术过程的政策制定标准或要求。
NASA技术状态管理要求层次如图2所示。顶层为NASA技术状态管理政策和NASA-STD-0005（NASA技术状态管理标准）；中间层为中心和项目/工程技术状态管理要求；最低层为NASA-STD-005中的实施指南和国防部与工业界一致的手册。
经过工程不断探索和经验教训总结，1962年，美国空军发布了 《技术状态管理办法》手册，并在随后的复杂装备研制工程中逐步完善。图3是美国装备型号技术状态管理标准的发展历程。
图2 NASA技术状态管理要求
图3 美国装备型号技术状态管理标准发展历程
1968年发布了美国军用标准MIL-STD-480《技术状态控制 工程更改、偏离和超差》，以后又陆续发布了MIL-STD-481《技术状态控制工程更改 （简要形式）、偏离和超差》、MIL-STD-482《技术状态状况纪实数据元素及有关特性》。通过工程实践，美军1970年发布了MIL-STD-483《系统、设备、军需品与计算机程序的技术状态管理》，随后发布了 MIL-STD-490《规范编制》、MIL-STD-1456《技术状态管理计划》等标准，使得技术状态管理标准更加适应型号工程需要。
为了规范技术状态管理工作，在工程应用和经验教训总结基础上，1992年，通过对先前标准的整合，美国颁布了MIL-STD-973《技术状态管理》标准，并代替了上述标准，标准内容更加明确、系统、完整。直到2000年MIL-STD-973被取消，代之以美国国家电子与信息技术委员会（EIA）发布的EIA-649《技术状态管理国家标准》 （Nationa1Standard forConfiguration Management）。该标准提供了基本的技术状态管理原则和工业上的最佳实践。在EIA-649的基础上，NASA制定了NASA-STD-0005《NASA技术状态管理标准》 （NASA ConfigurationManagement(CM)Standard），专门用于指导美国航空航天领域项目的技术状态管理。并以此为参照，针对具体的航天项目编制了相应的技术状态管理标准，如针对国际空间站项目编制了SSP41170《国际空间站技术状态管理要求》等。
NASA-STD-0005标准是NASA针对美国航空航天领域技术状态管理需求发布的，标准主要规定了NASA航空航天型号工程的技术状态管理计划、技术状态标识、技术状态控制、技术状态纪实以及技术状态确认和审核的具体要求。标准中规定：在工程系统或型号产品的全寿命周期内，在适当的节点应建立3种基线：功能基线、分配基线和产品基线。
NASA空间站计划 （Space Station Program，SSP）标准 SSP 41170A《国际空间站技术状态管理要求》，作为一个更为工程化的标准，明确了空间站项目技术状态管理的目的和范围、一般要求、目标、组织与职责、技术状态标识、技术状态控制、技术状态纪实以及技术状态确认（审核）等技术状态管理的基本要素和顶层要求。标准中规定国际空间站项目在实施过程中应建立功能基线、分配基线、产品基线和国际合作伙伴的联合基线。
1.2 ESA技术管理过程
ESA技术管理由于其研发的技术处于不同的项目中，并且有不同的时间维度，覆盖了不同成熟度等级。因此，为保证整个技术过程的透明度和有效性，确立了一个端到端（end to end）的技术活动管理流程，其流程如图4所示。
ESA通过ECSS（欧洲空间标准化合作组织）标准进行型号管理，ECSS标准体系分为项目管理、工程和产品保证，主要的技术管理标准归为项目管理部分，与欧洲航天各公司的管理现状相一致。ECSS项目管理包括项目策划与实施、技术状态和信息管理、成本与进度管理、综合后勤保障、风险管理等，如图5所示。
图4 ESA技术管理流程
图5 ECSS项目管理分支体系
1992年，ESA发布了ESA-PSS-01-11《ESA空间系统技术状态管理与控制》。1995年，PSS标准体系转换为ECSS标准体系，ECSS颁布了ECSS-M-40《空间项目管理 技术状态管理》。ESA的技术状态管理更加关注于顶层设计、指导，因此，在其标准中包含了对于技术状态管理原理的论述，同时也包括了通用的要求，更适合在大型空间项目顶层的指导。
1.3 国外技术状态管理的特点
总的来说，国外技术状态管理是一种订购方为主导的强制性管理，承包商（设计方、生产方）处于被动、从属的地位。
a）参照EIA-649A，NASA重点制定了自己的通用标准，其核心要素没有变化，更多的是考虑技术状态管理在航空航天领域的应用，注重更多的仍是通用方面的要求，对于具体航天计划项目的指导作用较差。
b）SSP41170A作为专门针对空间站计划的技术状态管理要求，更具实用性。它是在NASASTD-0005基础上，结合空间站项目的特殊需求，逐步细化形成的一项专门标准，对于实际的空间站项目的技术状态管理更具有指导性和可操作性。
c）ESA的技术状态管理更加关注于顶层设计与指导。在其标准中包含了对于技术状态管理原理的论述，同时也包括了通用的要求，更适合对大型空间项目顶层的指导。
2国内技术状态管理情况
在我国国防工业领域，技术状态管理问题的提出始于1987年国务院、中央军委联合颁布的《军工产品质量管理条例》。在 “产品是设计、制造出来的，而不是检验出来的”思想指导下，条例明确要求“承制军工产品的单位，应建立技术状态管理制度，严格控制技术状态的更改”；强调了对产品研制、生产过程中的质量控制；提出了“承制方要建立技术状态管理制度”，并规定了实施技术状态管理4个方面的功能：技术状态标识、技术状态控制、技术状态纪实和技术状态审核。
从 《军工产品质量管理条例》的制定发布与实施开始，技术状态管理就基本上被纳入承制单位技术管理和质量管理的范畴，订购方处于监控和参与的地位。承制单位通过执行“研制程序”、“定型工作条例”、 “图样及设计文件管理制度”、 “生产技术管理制度”、 “不合格品管理制度”以及实施 “冻结技术状态”、 “质量评审”、“技术资料归档”和“工程更改”等一些工程管理办法来进行技术状态管理。
1997年，原国家技术监督局颁布了GB/T 19017《质量管理 技术状态管理指南》，该标准等同采用ISO 10007《技术状态管理指南》国际标准。2008年，对GB/T 19017进行修订。1998年，原国防科工委颁布了国家军用标准GJB 3206《技术状态管理》，参照采用 ISO 10007、GB/T 19017和MIL-STD-973《技术状态管理》。2010年，根据数年工程经验积累，对GJB 3206进行了修订，形成GJB 3206A—2010《技术状态管理》，其中，明确规定了武器装备及其配套产品在全寿命周期内技术状态管理的内容、要求和方法。在GJB 3206编制过程中，把国际、国外标准中的要求与我国具体情况密切结合，主要根据ISO10007、GB/T 19017开展标准制定，并以MIL-STD-973作为补充，同时为兼顾国内各单位已有的管理模式，允许对标准部分内容进行剪裁，给实施标准以较大的灵活性。
在GJB 3206的基础上，航天和航空又分别颁布了其行业技术状态管理标准，分别为QJ 3118《航天产品技术状态管理》和HB 7807《航空产品技术状态 （构型）管理要求》。其中，QJ 3118参照采用ISO 10007和GJB 3206，在航天领域技术状态管理形成了完整的文件体系。
总的来说，我国技术状态管理发展已经逐步形成了从国标、国军标一直到行业标准的一套完整的体系。
3我国航天工程技术状态管理流程
对于航天重大工程而言，完成其工程目标和科学目标需要跨系统之间的相互配合，需要根据现有的标准和规范，结合工程自身特点，规范工程技术状态管理工作。我国载人飞船在研制过程中，一直采用科学的技术状态控制方法和管理模式，并针对神舟飞船产品，建立了从总体到分系统再到每台单机自上而下的神舟飞船产品配套信息。我国载人飞船建立了由接口数据单 (IDS)和产品数据报告共同组成的产品技术状态控制网络，形成从纵向到横向2个维度的神舟飞船技术状态管理控制体系 [4]。
对于类似载人航天空间站工程的重大航天工程任务，神舟飞船产品技术状态管理方法流程仍可作为各系统承研承制单位开展技术状态管理工作的依据和参考。但仍需进一步明确3个层次（工程总体层面、系统级承研承制单位主管部门和各系统承研承制单位）的工程技术状态管理工作，为规范工程技术状态管理提供有效途径，同时也为工程顺利实施、相关要求的上传下达提供相应的管理技术和方法流程。
3.1 航天工程技术状态管理存在的问题
我国航天工程系统一般包括运载火箭系统、发射场系统、测控通信系统等。作为风险高、投入高、技术难度大的航天产业，在工程项目全寿命周期内，需要多部门、多系统协同开展相关论证、研制、生产等工作，其规模和难度均对管理工作提出了极高要求。航天工程技术状态管理主要存在以下问题。
a）参与工程研制的单位多，存在各单位、各部门接口关系协调问题。
b）工程项目管理层级多，存在工程总体与系统、各系统间、系统与分系统协调问题。
c）工程研制涉及使用大量标准件，存在大批的元器件和试验件等的相互提供及兼容问题。
d）工程本身在论证、研制和使用等阶段有大量数据，存在海量技术数据和资料的交换与处理问题等。
3.2 规范航天重大工程技术状态管理流程
技术状态管理是用技术和行政的方法对产品的技术状态实施指导、控制和监督，其主要内容包括技术状态标识、技术状态控制、技术状态纪实和技术状态审核等。在规范航天重大工程技术状态管理流程时，应当从以下几个方面考虑。
a）总结我国航天重大工程技术状态管理的成熟经验，裁剪实施现行的GJB 3206A和QJ 3118。GJB3206A适用于武器装备及其配套产品在寿命周期内的技术状态管理，主要是规范航天重大工程技术状态管理的基线建立、技术状态审核等。QJ 3118适用于航天产品 （航天器、运载火箭和导弹武器系统及其组成部分）技术状态项目在研制、生产中的技术状态管理，主要是规范航天重大工程技术状态管理中的技术状态标识、技术状态基线、技术状态更改分类、技术状态纪实等。
b）将国际、国外标准中的要求与我国航天工程实际具体情况密切结合，突出有中国航天重大工程特色的技术状态管理。参照ISO 10007和GB/T 19017，并以 MIL-STD-973、NASA-STD-0005和SSP 41170A作为补充。
c）考虑到各单位多年形成的不同的研制习惯和武器装备的多样性，制定确保技术状态管理要求能够落到实处的措施。考虑到我国航天重大工程的实际特点，确定工程研制与生产中的产品应建立功能基线、研制（分配）基线和生产 （产品）基线，对于使用阶段的产品应建立使用基线。
d）为规范航天重大工程的技术状态管理流程，应从组织与职责、技术状态标识、技术状态控制、技术状态纪实、技术状态审核等方面进行规定。并实施三级（工程总体、系统承研承制单位主管部门和系统承研承制单位）管理和控制。其中：“工程总体”负责审查技术状态更改项目，承办重大技术状态更改以及不满足工程总体要求的技术指标偏离和超差项目的审批；“系统级承研承制单位主管部门”负责所分管系统的技术状态的审查和报批工作；“系统级承研承制单位”全面负责本系统的技术状态管理工作。
图6给出了地面设备技术状态管理流程，涉及工程总体、系统主管部门、系统承研承制单位。从图6可以看出，地面设备应确立2种技术状态基线：功能基线、产品基线。“功能基线”通常在方案设计阶段建立，用以指导方案设计阶段的研制；“产品基线”通常在研制阶段初期建立。此外，对于执行多次任务的地面设备而言，各类基线应当至少在使用初期建立，如果在使用阶段出现技术状态更改应当执行相应的流程，并在单次任务结束后提出适应性改进方案，更改后产品状态作为下次任务技术状态基线。
地面设备在功能基线建立后的技术状态更改应按I类技术状态更改和II类技术状态更改的规定进行，产品基线建立后的技术状态更改应按III类技术状态更改的规定进行。
图6 地面设备技术状态管理流程
对于不满足工程总体要求的项目以及技术指标存在偏离和超差项目的放行，应由系统承研承制单位主管部门组织评审，并报工程总体审批。对于其它偏离和超差项目的放行，应由系统承研承制单位“两总”系统审批，并报工程总体备案。
应依据相关技术文件要求，对每个技术状态项目进行功能技术状态审核和物理技术状态审核。技术状态审核完成后，相关系统承研承制单位应及时做好技术状态纪实。对审核中提出的遗留问题和待办事项，应落实责任单位，限期完成并报告，由相应的技术状态管理部门负责组织跟踪落实。
通过明确技术状态管理中各级机构的职责和工作流程，为工程总体开展顶层技术状态管控工作提供了管理依据，规范了地面设备研制各单位的产品全寿命周期技术状态管理工作过程。通过地面设备技术状态三级管理和控制，实现了全寿命周期过程中对地面设备技术状态的有效控制，同时提高了地面设备产品质量、缩短了产品研制周期，降低了产品研制阶段风险。
本文针对航天重大工程科研管理的特点，根据我国航天工程的管理机构设置，提出了从工程总体、系统承研承制单位主管部门、系统承研承制单位进行三级管理和控制，以规范载人航天工程技术状态管理，加强工程研制项目的技术状态控制，确保研制过程的完整、有序和可追溯性。同时，以航天重大工程相关地面设备为例，给出了具体的技术状态管理流程，为航天重大工程的技术状态管理提供参考。
参考文献
［1］咸晓阳．技术状态管理在成品研制中的应用[J]．质量管理，2014（1）．
［2］孙肖芬，王成程，等．神光-III主机装置建设项目技术状态管理实践 [J]．项目管理技术， 2016（1）．
［3］赵涛．试谈技术状态管理的若干问题 [J]．航天标准化，2015 (2)．
［4］邓凯文．神舟飞船集成管理体系和方法研究[D]．电子科技大学，2012（7）．
文 摘：介绍美国、ESA等的技术状态管理相关标准和规范，在结合我国现有技术状态管理以及航天工程经验与做法基础上，借鉴国内外技术状态管理的成功经验与做法，从工程总体、各系统及其主管部门等3个层次，提出航天重大工程地面设备的技术状态管理流程。
*本文源于载人航天工程专项标准研究项目 《载人航天工程技术状态管理要求》 （CMS52-2018）。
主要作者简介：周文明 （1986年—），男，工程师，现从事载人航天工程可靠性与安全性相关工作。