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習近平總書記曾提出要“探索浩瀚宇宙，發展航天事業，建設航天強國”，為航天事業發展指明了方向。未來，進入空間需求的持續增長，必然要求運載火箭研制和生產效率的持續提升。時下全球出現的以物聯網、云計算、大數據、移動互聯等為代表的新一輪技術創新浪潮，也為我國運載火箭研制體系的升級換代提供了難得契機。“中國制造2025”已明確將航天航空裝備列為了十大重點領域之一。這里以提升運載火箭研制和生產效率為目的，提出了在當前形勢下創新研制體系和管理模式的若干設想。
所謂的運載火箭研制體系，就是在運載火箭研制生產中的各個階段或環節中，為了完成運載火箭研制或生產所涉及到的各項要素的統稱，一般包括研制分工、手段條件、建設布局和管理方式等內容，即解決“誰來干、用什么干、在哪里干、怎么干”的問題。這里從這四個方面，研究探索運載火箭研制體系創新和管理模式提升方式。
二、我國現行研制體系的基礎
經過六十年艱苦奮斗，我國航天事業發展取得輝煌成就，特別是隨著新一代運載火箭研制成功，標志著我國基本建成完整的運載火箭研發體系，并且探索出了一套符合我國國情的管理模式。但是，面向未來，對標世界航天強國，我國運載火箭研制體系需向著更高水平提升和邁進。
一是具備了較高的設計水準，但亟待實現一體化設計。運載火箭設計是個復雜的系統工程，我國經過多年努力總結出了一套行之有效的方法。即通過專業劃分，將火箭解耦為若干子系統，每個解耦后的系統模型通過適當抽象來完成設計。按照這種方式，目前我國已具備了世界一流的運載火箭設計水準，可設計從液體火箭到固體火箭、從常規推進劑到清潔能源推進劑、從無人火箭到載人火箭的各種類型火箭；發展了從小型到大型、從近地軌道到奔火（火星）軌道的完整的火箭型譜；專業門類齊全，具備總體、結構、發動機、電氣、發射支持等全系統獨立設計能力；設計和分析手段上也基本上實現了數字化。但這種將總體解耦成子系統的方式，也帶來難以解決復雜耦合問題的弊端。特別是對于復雜的大型火箭設計，各子系統普遍存在參數余量重復留取、設計趨于保守的問題，導致設計不夠精細，不能滿足任務指標。而且，在一般情況下，不同子系統由不同單位承擔設計的分布式設計方式很難輕易被打破。
二是打造了完備的制造體系，但有待向智能化提升。我國已打造了完備的運載火箭結構制造及總裝測試體系，基本形成基于3.35m、5m直徑系列的鑄造、鍛造、鈑金成型、焊接、鉚接、裝配、測試、試驗、檢測等專業相對完整、能力較為全面的綜合制造體系；具備完整的常規發動機、液氧煤油發動機、液氫液氧發動機及固體發動機的零部組件生產、裝配、測試和檢測體系。但運載火箭產品的制造過程多以半機械化、半自動化為主，設備智能化、數控化程度不高；先進制造技術應用不足，數字化制造模式還未形成。制造能力不足已逐漸成為完成高密度發射任務的主要限制因素。
三是掌握了系統的試驗方法，但需不斷創新先進手段。中國航天的成功與充分的地面試驗驗證是分不開的。目前，我國已經具備了3.35m、5m直徑部段的總體試驗能力，具備了箭體結構載荷剛度和強度試驗、動特性試驗、分離試驗、沖擊試驗等能力；具備大推力低溫、常規液體火箭發動機及軌姿控火箭發動機部組件及整機試驗能力。系統完備的試驗驗證是研制設計正確性的重要手段，也是產品質量的重要保證。但相比國際航天領域試驗方法和手段的不斷提升，我國的試驗驗證相對傳統并單一，且過于依賴最終進行的大型試驗驗證產品狀態和系統接口。國際上采用的縮比驗證、虛擬現實、3D打印、飛行試驗等創新性的試驗方案在我國應用并不多。造成了試驗工作量大，研制周期長。
四是建設了先進的發射基地，但應盡量簡化發射流程。我國已建成并在用的包括酒泉、太原、西昌和海南文昌四個衛星發射中心。2016年最新投入使用的海南文昌衛星發射中心是世界上最先進的發射場之一，具有維度低、航落區安全性好、海運便利等優勢，可承擔我國新一代運載火箭全部型號、各種軌道載荷的發射。但相對于國外主流運載火箭20天以內的測試發射周期，我國在測試發射水平上仍存在一定差距。究其原因主要有發射場操作項目多、測試項目多、確認環節多等因素。隨著越來越高密度的發射任務，未來進一步簡化發射場流程、縮短發射準備周期的需求越來越迫切。
三、創新研制模式的有關思考
我國提升運載火箭研制體系，必須堅持走繼承和創新的發展之路。繼承六十年積淀下來的物質基礎、大系統工程的管理方法、偉大的航天精神。而創新，則必須具備體系創新的勇氣和膽識，瞄準世界一流宇航研發、設計、制造、試驗和驗證體系的水平，運用軍民融合和創新驅動兩大利器，從理念、標準、工具和手段等全方面進行革新。
一要建立全流程的信息化手段，實現全壽命周期、全要素數字化綜合管理。運載火箭研制屬于大型系統工程，協調工作量大，對信息傳遞的及時性和準確性要求很高。因此，若想運載火箭研制或生產效率，首當其沖便是要建立貫穿設計、生產、試驗、發射等各個環節的統一的信息化手段。具體可包括設計信息自動關聯的一體化設計試驗平臺、基于二維碼的產品全壽命周期管理平臺、基于智能制造的生產制造執行平臺、涵蓋質量經費進度等信息的綜合管理經營平臺，通過工業以太網集成形成一個物理網絡，將產品設計、生產、試驗過程中的信息流、物流、資金流等要素在平臺上實時呈現和控制，監控設備狀態以迅速分配生產資源，連接實現整個企業自上而下的數字化驅動，真正實現產品全壽命周期透明化管理。
二要突出設計協同化，提升多專業耦合精細化設計能力。對于需要多專業耦合的設計任務來說，協同設計可以直接獲取相關專業的最新設計參數，及時修改本專業的模型和程序并實現結果反饋。從而實現并行工作，減少反復迭代的次數，提高設計效率。具體的，對于參數類協同設計，建議建立能夠滿足多系統、多專業、多層次、多顆粒度的統一的虛擬樣機模型源，而對于協調類協同設計，則可分別建設用于分析、制造和模裝協調的三種數字樣機。兩種協同設計分別主要面向設計分析和產品生產，同時又通過數字化信息傳遞手段，在統一的設計平臺下，形成整體閉環管理。
三要突出制造智能化，構建柔性化信息化生產制造能力。智能制造的基本屬性有三個：對信息流和物流的自動感知與分析，對制造過程信息流和物流的自主控制，對制造過程的自主優化運行。智能制造技術已成為制造業的發展趨勢，也是建設世界一流運載火箭研發體系的必然選擇。它更新了制造自動化的概念，使其擴展到柔性化、智能化和高度集成化。未來，運載火箭制造應逐步并廣泛應用智能化的科技成果，比如利用3D打印技術實現高度復雜器件的增材加工，使用工業機器人技術替代當前大量的人工負責的焊接噴涂和機加工作等；另外，抓住高端制造的核心，掌握高附加值的生產技術，技術含量較低的生產可利用社會資源進行。
四要創新試驗方法，利用先進手段打造新型試驗體系。隨著新技術的應用和普及，以往傳統的試驗模式有望被取代。例如：虛擬現實技術可用于驗證星箭接口的正確性和匹配性，避免在試驗過程中出現接口不協調的情況；國外成功應用但我國從未使用過的飛行試驗驗證，可以模擬真實的飛行狀態，并可省下部分地面試驗設施的建設費用；充分利用歷史試驗數據，總結試驗規律，發掘試驗成果，即有可能探索出新的試驗方法，以整箭模態試驗為例，通過分析3.35m和5m直徑子模塊模態和全箭模態之間的關系，理論上通過分析9.5m子級的模態，就可以合理預示出重型運載火箭全箭模態，從而大大減少試驗建設規模。
五要融合能力布局，一體化建設，提升自動發射能力。簡化發射流程主要包含兩個方面：一是簡化發射區的操作環節和操作項目，二是提高設備自檢、狀態監測、功能實現的自動化水平。在未來新研火箭的選址建設中，可以考慮將火箭總裝、出廠測試與發射場測試合三為一，在發射場進行火箭的總裝總測和射前測試，這樣和當前模式相比，就節省了分解及再次總裝測試的工作程序，同時最大限度地利用了廠房資源及地面設備。還應努力發展發射平臺智能化檢測、加注系統故障診斷和連接器自動對接脫落等技術，提高火箭的發射可測試性，努力實現運載火箭的自動化發射。
六要創新管理理念，對標航天強國，努力打造國際一流研發體系。對標航天強國，未來我國運載火箭的發展模式應該更加開放、創新、融合和國際化。第一，始終對標航天強國，研發、制造、試驗等基礎能力建設必須以世界一流標準建設；第二，密切關注，對比采用更優的設計理念、加工設備、試驗手段及管理理念；第三，通過更加高效的管理來不斷降低成本，提升新一代運載火箭的國際競爭力；第四，切實深入貫徹軍民融合戰略，加速火箭單項技術向民用市場轉化，促進產業集群化發展；第五，以更加開放的心態參與國際合作，引進國際資源，參與國際標準制定，增加在國際宇航活動中的話語權。
增強進出空間能力，搶占太空制高點是當今航天強國競爭的焦點。運載火箭是進入空間的前提和基礎，運載火箭的能力有多大，航天發展的舞臺就有多大。我國應該抓住當前的技術創新浪潮，充分總結六十年輝煌歷程的寶貴經驗，加速運載火箭研制體系的升級換代，為未來更高密度發射任務、載人月球探測以及月球以遠的深空探測提供可能，為中國航天未來較長時間的可持續發展奠定基礎，向著建設航天強國的偉大目標奮勇前進。
