摘要：做好重大科技项目的组织管理是实现抢占科技制高点目标的重要前提条件。本文以美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）系列管理文件为分析对象，剖析其项目组织管理模式，并以投资近百亿美元、持续数十年的詹姆斯·韦布太空望远镜项目为例，对NASA重大项目预研管理过程进行分析。NASA将项目按照成本、风险、是否属于优先事项等分为3个类别进行管理，项目生命周期可以分为从“A前”（pre-A）到A、B直至F共7个阶段。韦布望远镜从1995年进入NASA的“A前阶段”，由3家单位独立开展概念研究；1999年7月从3家单位中遴选2家开始“A阶段”研究；2002年9月正式选择1家单位牵头开展“B阶段”研究。可供我国借鉴之处包括：项目组织方应发挥好“总体”角色，凝聚多方资源、提供长期稳定支持；新项目的酝酿需充分利用前期项目的科学、技术、管理人才基础；可利用“赛马制”等分阶段推进重大项目的实施，以降低不确定性和决策风险等。
关键词：重大项目；NASA；预研管理；詹姆斯·韦布太空望远镜；组织管理模式
做好重大科技项目的组织管理，是完成抢占科技制高点任务、实现建设科技强国目标的重要前提条件。我国在早期的重大科技项目管理实践中，形成了举国体制这种“集中力量办大事”的组织方式，成功实施了“两弹一星”等重大项目。改革开放以来，我国引入国际项目管理通用模式，并与举国体制的部分特点结合，成功实施了“载人航天”“探月工程”等重大项目。2011年以来，中国科学院组织实施的“空间科学先导专项”先后发射了“悟空号”“墨子号”“慧眼号”等科学卫星，实现了空间科学、天文学、卫星工程、航天技术等不同领域的交叉融合，取得了一系列重大成果和突破。
在国际上，美国在涉及跨机构协同合作的重大项目组织方面具有丰富经验。美国哈勃望远镜于1977年获得国会批准立项，1990年发射。在此基础上，欧美已发射一系列影响深远的著名空间天文望远镜，如詹姆斯·韦布太空望远镜（简称“韦布望远镜”）、盖亚太空望远镜、开普勒太空望远镜等，在长期实践过程中，欧美天文学界、政府空间机构和航天工业界已形成密切合作但分工明确的工作方式，积累制定了体系完整、行之有效的管理制度，能够为我国重大科研项目的组织管理提供重要参考。其中，韦布望远镜从1980年代开始酝酿，2021年发射运行，历时数十年、耗费近百亿美元，是了解美国重大项目的决策和组织管理过程的经典案例。
本文旨在以美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）发布的项目管理系列文件为分析对象，结合韦布太空望远镜的预研过程，对NASA重大项目的预研管理模式进行分析，并提出值得我国重大科技项目组织管理参考的启示建议。
NASA发布的计划/项目管理系列文件可以分为“NASA政策指令”（NASA Policy Directive，NPD）和“NASA程序要求”（NASA Procedural Requirement，NPR）两类，文件的编号分别以“NPD”和“NPR”开头。其中，《NASA工程与计划/项目管理政策》（NPD 7120.4E）由NASA总工程师办公室（OCE）负责制定，是NASA计划/项目管理的总体性政策文件。在此基础上，按照“太空飞行”“研究与技术”“信息技术”“基础设施”4个不同领域，NASA相关办公室分别针对不同的任务要求和生命周期制定了相应管理文件，如表1所示。
由于不同规模的太空飞行项目差异较大，因此NASA将太空飞行项目按照规模和优先级分为3类，分类的考虑条件和分类结果如表2所示。
从表2可以看出：NASA对项目分级的标准主要包括项目的成本、优先级、风险因素（是否含有大量放射性物质、是否涉及载人航天飞行等）等。在确定“优先级”方面，《NASA太空飞行计划和项目管理手册》指出：对项目优先级的确定是“主观”的，它取决于NASA的高级管理层如何评估该项目对NASA整体成功的风险，以及项目对NASA外部利益相关者的重要性等。
三个类别的项目的管理权限不同。第1类太空飞行项目的决策权由NASA局长助理（Associate Administrator）负责，也可以由局长助理委托NASA任务部主任（Mission Directorate Associate Administrator）负责；第2和第3类项目的决策权均由任务部主任负责。任务部主任可针对项目面临的额外风险，对项目的分类结果提出更改建议；局长助理负责批准最终的项目分类，总工程师办公室负责公布项目的正式名单。
在“A前阶段”，NASA任务部主任有权启动一个新项目的概念研究；NASA任务部或相关的项目办公室在新项目启动前，负责为项目提供概念研究资源。概念研究活动包括设计原型系统、进行可行性分析、开展技术需求及技术成熟度（Technology Readiness Level，TRL）分析、进行工程系统评估，以及替代方案分析等。利用上述活动的结果，任务部负责评估项目是否值得继续进行。
“A前阶段”的所有活动最终都聚焦到“任务概念评议”（Mission Concept Review，MCR）以及“关键决策点A”上。“任务概念评议”是一个项目在其生命周期中面临的首个主要评议环节，其目标是评估项目概念的可行性以及这一概念是否满足NASA相关的需求和目标。
在“关键决策点A”，该项目需要证明：其已经致力于满足NASA需要；提出的任务概念可行；相关规划已经足够成熟，可以进入“A阶段”（Phase A）；任务概念很可能可以按照设想完成。
“A前阶段”完结后，项目即被授予“策划授权文件”（Formulation Authorization Document，FAD），同时还需形成并批准策划协议，以记录项目策划过程中的规划和资源需求。“A前阶段”的主要工作节点如图2所示。
在“A前阶段”NASA将成立项目概念研究办公室，制定管理结构和流程，开展项目概念研究的管理和规划，具体工作如下所示。
1）任务部（和项目管理部门）负责确定项目关键利益相关者的期望、需求和目标，制定项目的初始需求、限制条件、基础规则和成功标准；会同NASA“国际和跨部门关系办公室”制定项目合作的计划；负责准备FAD。
2）项目开展的技术工作包括：制定可供遴选的项目内容（初始概念、项目结构、运载火箭、运行概念等）；评估各种替代方案，并根据评估结果确定可行的概念；在MCR中展示选择后的概念；确定至少低至“项目”层级的初步需求；执行任务概念的轨道碎片评估；评估技术和工程开发需求，并根据预研进展，持续评估技术开发和降低工程风险的需求、NASA已有资产是否得到正确使用等；根据“任务概念评议”的要求制定技术控制计划等。
3）项目管理、规划和控制任务包括：制定关于概念设计、日程、风险等方面的关键基础规则和考虑；建立与NASA标准一致的高级别“工作分解构架”；为“任务概念评议”制定初步的顶层技术、经费、日程、安全风险列表、风险控制计划以及资源需求；根据预研进展，制定初步的人员和基础设施需求计划，以及包含风险信息的项目日程；制定初步的项目经费范围、项目物流管理计划；根据要求在NASA中心管理委员会、计划管理委员会（Program Management Council，PMC）、“关键决策点A”以及其他论坛和媒体汇报相关计划、进展和成果；根据“任务概念评议”要求制定管理控制计划，并为“A阶段”制定预研协议等。
进入“A阶段”后，项目需要开发出满足NASA需求以及项目约束条件（如资源）的可行任务/系统构架。这一阶段的工作成果将用于证实项目的设计和规划已经充分成熟，可以进入“B阶段”（Phase B），以及项目可在有限的资源水平下以可接受的风险水平实现项目目标。在“A阶段”中会成立（或扩大）项目研究团队，更新（或全面开发）项目概念，开始技术开发、工程原型、硬件和软件评估等工作。项目还将建立指标体系、探索全方面执行方案。
在“A阶段”结束时，项目将面临“关键决策点B”决策，在此之前需要经历“采购战略会议”（Acquisition Strategy Meeting，ASM）、“系统需求评审”（System Requirements Review，SRR）、“系统/任务定义评审”（System Definition Review/ Mission Definition Review，SDR/MDR）以及NASA PMC评审。其中，SDR和MDR是对同一评议流程的不同称呼，在机器人探索项目该评议环节称为MDR，在载人飞行项目中称为SDR。
“A阶段”的主要工作节点如图3所示。
在“A阶段”，NASA将成立项目办公室，建立管理结构和流程，开展项目管理、规划和控制，具体工作如下所示。
1）任务部（和项目管理部门）负责制定项目相关需求和限制，负责为“采购战略会议”做准备，并基于“系统要求评审”和开发结果持续更新项目需求；任务部和“国际和跨部门关系办公室”负责制定、启动项目合作活动。
2）项目进行的技术工作包括：继续完善项目概念、任务和航天器结构及运行概念，并在“系统要求评审”中展示；定义至少低至“系统”层级的需求，在通过“系统要求评审”后需进一步确定“子系统”层级的需求；执行技术开发和工程开发计划；继续评估技术成熟度、降低工程风险的活动需求、NASA已有资产是否得到正确使用；确定并开展降低工程风险的行动；根据“系统要求评审”结果更新项目概念、结构以及运行概念，优化相关设计，并在“系统/任务定义评审”中展示；根据相关评审要求制定技术控制计划。
3）“系统要求评审”前的项目管理、规划和控制任务包括：制定关键技术规则和考虑；更新风险列表、措施、资源需求；优化采购策略和基线采购计划；制定/更新人员和基础设施需求和计划；制定包含风险信息的系统层级的项目日程；根据“任务概念评议”结果更新初步项目经费范围等。
4）“系统要求评审”后的项目管理、规划和控制任务包括：根据概念/设计进展，更新关键基础规则和考虑、人员和基础设施需求计划等；执行采购计划；为“B阶段”提前制定采购计划；完成商业案例分析；针对生命周期成本＜10亿美元的项目，制定包含风险信息的子系统层级的项目日程、经费范围；针对生命周期成本≥10亿美元的项目，确定带“联合成本和进度置信水平”（Joint Cost and Schedule Confidence Level，JCL）的日程范围和成本上限、下限；为后续阶段制定项目计划，更新“B阶段”预研协议；制定初步项目计划并在SDR/MDR中展示等。
在“B阶段”，项目主要开展初样设计和技术开发。项目团队需要按照NASA相关标准，完成原型机开发、已有硬件和软件的评估、风险降低行动，以及完成初样设计等工作。项目团队需要证实其在预研阶段制定的项目方案、技术、成本以及进度的基准是完善且一致的。
“B阶段”结束时将面临“关键决策点C”的选择，在此之前需要经过“初期设计评审”（Preliminary Design Review，PDR）。PDR的目标是评估项目在预研阶段的方案、技术、成本等的一致性和完善程度；评估其初期设计是否符合NASA的相关要求；确定该项目是否已经足够成熟可以开始“C阶段”阶段的工作等。
“B阶段”的主要工作节点如图4所示。
在“B阶段”，NASA将建设完成项目办公室、管理结构和流程，继续进行管理、规划和控制，具体工作如下所示。
1）任务部（和项目管理部门）负责根据“系统/任务定义评审”结果和后续进展，维护项目需求，使其与NASA战略目标要求相一致；完成环境规划程序并制定初步的事故预警和应急计划；会同“载人探索与运行部”（Human Exploration and Operations Mission Directorate，HEOMD）协调空间运输、通信、导航能力以及发射服务；会同“国际和跨部门关系办公室”负责完成项目的（对外）合作协议、制定任务基线等。
2）项目进行的技术工作包括：根据“系统要求评审”结果，继续制定并更新项目概念、任务和航天器结构及运行概念；完成基线设计并在“初步设计评审”中展示；更新任务目标以及“项目级”和“系统级”需求；完善基线需求至“子系统级”；制定初步安全数据包和一次性运载火箭载荷安全流程的可交付成果（如适用）；完成初步的轨道碎片评估；执行信息系统风险评估；执行技术和工程开发计划；继续评估技术成熟度、工程风险降低需求、NASA已有资产是否得到正确使用等，确定并执行风险降低行动；根据“初步设计评审”要求制定并更新技术控制计划。
3）项目管理、规划和控制任务包括：随着概念/设计的成熟，确定和优化更新关键基础规则和考虑；为“初步设计评审”做准备，更新风险列表、措施和资源需求，更新人员和基础设施需求计划；开展升级的商业案例分析；完成“未来使用替代方案问卷”；执行采购方案；开始采购“B阶段”中需要长时间使用的物品；更新告知风险的“子系统”层级的项目日程、项目经费范围；在需要时制定JCL；更新基线预算和日程安排；在需要时制定“绩效衡量基线”（Performance Measurement Baseline，PMB）；对通过“NASA联邦采购条例补充规定”签订的合同执行“综合基线评审”（Integrated Baseline Review，IBR）；根据要求在NASA中心管理委员会、生命周期评审、计划管理委员会、“关键决策点C”以及其他论坛和媒体汇报相关计划、进展和成果等。
1998年8月，NASA戈达德太空飞行中心的研究团队领衔发布报告《NGST：在星系年轻时造访它们》，首次提出了可实现的NGST尺寸设计方案。这一详细信息使NASA得以面向工业界发布提案征集公告。1999年7月7日，经过提案征集遴选，NASA选择2家公司——洛克西德·马丁公司、TRW公司开展NGST的“A阶段”任务研究。
2000年7月，洛克西德·马丁公司的研究人员在美国太平洋天文学会举办的“NGST科学与技术博览会”上发表论文《洛克希德·马丁团队的NGST参考架构》，指出当前该公司正在作为NASA的“A阶段”研究合同主要承包商之一，并对其最新设计的望远镜架构进行了介绍。该论文提出了比概念研究阶段更加详尽的望远镜架构设计方案，将单镜面主镜改为24个拼接式镜面，并认为该方案可以满足NASA要求的7.5亿美元总成本（1996财年）的限制。
2000年7月28日，TRW公司的研究人员等在SPIE举办的会议上发表论文《TRW/Ball公司：下一代太空望远镜（NGST）》。该论文在介绍TRW团队设计的望远镜方案基础上，简要讨论了观测波段、轨道选择的科学意义和价值等。
2002年9月11日，根据两份“A阶段”研究结果，NASA正式选择TRW公司领导开展“B阶段”（Phase B）研究，对NGST进行详细设计，并检验设计方案的性能、成本等。TRW公司作为建造NGST的“主承包商”，当年获得了NASA价值8.248亿美元的合同。同年，NGST被更名为“詹姆斯·韦布太空望远镜”。同年底，TRW公司被诺斯罗普·格鲁曼公司（Northrop Grumman）收购。
2003年6月6日，NASA授予AURA管理韦布望远镜科学与运行控制中心的合同，合同价值1.622亿美元。该合同用于准备韦布望远镜科学计划所需的产品和服务；开发地面系统；提供科学和工程支持；提供集成和测试支持；开展教育和公众宣传；在韦布望远镜发射和调试期间执行飞行和科学操作等。
2006年1月，韦布望远镜所有关键部件都达到了6级技术成熟度，意味着这些部件原型已经在热真空室中成功测试。2007年12月3日，韦布望远镜成功完成光学元件设计评审，其光学望远镜元件的所有子系统均通过了初步设计审查。在评审中，项目团队还提出了韦布望远镜的最终组装和验证计划。2008年3月，该项目成功完成了Phase B阶段最关键的PDR，4月通过了“非倡导者审查”（Non-Advocate Review，NAR）。
通过这些审查NASA得出的结论是韦布望远镜的设计已经达到了进入“C阶段”（Phase C）所需的成熟度，可开始对望远镜部件进行详细的设计、采购、测试和组装。至此，韦布望远镜结束了预研阶段，正式进入了建造阶段。
本文以NASA关于空间项目管理的政策和规章制度文件为分析对象，对NASA“太空飞行”领域项目的分类、生命周期和预研阶段管理过程进行了介绍。在此基础上，通过分析承担韦布望远镜预研任务的美国公司提交的合同报告、公开发布的论文资料等，综述了韦布望远镜的预研管理过程。根据上述分析，可得出启示如下。
1）重大项目的组织需要发挥好“总体”角色，凝聚多方资源、提供长期稳定支持
韦布望远镜的前身项目NGST自1986年前后就由天文学界发起，但直到1995年NASA选择3家机构分别独立开展可行性研究后，才获得实质性进展。其原因在于，美国天文学界不具备凝聚美国航空航天工业集团（包括负责制造韦布望远镜航天器的TRW公司等）的组织能力；也无法单独筹集研制韦布望远镜的巨额经费。此外，在韦布望远镜项目早期，NASA最初是通过“先立项、后要钱”的方式，利用其空间科学办公室的ASO计划框架对相关的概念研究进行支持资助，“孵化”和“培育”了韦布望远镜项目概念的逐步成熟，2003年就向企业授予了制造合同。尽管在后续的制造阶段，NASA因韦布望远镜预算超标而遭到国会反对，但因韦布望远镜的科学价值等已经得到广泛认可、美国国内企业和欧洲、加拿大已经就望远镜（包括航天器、镜面、关键科学载荷等）的研制取得了实质性进展，导致韦布望远镜项目尽管遭遇曲折也能够不断推进，最终实现了在2021年底的发射和运行。因此，我国在组织重大项目时，应加强对跨机构优势力量（如科研院所、高校、企业）的组织，通过前期投资“孵化”和“培育”部分必要技术，持之以恒地推进重大项目实施。
2）重大项目的实施需要充分利用前期的科学、技术、管理人才基础
从韦布望远镜的立项论证过程来看，发挥最重要和最关键作用的几个机构（包括天文学术界、航天工业部门和NASA）均是深度参与了哈勃望远镜的设计、制造、管理运行的机构。推动韦布望远镜立项的几位领军人物基本上都是参与哈勃望远镜项目的科学家、工程师、管理者。因此可以说，哈勃望远镜项目为美国培养了重要的太空望远镜科学、技术工程和管理人才，为韦布望远镜的成功打下了重要基础。不仅如此，在哈勃望远镜出现球面像差问题期间，美国国家科学院不再将下一代大口径太空望远镜作为优先推荐项目，导致韦布望远镜的立项论证被短暂搁置。由此能够看出，若哈勃望远镜项目失败，美国决策层也将难以下决心推动其“继任者”实施。因此，我国一方面需要大力做好新的重大项目组织和凝练，同时也需要深入总结分析过往的项目和工作，梳理好相关的工作基础和优势领域方向。
3）重大项目的推进需要进行分阶段管理，以降低不确定性和决策风险
在处理新颖但投资高、技术不确定性强的重大项目时，NASA的分阶段项目预研管理过程有利于在项目成熟度还不高的时候组织动员科学界和企业积极参与，通过多家单位同时独立开展预研，实现项目方案优中选优、不断成熟，在这一过程中不断降低项目决策风险和技术风险，最终实现项目成功。在不同阶段，NASA设计的“竞标”团队数量也有所不同：1995年在“A前阶段”（Pre-Phase A）选择3家机构开展概念研究；1999年在“A阶段”（Phase A）选择2个公司开展原型设计研究；2002年进入“B阶段”（Phase B）才正式选择1家公司作为望远镜的“主承包商”，授予其8.248亿美元的设计制造合同。我国在组织实施我国重大科研项目时可参照NASA相关做法，通过先导专项等对攻坚任务进行预研。对于一些前沿探索的方向，可以开展多条路径实施，再根据进展情况，逐步明确路径选择。
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