位于国家体育场场地内的地面舞台系统是北京冬奥会和北京冬残奥会开闭幕式的核心设备，用于提供演出平台以及大型道具或演员的升降、进出通道，满足四场仪式不同演出、不同场景切换等功能。由于国家体育场的地面舞台系统为2021年6月28日庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》就已进行了搭建，其承载要求是这次开闭幕式演出的3倍多，因此，为本次地面舞台系统提供了很好的搭建基础。

地面舞台系统占地面积约 21 000 m2，主舞台区面积3 528㎡（84 m×42 m）、主体深度10 m，最大深度18 m ，如图 1 所示；总质量约 5 000 t ，装机功率约 2 000 kW，通过精确控制30组电机、20多条刚性链、24根约600 m钢丝绳及滑轮组件驱动7套大型升降台、车台、倾斜台等活动设备，完成升降、平移、翻转等各类动作，系统复杂、工程体量大。地面舞台系统紧紧围绕演出创意、尽量满足减小开合感觉、减小影响范围的要求，创新融合业内领先技术，采用半圆形升降补偿台与方形平移车台组合、南北同步对开的两套盖板，实现中心盖板先下沉、再平移“小开合”开盖的演出效果；采用主备电机冗余驱动和空间滑轮组同步传动，实现直径16 m、重约300 t的圆形升降台垂直托举道具或演员平稳升降的演出效果。

在北京冬奥会开幕式上，冰立方升降机械系统下降并表演碎冰特效的同时，冰雪五环由冰立方托举转换为威亚悬吊，展示时长约90 min。冰雪五环位于冰立方内部，长19 m、高8.75 m，厚度仅有35 cm，其自内到外分为三层，内层为铝合金桁架结构，中间层为LED显示屏，外层为PC扩散板，如图2所示，并配置播控系统、蓄电池供电系统等。

闭幕式上，星星五环缓缓升起，再现2008年北京奥运会开幕式的场景。星星五环包括上吊杆、塑钢丝网、LED灯珠等，如图3所示。采用威亚升降，2个吊点，吊点距离为19 152 mm。上吊杆用于吊装五环，采用Q235B材质，表面为哑光黑色喷塑处理；总长度为19 240 mm，截图尺寸为 600 mm×400 mm的桁架结构，主要材质为φ50×3 mm、φ30×2 mm，12 mm厚板、6 mm厚板；M12螺栓固定连接。塑钢丝网用于固定五环灯珠。塑钢丝网上绑扎不同间距布置的 LED 灯线，双面显示，电池供电，无线遥控控制开关。

航天系统工程是把相关专业和资源进行整合集成，进行需求分析、论证、设计、生产、总装、调试、试验、交付、保障、维护、成本、进度、培训等全生命周期开发的科学方法。航天系统工程是在几十年航天工程研制实践中，不断总结和反思，继而不断丰富完善而形成的，是将有限的资源进行优化布置，科学系统地规划、实施、保障，高效、稳定、安全地达成任务目标的基本途径。

1962年，飞行试验失败后，王秉璋、钱学森等航天管理层认真总结的核心内容如下：

（1）建立健全技术和行政两条指挥线（以总设计师为首的设计师系统和以行政总指挥为首的行政指挥系统）；

（2）建立总体设计部，科学地确定各级总体方案，严格控制技术状态，确保系统优化和整体优化；

（3）建立科研生产计划协调管理系统。

这体现了中国航天系统工程的基本理念、体系和科学方法，奠定了航天系统工程的基础架构，对航天事业初期的建设与发展起到了重大作用。

航天系统工程任务具有跨学科多、系统复杂、接口繁多等属性，质量、可靠性是决定项目成败的核心。通过各系统的协同，实现工程任务基于流程的功能、性能等技术指标与可靠性的充分匹配，是航天系统工程自上而下逐层分解的过程。在调试试验过程中，又逐步呈现为从底层到高层的不断迭代、反复过程，单机到整机，整机到分系统，分系统到系统等自下而上的过程，呈现倒“金字塔”模型，如图4所示。

北京冬奥会舞台项目就有专业多、范围广、体量庞大、安全性高、可靠性强等特点，参考航天系统工程顶层规划、具体实施的办法，采用一个体系（管理体系）、一种程序（研制程序）、两类要求（质量要求、归零要求）的方法进行项目规划和实施，即“1+1+2”的系统工程工作方法。

北京冬奥会舞台项目设置两总体系，即型号指挥调度系统和型号设计师系统。型号指挥调度系统是型号行政管理系统，行政总指挥是型号计划进度和预算计划与控制的总负责人，是资源保障方面的组织者、指挥者。型号设计师系统是型号的技术体系，总设计师是研制任务的技术总负责人，是设计技术方面的组织者、指挥者，重大技术问题的决策者，体系结构如图5所示。两总体系设置总指挥一名，总师一名，配置计划调度人员、技术总体人员，各专业设置主管。总指挥是项目的总负责人，总师是项目的技术负责人，计划调度负责项目进度、计划、商务等工作，技术总体负责技术总体规划、实施、闭环管理等，主管负责各部分具体实现工作。

北京冬奥会舞台项目的研制程序，按工作内容主要包括产品实现策划、设计开发策划、需求分析、系统方案、分系统方案、单机方案、技术状态控制、技术评审、调试试验、交付与保证等，如图6所示。

北京冬奥会舞台项目首先开展产品实现策划和设计开发策划。产品实现策划主要制定产品的质量目标、产出实现所需的过程，包括创意相关的过程、设计与开发过程、生产过程、物资采购过程、外包过程、技术状态管理、文件及签署、计划与管理、资源保障、记录与验收、风险管理等。设计开发策划主要是对产品的设计开发环节进行细化规划，包括具体产品实现所需考虑的通用质量特性要求、工艺性要求、经济性要求、测试覆盖性要求、质量保证要求等。

需求分析是将用户的显性需求和隐性需求相结合，进一步挖掘任务书中未明确的功能性能需求，以达到满足多方需求的同时实现以不变应万变。

系统方案、分系统方案、单机方案等设计主要包括系统总体方案设计、功能性能设计、系统动作流程设计、系统配套及关键参数设计、系统接口设计；分系统及单机功能性能设计，分系统关键参数设计；系统设计计算分析，系统仿真分析，系统工艺性、经济性分析，系统安全性、可靠性等通用质量特性分析，系统测试覆盖性分析，系统任务书满足情况分析等。

技术设计过程涉及技术状态的变更、偏离和质疑。技术状态变更严格按照“论证充分、各方认可、试验验证、审批完备、落实到位”的原则进行，技术状态偏离和质疑是对技术状态的临时变化，需论证充分、审批完备。

在技术设计进展的各个阶段进行技术状态的专家确认，开展工艺方案评审、技术设计评审、生产准备评审、施工方案评审、业主验收评审、出厂验收评审等。

在总装集成阶段按照自下而上、层层递进的方式进行单机试验、分系统集成及试验、系统集成及试验、系统功能性能调试试验。过程中设计样机进行关键技术攻关研制，设计半实物仿真系统进行控制逻辑、创意迭代测试试验，设计大功率对拖试验测试关键单机功能性能。

在产品交付及保障阶段，进行设计质量分析、生产质量分析、过程记录确认等，确保交付产品安全可靠无遗留问题。编制产品说明书、产品工作手册，进行全方位使用、维护等说明，避免人因差错的发生。

北京冬奥会舞台项目编制专项质量保障大纲，包括质量目标、质量信息管理、质量工作策划、采购过程质量控制、外包产品质量控制、生产质量控制、关键过程控制、特殊过程控制、通用质量特性控制等。在质量控制过程中，进行关键项目的第三方计算或检测，如建筑结构专业复核复算、舞台机械专业复核复算、轴承及钢丝绳等承载件的第三方测试、国家舞台设备质量检验检测中心专业检测等。生产、总装阶段的过程记录，如焊接探伤、螺栓的拉拔试验、导轨精度数据、钢结构构件数据等逐一按照行业相关标准进行整理归档，并对要求的关键数据报送监理审批。

归零工作是质量工作的一部分，对项目实施过程中出现的问题，进行问题详细分析，逐一处理。归零包括技术归零和管理归零，技术归零的五条原则是“定位准确、机理清楚、问题复现、措施有效、举一反三”；管理归零5条标准是“过程清楚、责任明确、措施落实、严肃处理、完善规章”。每一个技术问题进行技术管理的同时需进行管理归零。在归零的过程中对技术和管理问题深入剖析，详细全面的解决问题。

选自 2022年《演艺科技 冬奥特刊》何  燚，曹  岭，杨卫杰，高  军《北京冬奥会开闭幕式舞台项目中航天系统工程方法的应用》。转载请标注：演艺科技传媒。更多详细内容请参阅《演艺科技  冬奥特刊》。

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