学术科研丨[UAS]：基于模块化工艺的商业航天火箭总装厂房弹性设计研究

近日，学术期刊《城市建筑空间》2026 年第 07 期刊发。该期专题一 “星辰之下，大地之上” 特邀中衡设计集团撰稿，集结 5 篇学术论文，立足天兵科技张家港智能制造基地、某运载火箭生产基地、某火箭复用工厂等项目实践，从设计策略梳理到技术思辨，分享中衡设计面向新质生产力场景的工业建筑设计研究成果。

本期将分享马皞箐发表的《基于模块化工艺的商业航天火箭总装厂房弹性设计研究》。

基于模块化工艺的商业航天火箭总装厂房弹性设计研究

文 / 马皞箐

0 引言

在国家产业政策扶持与市场需求双重驱动下，我国商业航天基础设施建设进入快速发展阶段。与传统航天工厂单型号、长周期、低频次的稳态研制模式不同，商业航天工厂需同步实现多型号并行研发、批量总装与快速技术迭代。在此背景下，火箭总装厂房的定位发生本质转变：从仅适配单一产品的“专用生产空间”升级为可持续承载新型号、新工艺、新增产能的“弹性生产平台”。柔性制造、模块化设计等思想为此类新型厂房的方案设计提供重要理论指导。

常规工业厂房模块化设计多采用“标准柱网+通用设备接口”的形式，但火箭产品体量大、转运工况复杂，其总装厂房的模块化设计须以功能解耦为基础，划分差异化功能空间单元。基于此，本文提出“解耦—标准化—重组”的技术逻辑，选取某运载火箭生产基地作为研究实例，从建筑空间组织视角系统梳理商业航天火箭总装厂房弹性设计路径。

1 模块化工艺对厂房弹性的作用机制

>模块化工艺概述

模块化工艺涵盖功能模块化、接口标准化、系统可重构三大核心层次。其中，功能模块化指将完整复杂的生产流程拆解为边界清晰、可独立组织作业的模块单元；接口标准化指通过统一的空间、物流、动力、信息接口实现不同模块之间可衔接；系统可重构指生产订单、火箭型号或技术路线发生变动时，通过模块组合、拆分与替换可维持生产连续性。

针对火箭总装厂房，模块单元并非建筑平面内尺寸均等的标准化方格，而是整合全套生产配套要素、可在特定工况下独立运作的综合功能单元，其边界条件会直接影响总装、总测工序的组织效率。站在建筑设计视角，模块化工艺落地的核心是将抽象的工艺边界转化为可识别的空间边界、可接续的接口边界及可调整的流线边界。

>厂房弹性概述

厂房弹性指厂房建筑整体系统适应未来功能变更、技术升级与产能调整的能力。落实到火箭总装厂房，空间可调节性是弹性的核心体现：总平面预留远期扩建拓展区域，建筑平面可支持型号切换和工位合并，建筑剖面满足大型箭体吊装、整箭转运的空间净高要求，各类空间节点可作为生产、转载、测试工序之间的缓冲过渡区域，设备接口标准化。

弹性并非越大越优：空间预留过度会降低场地利用效率，功能分区过细将提升现场管理难度，全面通用化设计又会大幅增加前期建设成本。因此，商业航天火箭总装厂房弹性设计应以明确的空间转换场景为基础，方案阶段提前研判多型号并行研发、新增部装工艺、二期扩建等远期需求。弹性设计的要点，是将各类未知变化约束在可控的空间界面内，实现不确定性的精细化管控。

>“解耦—标准化—重组”的设计机制

模块化工艺对厂房弹性的作用机制可总结为“解耦—标准化—重组”。解耦即打破传统线性流程对厂房平面的单向锁定，让总装、总测、部装等流程可根据实时任务负载独立组织；标准化即在模块单元之间形成可互换的接口；重组指支撑厂房依据不同订单和型号条件灵活分配工位、启停局部生产区域、切换空间使用功能。厂房弹性的核心评判标准在于各类空间界面能在后期运营中被清晰识别，并以较低成本完成功能转换。

△模块化工艺对厂房弹性的作用机制

2 某运载火箭生产基地弹性设计实践

>功能解耦：总平面秩序重构

本项目核心难点在于建设用地规模有限，却需同步支撑A、B两款运载火箭的研制与总装工作。两款火箭在尺寸、重量、测试方式及转载组织模式上均存在显著差异。若沿用传统线性串联式布局，大尺寸箭体将长期占用重载空间资源，小型箭体易因工序流线交叉产生等待滞留，导致厂房整体空间利用率受限。

针对两款火箭的工艺差异，项目摒弃工序简单串联的规划思路，在总平面层面搭建“生产主体区—转载缓冲区—配套管理区—远期接口”的空间秩序。其中生产主体区设于核心位置，构建可灵活重组的标准化大跨作业界面，用于火箭子级水平装配与分段测试；转载缓冲区紧邻大件物流通道与厂区转运通道，具备更大结构跨度与建筑净高，承载不同规格火箭的集散与姿态转换工作，是衔接各工序的核心空间节点；配套管理区集中设置工艺管理、会议洽谈、生产协调等配套功能，与生产主体区适度物理隔离，同时保持短距离连通，便于现场协调管理。该总平面规划预先分开人流、货流、消防疏散流线与远期扩建通道，减少后续工艺调整、产能扩容等对厂房整体秩序的扰动。

△总平面秩序

功能解耦赋予厂房三重弹性：①流线弹性，不同型号火箭的部段转运、工装运输及人员管理均可在相对独立的空间内组织，有效规避流线交叉带来的干扰；②改造弹性，当局部设备检修、工位功能调整时，仅需关停对应区域，无需全线停产，保障其余工序持续运转；③接口弹性，若后期新增整箭一体化测试、火箭复用检测等需求，可依托转载缓冲区、远期接口嵌入全新工艺模块，无需对厂房整体平面进行颠覆性改造。

>可调节标准化模块：生产主体区可变作业带设计

项目将生产主体区内的工位打造为标准化模块，各模块统一配套同等规格的供气、供电、网络与动力接口。但本项目需同步生产尺寸差异较大的火箭，两款产品对设备接口点位、装配空间尺度的需求不同，单纯离散式的标准化模块无法适配多样化总装工况。基于这一矛盾，标准化模块不应设计为相互隔离的固定房间，而应采用“可变作业带”的设计模式：方案阶段统筹各工段基础生产需求，整合形成连续完整的空间边界，构建具备高度适配能力的一体化作业区域；厂房投用后，可结合产品长度、测试周期与任务优先级，灵活对作业带进行合并、拆分或错峰使用，适配不同型号火箭的装配需求。

>空间转换节点：转载缓冲区复合化设计

当前我国商业航天各类技术路线仍处在快速迭代阶段，厂房空间不能仅适配建设阶段既定的生产工艺。本项目跳出将转载缓冲区作为配套附属空间的传统思路，将其定位为核心空间转换节点：一侧对接生产主体区的标准化可变作业带，另一侧连通大件物流通道、整箭转运场地与远期扩建预留区域。设计通过在剖面预留更大净高、在平面拓宽转换边界，让转载缓冲区能兼容不同型号火箭，满足各类转运工况需求。

转载缓冲区同时具备共享模块属性。日常工况下，该区域承载火箭子级、贮箱及大型零部件的转运工作；同时依托大跨度、大净高、重载行车的硬件条件，还可临时承接各类特殊试验检测任务。由此可见，转载缓冲区并非单纯的物流通道，而是集合姿态转换、重载缓冲、试验准备等多重功能的复合型工艺模块。

>配套接口：底层支撑体系构建

厂房弹性设计需要结构与机电系统作为底层配套协同支撑。机电系统主要为可变空间提供配套接口保障，使不同作业带能按任务组织独立运行，其弹性设计并非简单堆砌设备，而是与标准化模块单元的空间形态一体化统筹，共同构建可长期灵活使用的空间基础。

3 弹性设计方法分析与反思

>模块化工艺适用范围

模块化工艺最直观的价值在于革新厂房平面组织逻辑。本项目生产主体区设置3组独立总装总测模块单元，可根据火箭型号、生产阶段灵活调配使用；转载缓冲区作为跨型号共享缓冲空间，避免大型部段转运长期占用总装工位。与传统线性布局厂房相比，该布局将工序之间的空间挤占矛盾转化为分区边界内的生产调度协调，为厂房后续功能调整预留充足空间余量。

但多单元并行布局存在一定效率短板，传统线性布局厂房可搭载脉动式生产线，针对单一成熟产品连续量产具备更高生产效率。若企业产品体系趋于稳定，核心目标是维持标准化生产节拍，则传统线性布局相比模块化弹性布局更具适配性。因此，建筑方案设计需结合企业发展阶段、产品成熟度与长期生产组织模式，合理选择适配的空间规划逻辑。

△多单元并行布局拓扑

△传统线性布局拓扑

>弹性设计的要点

商业航天企业多选址于配套完善、人才集聚的近郊产业园，以此缩短供应链协同距离、吸引产业人才，但近郊工业用地稀缺，厂房需在有限土地内承载全套复杂制造工艺。在此背景下，评判弹性设计效益不仅要考量厂房单位面积产能，更要考量厂房在不同生产工况下的空间转换能力。总平面层面，需在不改动场地主干道、消防系统的基础上预留扩展条件；厂房平面层面，工位尺度、接口密度布设需满足工位合并、拆分的要求；厂房剖面层面，需为转载缓冲区预留充足净高与行车荷载，支撑其临时承接试验任务。

>功能解耦的局限

功能解耦设计存在多重实施成本与潜在局限：①面积成本，各分区之间需布设物流通道、安全间距、管理边界，直接增加前期建设面积与投资；②边界预判成本，要求设计阶段精准区分需隔离、联动的功能板块；③空间固化风险，若后期出现需跨区连续作业的全新工艺，既定分区格局反而会制约生产效率。

为此，功能解耦需把控合理尺度，模块化设计亦需规避空间过度拆分。本项目采用“生产主体区—转载缓冲区—配套管理区—远期接口”的均衡布局，是兼顾弹性与生产效率的折中方案，既打破传统线性布局厂房工艺流程高度耦合的局限，又避免空间划分过于零散，该设计经验可为同类厂房提供参考。

4 结语

当前商业航天火箭总装厂房正逐步脱离专用化、线性化的传统空间模式，向可重组、可拓展的复合型生产平台转型。本文依托某运载火箭生产基地实际设计案例，基于模块化工艺探讨厂房弹性设计的核心技术路径。

从建筑设计视角来看，模块化工艺的核心价值是将有限的土地资源转化为可灵活切换功能的可调空间。对商业航天火箭总装厂房来说，弹性设计不能简单等同于预留富余面积，而是一套综合设计体系：总平面具备远期扩建条件、内部标准化模块支持自由重组、关键空间节点承担工序转换功能、结构与机电系统预留标准化接口。后续同类项目可在方案设计阶段同步编制工艺转换清单与建筑接口管控清单，将抽象的弹性设计需求落地为可量化、可执行的设计控制指标。

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引文格式：马皞箐.基于模块化工艺的商业航天火箭总装厂房弹性设计研究[J].城市建筑空间，2026，33（7）：7-9.

END