航天型號總體能力提升的研究與實踐

◎中國空間技術研究院通信衛星事業部 楊軍 李源 蔣小勇

航天型號總體能力提升的研究與實踐

◎中國空間技術研究院通信衛星事業部 楊軍 李源 蔣小勇

當前，我國大力實施創新驅動發展及加快軍民融合戰略，實施“一帶一路”、“天地一體化信息體系”建設對航天裝備與空間技術發展提出了更為迫切的要求，為通信衛星及衛星通信事業發展提供了新的機遇與廣闊空間，但與此同時，宇航市場面臨的國內外競爭也更趨激烈。因此，需要大力提升總體能力與系統研制能力，從而提升市場競爭力。

總體能力是航天型號研制總體單位的核心競爭力，是保證型號任務圓滿完成的關鍵。針對中國航天科技集團公司提出的持續提升完成型號任務總體能力的要求，中國空間技術研究院提出了“型號任務完成與能力提升并重”的發展原則，通信衛星事業部作為我國通信衛星業務的責任主體和業務總體單位，高度重視總體能力提升工作，近年來在技術與產品創新、研制流程優化、數字化與信息化融合、知識經驗沉淀、項目管理等方面做了大量工作，總體能力顯著增強，為型號任務的圓滿完成提供了有力支持，促進了通信衛星領域業務的發展與技術進步。

一、總體能力的內涵及模型分析

總體能力是航天器系統研發—系統設計—系統集成與驗證—在軌管理與服務過程中的系統抓總能力，通過系統規劃、論證、設計、制造、試驗和使用等過程，開發出滿足型號全壽命周期使用要求、綜合性能最優的系統能力。

圍繞型號從系統論證到設計、實現“V”字型系統工程的過程，總體能力主要體現在型號的系統創新、系統設計、系統集成與驗證、系統在軌管理及項目管理等方面，這是總體能力的核心體現。從提升能力支撐角度，可將總體能力分為總體隊伍、總體技術、系統級產品、方法工具及標準規范、專業實驗室、體制機制，這是總體能力提升的基礎支撐和重要抓手。完成任務對總體能力的核心要素提出了需求，提升核心要素的需求促進和帶動了基礎要素的全面發展;提升能力對總體能力的基礎要素提出了要求，基礎要素的發展全面支撐總體能力的有效提升。通信衛星總體能力提升的模型如圖1所示。

1．核心要素分析

系統創新與引領能力是總體能力的前端，是總體能力的發展動力，主要是能夠基于國家任務及用戶現實或潛在市場需求前瞻性地開展空間體系及系統概念研究，平臺、有效載荷及系統方案研發與論證，牽引平臺和有效載荷新技術及新產品發展，并引領用戶需求。

系統設計與仿真能力是指在任務需求分析基礎上，采用系統工程方法組織衛星平臺各分系統和有效載荷分系統協同開展系統方案設計，實現系統方案最優的能力。

系統集成與驗證能力是指按照研制流程和規范要求，將單機、分系統設備集成為完整的衛星系統，并通過全面充分的測試和試驗實現功能、性能、壽命和可靠性滿足用戶要求的能力。

圖1 總體能力提升模型

系統在軌運行管理能力是指衛星完成發射入軌及在軌測試后，在地面測控站支持下根據設計目標和用戶要求對衛星進行日常管理，確保衛星在軌穩定運行的能力。

系統項目管理能力是指按照工程發展規律，組織協調系統、分系統、單機承制單位在規定的質量、進度及成本等約束下，實現系統整體最優的能力。

2．基礎要素分析

總體技術是開展系統創新，承擔型號研制任務的前提和主要依托，包括總體共性技術、總體性質的專業技術、有效載荷總體技術。系統級產品是總體能力的物化體現，公用平臺的性能、產能是總體的核心能力。

總體隊伍是按照型號系統工程規律組織的、滿足一定數量和能力素質要求并整體發揮作用的科技人員集合，是系統抓總研制的主體力量，是總體能力的重要保障和基礎，包括技術和項目管理隊伍。

系統方法工具是指型號研制中所采取的設計、分析、驗證方法和軟件工具。

標準規范體系是保證系統工程技術持續發展的主要技術要素，也是完善系統工程專業技術體系、系統工程設計與驗證工具方法體系的基礎支撐。

實驗室基礎是總體能力的重要支撐，全面服務系統創新、技術攻關及試驗驗證等工作。

體制機制是總體能力運行和提升的組織環境和制度保障。

二、總體能力發展現狀

通信衛星總體能力的發展堅持以需求和目標為導向，在滿足型號任務需求的同時，積極謀劃未來發展，大力開展總體能力建設工作，全面促進總體能力的提升，為完成各項科研生產任務提供有力支撐。

1．領域規劃與系統研發能力不斷增強

積極牽引或參與國家、各級用戶的重大專項規劃，進一步鞏固在衛星通信、數據中繼領域的傳統優勢，超大型衛星平臺、全電推進衛星平臺研制取得重大進展，達到國際同類衛星平臺的能力，同時向寬帶、激光、移動通信等新專業領域大力推進。

2．總體設計及系統集成驗證能力顯著提升

通過完成新型號、新平臺的系統設計，具備了對大型復雜型號的多學科優化設計能力;依托總體協同設計仿真平臺，打通上下游環節，實現型號的協同設計和三維下廠;注重知識沉淀，編制了通信衛星總體設計與分析系列手冊，總體設計能力穩步提升。

用三維模型代替傳統的紙質圖紙，實現了型號三維數字化總裝模式;依托系統驗證平臺，提升了型號系統聯試驗證能力和抓總能力;通過全面應用一體化集成測試模式，提升了測試效率和工作質量;健全了試驗驗證工作手冊，確保研制驗證的全面性和有效性。

3．在軌管理與服務能力增強

隨著在軌衛星數量的持續增加，成立了專門的管理部門，實現了在軌衛星管理專業化;建成在軌管理遠程技術中心，為國際商業衛星用戶提供實時技術保障服務，確保在軌衛星穩定運行，用戶滿意度逐年提升。

4．項目管理運行持續規范

建立了通信衛星科研生產綜合管理與項目管理體系，按照項目管理的九大要素開展型號管理工作，健全了策劃、執行、閉環管理及考核機制，強化了對風險的識別與管控，確保了型號任務順利完成。

三、進一步提升總體能力的思考

實施創新驅動工程，面向航天工程大系統有關技術，解決體系整體的配置優化，協助用戶、工程大總體解決協調、優化問題，提升體系的效能。同時，健全面向工程應用的產品創新研制模式，建設“系統集成，協同創新”的新型創新體系，面向用戶提供天地一體化更優系統解決及應用方案，提升領域牽引及創新引領能力。

1．深化數字化研制

深入推進型號數字化應用，結合后續任務發展需求深化基于模型定義(MBD)的技術應用，進一步提升系統總體及專業總體的協同設計能力。深入開展電推進仿真與驗證能力、動力學集成仿真與驗證能力建設，提升系統級多專業分析仿真和演示驗證能力;深入開展智能綜合測試系統建設，開展數字化虛擬測試試驗，提升系統級數字化仿真驗證能力，使通信衛星研制水平邁上新臺階。

2．加速新平臺開發

衛星平臺能力是衛星總體單位的核心競爭力，加速開展平臺關鍵技術研究工作，提高衛星平臺承載能力，掌握和應用空間環境效應分析與驗證能力、空間環境效應防護能力、平臺力學環境設計與驗證能力，提高系統和平臺設計水平，進一步完善平臺型譜，打造東方紅系列衛星品牌，使我國通信衛星平臺能力達到國際先進水平。

3．完善項目管理體制機制

隨著通信衛星型號任務的快速增長，多型號并舉、高密度發射成為新常態，傳統的型號項目管理模式已不能適應新形勢的需要，應建立適用于不同類型型號的差異化項目管理模式，形成適應產業化需求的管理機制;借鑒國外先進宇航公司流水作業線模式，構建工業化測試生產線，做到制造、集成與測試全過程標準化、專業化及信息化，推進產業化轉型。

4．推動數字化與信息化深度融合

結合“中國制造2025”總體規劃，根據通信衛星發展需求，圍繞提升研制效率和產品效益的目標制定通信衛星制造實施方案，開展流程再造，建立不同類型衛星的差異化研制流程;加強信息化與先進制造技術、管理技術的融合，構建企業級工程數字化研制平臺與管理信息平臺，實現信息化管理與數字化研制融合，全面提高通信衛星智能制造能力和市場響應能力，推動通信衛星產業化轉型升級。

為滿足通信衛星后續發展要求，進一步提升通信衛星的系統抓總能力及國內外市場競爭力，需深入研究未來任務發展形勢和總體能力提升的迫切需求，對標國內外先進宇航公司的能力水平，中國空間技術研究院通信衛星事業部將針對當前存在的薄弱環節，統籌策劃、超前部署，全力推動通信衛星總體能力提升工作，助推通信衛星快速發展，為成為國際一流通信衛星產品供應商和綜合服務提供商、推進航天強國建設作出貢獻。?