國內首臺地球同步軌道高分辨凝視相機精細化管理

劉晨+周泉+馬國輝+王翰辰

摘要：高分四號相機系統是我國第一臺地球同步軌道高分辨率對地觀測相機，首次采用了面陣凝視成像體制，開辟了我國地球同步軌道高分辨率對地觀測技術的新領域。高分四號相機作為首發高軌面陣凝視成像相機，技術難度大，關鍵技術攻關項目多，研制周期十分緊張，因此項目組在研制過程中制定了“策劃先行、制定關鍵路徑專題計劃、過程風險控制、嚴格計劃監控”的方法和原則，加強對項目關鍵路徑的計劃把控及監督，有效的推動了項目的高效運行劃的推進，為項目研制成功奠定了基礎。

關鍵詞：地球同步軌道高分辨凝視相機；精細化管理

中圖分類號：V445.8 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2017）015-0-02

一、概述

高分四號地球同步軌道大面陣凝視相機是一臺工作于地球同步軌道上用于對地觀測的光學遙感相機。作為我國第一臺地球同步軌道高分辨率對地觀測相機，首次采用了面陣凝視成像體制，開辟了我國地球同步軌道高分辨率對地觀測技術的新領域。

相機同時具有可見光近紅外成像通道和中波紅外成像通道，技術難度大，關鍵技術攻關項目多，研制周期十分緊張。

項目團隊在研制過程中制定了“策劃先行、制定關鍵路徑專題計劃、過程風險控制、嚴格計劃監控”的方法和原則，將PMI項目管理體系應用于型號研制管理，加強對項目范圍管理以及關鍵路徑的計劃把控及監督，形成了一系列項目管理的基準規范，有效的推動了項目的高效運行劃的推進。

二、項目精細化管理

每個項目都會創造獨特的產品、服務或者成果，由于項目的獨特性，所以每一個項目會存在項目自身的主要制約因素，而對于高分四號相機的研制，由于相機研制周期短，關鍵技術攻關多，技術難度大，項目的主要制約因素就需要從范圍、進度及風險這三個方面重點分析及管理。

1.范圍管理

范圍管理的核心是界定項目的范圍，也就是要明確項目涉及的所有任務。由收集需求、范圍定義、創建WBS、范圍核實和范圍控制等幾方面構成，并在此基礎上實現項目管理，因而范圍管理是項目決策的設施基礎。

根據型號產品的責任體系表、產品技術流程及全周期策劃， 高分四號相機形成了產品研制的實現流程，再細化分解成了各個部組件的實現流程，各個部組件責任人根據組件實現流程持續跟進產品的實現過程，通過型號每周的內部計劃協調會，各個組件負責人匯報部組件的進展及下周的計劃安排和需要協調的資源，如果實際進度偏離了產品實現的進度基準，型號團隊則討論并實施進度壓縮措施，若進度壓縮措施依然無法滿足偏離量，則采用型號進度應急儲備來修改產品實現流程以保證型號能夠按照里程碑節點完成研制及交付。

相機在全周期研制階段都貫徹及實施了上述的范圍管理措施，型號內部凝聚力強，產品研制過程溝通及流轉順暢，研制工作項目明確，工作內耗減至極低，圓滿的完成了型號研制任務。

2.時間管理

項目管理的重要環節是時間管理，而由于航天產品研制的特殊性，整星的發射節點制約著相機分系統的研制時間，所以對于相機研制的項目管理來說，時間管理是最關鍵也是最重要的一環，必須要確保項目在要求的時間內順利完成。

高分四號相機的工程研制實現緊緊圍繞各類部組件設計、產品研制及試驗等任務開展，由于相機的組件較為復雜，需要占用大量的人力、設備和場地資源，不僅僅在型號內部會產生資源沖突，同時，在目前多型號并行研制的情況下，資源沖突更為嚴重，多項目資源沖突的難以預測性和突發性對進度管理影響不容忽視。

所以在相機研制過程的進度管理計劃的控制層面，型號團隊把進度管理目前放在主要關鍵路徑上，針對關鍵路徑上的計劃活動，從技術、質量、資源約束等制約因素逐項開展進度風險影響因子分析，列出影響因素，針對這些影響因素，使用專家咨詢、類推比較和經驗教訓研究等方法和工具開展定量進度風險評估，風險值越高，進度風險越大，將每項活動的工期風險值進行排序，對風險值高的計劃活動的各項影響因素制定應對措施，形成進度風險管理計劃，并且隨著項目推進，時刻對進度風險進行監控，一方面對新出現的進度風險進行化解，另一方面更新影響因子列表，調整進度風險優先級，形成新的進度風險管理計劃。

根據上述進度管理控制方法，高分四號相機通過關鍵路徑法等進度計劃工具確定了制約相機的短線計劃：可見光視頻電路的研制，并通過提前投產可見光CMOS視頻試驗板多輪測試的風險減輕策略以及趕工、快速跟進等進度壓縮的應對策略來規劃相機CMOS器件及其配套電路的風險應對措施及風險管理計劃，讓可見光視頻產品的研制及調試工作縮短了一個月的周期，從而讓高分四號正樣產品按計劃順利交付整星。

3.風險管理

項目團隊在高分四號項目立項初期已識別相機研制全周期階段的風險，要想取得型號研制成功，項目應致力于整個項目期間積極、持續的開展風險管理。在高分四號項目研制過程中，項目團隊的各個層級都有意識的積極識別并有效管理風險，制定了高分四號相機的風險接受準則，明確了項目風險管理目標及實施要求，為后續相機風險管理工作的開展提供了依據。

根據風險發生的可能性及嚴重性進行了等級劃分，從風險可能性等級和嚴重性等級兩個維度建立了風險評價指數矩陣，如下表所示：

并且按照風險綜合評級指數，型號項目風險接受準則如下：

Ⅲ類：指數20—25為高風險，落在該區域的風險不可接受，可能對型號有重大危害，應制定專題計劃，專人負責跟蹤監控；

Ⅱ類：指數5—16為中度風險，落在該區域的風險為不希望有的風險，可能對型號有危害，應積極地管理和考慮備選應對措施；

Ⅰ類：指數1—4為低風險，不經評審即可接受，對型號基本無危害，應監控管理。

在高分四號項目啟動初期，項目團隊就已將相機可見光探測器及其配套電路的研制列為相機研制階段的高風險項目。

由于為了滿足地面像元分辨率和單景觀測幅寬要求，可見光近紅外通道探測器像元規模大，可見光近紅外譜段成像的探測器選型有CCD探測器和CMOS探測器兩種方案，這兩種類型的探測器各有優缺點，采用這兩種類型探測器的相機技術途徑也存在區別，需進行探測器的選型方案風險進行評估。

在進行方案選擇時，項目組首先考慮了CCD探測器，大面陣CCD探測器在十一五預研的時候項目組已進行了關鍵技術攻關，在大面陣CCD器件高速低噪聲焦面電路和信號處理電路的研制已完成了技術積累，在預研相機系統性能測試時，器件性能表現優越。

但是，大面陣CCD探測器方案存在不具備抗飽和溢出功能、需要機械快門配合成像、積分時間不能按需調整的不足。首先，不具備抗飽和溢出功能。其次，成像時需要高精度的機械快門，機械快門的工作時間長，是單點失效環節，技術風險較大。再次，受機械快門工作方式限制，積分時間只能設置為3檔，不能按成像條件靈活調整積分時間，用戶無法獲得不同成像條件下的高信噪比圖像，所以大面陣CCD探測器方案風險發生的可能性較大，影響程度也比較嚴重，風險評估值較高。

而CMOS探測器的研制技術起步較晚，長期以來在成像性能上與CCD探測器有一定差距，近年來隨著CMOS探測器工藝的快速發展，大面陣CMOS探測器性能已與大面陣CCD探測器相差無幾，并且CMOS探測器具有1000倍的抗飽和溢出能力，避免了圖像飽和溢出影響，積分時間可按地面目標反射率設置，能夠提高成像清晰度；探測器具有全局電子快門，不需要機械快門，但是由于CMOS器件為國外進口， 為了確保該器件順利引進，國外不進行抗輻照性能等敏感指標測試，從而帶來的器件可靠性的風險無法規避。

并且CMOS探測器及其配套視頻焦面電路的研制，所內也未開展一輪完整的研制，技術風險較大，風險綜合評價也比較高，但是通過兩個方案各自風險控制措施，可以明顯看出大面陣CMOS探測器方案的風險發生可能性大大降低。上述兩種方案的風險評估結果見表2。

由上述風險評估結構得知，方案一發生風險的可能性較高，且難于控制，導致整個風險綜合評級較高，而方案二，需要對投產可見光CMOS視頻試驗板多輪測試及質量控制過程方面進行控制，可將風險綜合評級指數降低到可接受的范圍。經過比較，大面陣CMOS探測器在技術上更加適合高分四號相機分系統的應用需求，最終確定選用該方案。

對于已識別的高分四號相機可見近紅外譜段探測器方案的高度風險項目，除了制定相應的控制措施，項目組還以周報的形式對風險進行持續跟進，實時評估已識別的風險，并對風險降低后的性能和效果進行確認，關注風險發展趨勢，確保風險項目得到控制。通過以上管理措施，確保識別出的高風險項目嚴格受控，逐步將高風險降低至可接受的范圍，通過相機研制過程中監控風險，并根據風險的變化及時跟新項目管理計劃，有效的進行了過程風險控制，為項目研制成功奠定了基礎。

三、結語

綜上所述，相機型號的管理不僅涉及到研制過程的各個方面，而且包括項目前期的立項階段和運行以及項目收尾階段的工作，強調了項目生命周期全過程和全方位的管理，強調型號研制隊伍與用戶之間的溝通，強調項目的計劃管理和跟蹤，范圍管理、風險管理等。要從項目管理的角度對項目的全過程進行管理和控制，型號研制只有真正實施項目管理，并運用之相配套的、規范的質量保證體系，才能真正從根本上提高自身的管理水平和競爭力。

參考文獻：

[1]練敏隆.“高分四號”衛星凝視相機設計與驗證[J].航天返回與遙感，2016，4.

[2]馬文坡.“高分四號”衛星凝視相機技術特點[J].航天返回與遙感，2016，4.