應用要素分析方法的衛星通用產品研制管理模式探索

王威 畢大為 王鳳春 許曉冬

(中國空間技術研究院通信衛星事業部，北京 100094)

目前，航天產業化能力正面臨著市場競爭日趨激烈與衛星研制周期短、任務重并存的多重考驗，正處于從試驗應用型向業務服務型、從單星向多星及星座組批生產模式的關鍵轉型期[1]。這要求衛星及其產品配套研制必須加快推進設計實現統一化，接口控制標準化，系統匹配簡單化，產品實現通用化。同時，面向未來，宇航“智”造[2]的新理念也要求衛星產品實現“硬件標準選用、軟件定義功能”，對衛星通用產品研制模式提出了新要求。因此，面向管理體系和流程，應加快探索推進衛星通用產品研制模式轉型，提升航天產業的核心競爭力。

本文的通用產品，特指能滿足多任務選用需求、經系列化設計的通用單機產品[3]。美國和歐洲的主流衛星制造商，在產業化、規模化發展進程受到嚴重制約時，都轉向通用產品訂單式采購研制模式[4-8]，為用戶提供商用現貨產品選用、采購的總體方案和實施途徑，快速研制出滿足用戶需求的宇航系統產品，進而實現產業化發展。這種模式面向全球各主流宇航產品供應商，對商用現貨式產品進行直接訂單采購，具有通用化程度高、效率高、可靠性高、成熟度高的優點。中國通用產品的范圍和成熟度與全球成熟商用現貨式產品均有不少差距，且受種種禁運和采購限制等因素影響，無法直接采用此模式。另外，目前通用產品研制面臨如下管理難題：①各顆衛星對通用產品的選用需求不歸一，產品技術狀態控制難度大。②組批采購模式不規范，責任分工不明確。③產品研制單位投產規劃和生產過程產品保證能力不足。④產品元器件選用管理不統一，對關鍵器件依賴程度大。⑤通用產品強制檢驗及交付管理界面不清，標準不統一。這就需要在加強產品選用的自主可控的同時，整合并深入挖掘中國航天現有產品研制能力，加強通用產品全過程控制，提升通用產品通用化水平，建立具有中國產業鏈特色的衛星通用產品研制管理模式。

本文從系統工程角度出發，以中國當前衛星通用產品研制模式的薄弱環節和管理難點入手，應用要素分析方法[9]，通過國內通用產品研制模式分析，提出衛星通用產品研制管理模式，并系統分析了其在通信衛星組批生產實踐中應用的優勢，可為新時期下中國航天產業能力滿足星座組批生產和宇航“智”造等需求提供參考。

1 衛星通用產品研制管理模式

系統工程要求使用者既站在系統全局的角度分析處理暴露的問題，又關注對全過程的把握，關注各方面要素的協調與配合[9]。要素分析方法是把復雜問題的影響變量簡化為少數幾個能夠反映出事物內在聯系的固有的決定事物本質特征的因素的一種定性的系統分析方法[9-10]。為更好地適應中國航天產業能力深入發展的需要，結合系統工程理論和要素分析方法，參考中國航天產品開發“V”字型模型[10]，針對通用產品研制全過程中訂單式采購、生產及驗收等各環節提煉出的核心要素，明確控制方法，提出衛星通用產品研制管理模式及其工作流程(見圖1及圖2)。該模式是基于通用產品研制的全過程控制，在促使通用產品研制單位產業能力和生產過程保證能力提升的同時，加強對衛星任務的支撐保障力度，并隨著通用產品范圍的擴大和成熟度的提升逐漸拓展應用范圍。

衛星通用產品研制管理模式，是以通用產品研制全過程技術狀態控制為核心，在一定的資源、時間和成本約束條件下，系統分析提煉出衛星通用產品技術狀態控制管理方法、訂單需求統籌管理方法、組批投產及生產過程控制管理方法和交付及接收管理方法等要素特點及其管理實現難點，針對性地解決通用產品產業化發展不足、組織級控制強度不夠等難題，實現產業能力的整合提高和效益提升。

圖1 通用產品研制管理模式Fig.1 Development management mode of universal products

圖2 通用產品研制管理工作流程

1.1 衛星通用產品技術狀態控制管理方法

技術狀態控制是通用產品研制管理模式的核心。如何在通用產品生產實踐中實現有效的技術狀態控制，是管理模式貫穿始終的難點。在目前的技術狀態控制模式下，衛星研制以項目團隊為主體開展，缺乏統一明確的通用產品技術狀態控制責任體系。衛星項目總體在產品狀態更改上有較高的權利，各項目自主推動設計改進，提高可靠性、安全性，以及產品升級等因素，造成通用產品易分散發展出若干子型，通用產品技術狀態控制在實踐中易流于形式，難以實現批量化、產業化生產。各衛星項目辦公室作為產品的最終用戶，憑借系統工程集成能力，在主導產品開發的同時也制約著產品的狀態歸一和成熟度提升。

航天產品技術狀態更改需遵循“論證充分、各方認可、試驗驗證、審批完備、落實到位”五項原則[11]。技術狀態管理保證系統研制的循序漸進，設計和產品對要求的可跟蹤性，以及產品與相關文件的一致性[12]。以此為基礎，本文管理模式中解決現有技術控制能力不足的途徑，是運用高級別行政組織的權威性和嚴肅性約束衛星項目的更改權，從而保持技術狀態的相對穩定，防止通用產品子型的無序衍生。

圖3為本文管理模式下的技術狀態更改控制流程。與原有控制流程相比，強調更改論證必須經由總體單位及其以上組織的正式評審通過，如不符合各方對通用產品升級換代的統一需求，申請將被駁回。由于通用產品涉及范圍廣，因此強調更改及落實信息必須發布給所有相關方，做到技術狀態信息實時同步、閉環可控。

注：1類更改指不涉及實物的更改；2類、3類更改指涉及實物接口的各類更改。

圖3 通用產品技術狀態更改控制流程

Fig.3 Flow of configuration change control for universal products

1.2 衛星通用產品訂單需求統籌管理方法

需求統籌管理方法是通用產品研制管理模式的起點。原有模式下，除引進產品外，衛星選用單機產品缺乏統一的標準，沒有有效的責任分工來統一規劃通用產品的組批采購需求，衛星項目辦公室與單機研制單位在需求統籌中經常處于互相博弈的狀態，無法實現通用產品研制單位產品管理的獨立性，不利于形成采購需求的動態管控和滾動更新管理方法。

針對上述管理難點，本文首先從采購、生產和驗收3個環節明確責任體系(如圖4所示)，強調總體單位及其上級單位的責任，衛星項目辦公室不在責任體系序列中出現，管理責任由總體單位承擔，形成行政組織機關單位、總體單位/分系統單位和通用產品承制研制廠所三方權責制衡模式。行政組織機關單位指能管轄衛星項目辦公室的上級行政部門，可為總體單位或其上級，主要負責采購環節；總體單位/分系統單位主要負責驗收環節；通用產品承制研制廠所主要負責生產環節。這樣能發揮組織級的統一管控能力，提高模式運行效率和權威。

圖4 采購、生產和驗收的組織機構Fig.4 Organization for order purchase，production and acceptance

在采購環節，由行政組織機關的生產管理和市場管理等部門負責周期性匯總各衛星項目的通用產品訂單(含生產計劃、物資備料計劃、相關部組件采購計劃等)和交付計劃，組織對衛星的選用需求進行審查把關，經對時間、經費等協調及統籌規劃后，突破一個項目簽一份承制研制合同的模式，以組批采購訂單簽署確認的形式固化需求，約束生產及驗收環節。

1.3 衛星通用產品組批投產及生產過程管理方法

組批投產及生產過程管理方法是通用產品研制管理模式的基礎。在目前模式下，還是以衛星項目牽引單機研制為主，部分產品研制單位自主規劃發展程度不足，缺乏獨立于項目實行組批生產的能力。近年來，單機研制單位在生產階段暴露了極性控制不到位、零部件混批應用等種種問題，反映了生產階段過程控制能力的不足。另外，在生產階段，部分元器件，尤其是關鍵元器件停產、禁運，嚴重影響通用產品技術狀態控制及組批生產，制約著產品規模化生產。

通用產品組批投產及生產過程管理方法的核心思想，是以流水生產的概念構建關鍵部組件的批次均衡生產模式，以適度余量建立可供生產線形成商用現貨能力的常備物資自主可控管理方法，通過運用要素分析方法嚴格生產過程的人員、設備、物料、工藝、生產環境、測試狀態等要素在生產前及生產過程中的檢查和管控，實現組批訂單周期內的批次均衡投產，同時積極引入數字化支撐技術，實現各要素資源的優化配置，合理平穩組織生產。

1.4 衛星通用產品交付及接收管理方法

通用產品交付及接收管理方法是通用產品研制管理模式最終實現的關鍵。目前，在部分通用產品研制過程中，一旦明確產品最終歸屬，就由衛星項目辦公室接管，驗收測試和生產過程控制等均由衛星項目團隊負責，形成同一類產品面對不同衛星項目辦公室分工界面不統一，易造成責任不清、標準不統一、產品研制單位無從應對的局面。

在需求統籌管理方法中，重點明確各級各方組織級的責任分工，而交付及接收管理方法重點解決總體/分系統單位與衛星項目辦公室在強制檢驗實施及驗收交付等環節的分工界面問題。交付及接收管理方法的實現途徑是，在強制檢驗要求統一的前提下，將通用產品強制檢驗的主體責任從衛星項目辦公室轉移到總體/分系統單位，同時做好強制檢驗相關記錄的可追溯性管理。總體/分系統單位作為驗收活動的統一責任主體，負責組建驗收組來組織驗收活動，開展驗收過程中不符合項的處理和拒收管理，作出拒收、返工或接收等結論，并負責組織產品入庫。

2 在通信衛星通用產品研制中的應用

中國通信衛星系列成熟度高[13]，具備推動單機組批生產、探索研制模式轉型的條件。以民商用通信衛星研制為例，論述本文提出的通用產品研制管理模式應用。針對模式中應用要素分析方法分析出的技術狀態控制管理、訂單需求統籌管理、組批投產及生產過程管理、產品交付及接收管理等要素分別進行論述。

(1)技術狀態控制管理。首先明確技術狀態更改審批層級，制定通用產品技術狀態更改控制管理辦法，建立以單位負責人為主任，各級技術負責人參與的技術狀態控制委員會，負責審查確認通用產品在全周期中涉及的技術狀態更改事項。在研制過程中，通用產品元器件嚴格遵循自主可控的基本原則，主選國產和成熟元器件，并按此原則建立并維護可選元器件清單，原則上不選用清單外的元器件產品。在通用產品狀態確定后嚴控元器件變化，元器件存在停產、禁運、國產化替代等因素引起元器件選用變更時，按通用產品技術狀態更改控制管理方法執行。

(2)訂單需求統籌管理。行政機關生產及市場主管部門根據國內外市場開拓情況，統籌管理衛星任務預示和衛星項目對通用產品選用的結果，與用戶簽訂“通信衛星組批采購框架協議”，提前啟動元器件采購、國產單機的組批訂單發布。生產管理部門應用通用產品研制管理模式，進行組批采購、流水生產、分星交付、滾動備份[13]，牽頭管控相關方各類臨時確認環節，組織與衛星研制計劃的銜接匹配，嚴格避免衛星項目辦公室影響生產流程，建立統一的通用產品生產計劃，并實時對各相關衛星項目發布，以保證通用產品的均衡生產。

(3)組批投產及生產過程管理。通用產品承制研制廠所以采購訂單為基礎開始組織生產，按照頂層的批生產管理辦法，結合通用單機手冊，根據通用產品具體的訂單需求、物資訂貨周期及存儲周期等因素綜合分析，開展元器件、原材料的滾動儲備，以適度余量建立可供生產線形成商用現貨能力的常備物資管理方法，結合數字化生產手段，組織通用產品研制廠所開展組批生產和交付，以達到資源節約、削峰填谷的目的。同時，小批量研制提前進入生產，提前驗證組批生產模式。通用產品研制廠所按照“提前開展產品研制、生產兩套單機、配套三套元器件”[13]的批生產實施策略，進行流水生產；針對長周期通用產品(主承力結構、貯存設備、引進產品等)，提前開展生產規劃統籌，以縮短通信衛星研制周期。同時，以生產單位為主，聯合總體/分系統單位，尤其關注生產中人員、設備、物料、工藝、生產環境、測試狀態等各要素的管控，加強通用產品生產準備狀態檢查，針對有重大技術狀態變更的通用產品，從生產開始抓起，加強生產全過程管控，確保生產平穩，質量可控。

(4)交付及接收管理。強制檢驗和驗收，以對應產品的分系統總體部門為主開展，以通用產品強制檢驗、驗收要求為準，實現組織級強制檢驗和驗收。同時，不合格項目提交總體單位及其上級單位進行審批。通過交付驗收程序統一，依據采購合同等文件執行交付驗收。目前，由于產品直接用戶仍為項目辦公室，在模式實踐的過渡期中仍以項目辦公室為主組織各產品的驗收工作，后續將瞄準統一驗收交付的目標，繼續完善規章體系，完成產品化產品與多樣化用戶需求的銜接。

采用本文研制模式研制的多批次衛星通用產品，已成功應用于玻利維亞衛星等多顆民商用通信衛星。其主要優勢為：①批產產品質量穩定，在減少研制風險的同時，縮短了平臺研制周期，減輕了衛星項目辦公室的壓力，實現了組批生產和滾動備份及不同衛星間的產品互換，有力保證了任務的順利進行；②實現了元器件提前配套、引進部件提前儲備、長周期產品提前投產，降低了停產、缺貨、禁運等風險影響，提高了效率；③實施批生產后，通用產品生產更加均衡，有效緩解了研制單位的資源沖突，同時保證了單機生產的質量。

3 結束語

由于航天工程的特殊性，衛星產品始終面臨小子樣研制條件下高性能、高可靠、高質量的要求[1]。面對中國航天在諸多限制下形成的對產品自主可控的需求，本文提出了衛星通用產品研制模式，結合工程實踐經驗給出了研制過程中管理難點的解決方案和實施途徑，具有很好的推廣應用價值，可為進一步研究航天產品工程理論提供參考。

參考文獻(References)

[1] 袁家軍.航天產品工程[M].北京：中國宇航出版社，2011

Yuan Jiajun. Spacecraft product engineering [M]. Beijing： China Astronautics Press, 2011 (in Chinese)

[2] 伍軒.宇航智造：航天研制模式轉型的助推器[N].中國航天報，2017-12-27(1)

Wu Xuan. Aerospace intelligence: a booster for the transformation of space development mode [N]. China Space News，2017-12-27(1) (in Chinese)

[3] 楊世東，黨欣，徐翠平，等.宇航通用產品標準化工作探討[J].航天標準化，2014(4):1-5,10

Yang Shidong， Dang Xin， Xu Cuiping， et al. Discussion on standardization of universal products for aerospace [J]. Aerospace Standardization， 2014(4): 1-5, 10 (in Chinese)

[4] ESD Partners. European space directory [M].26th ed. Paris: Endoresd by Eurospace, 2011

[5] RSDO. Mission requirements forms [EB/OL]. [2018-04-30]. http://rsdo.gsfc.nasa.gov/Missionrequriementsform,html

[6] 王衛東，周海京，杜剛，等.優化系統工程模型轉變型號研制管理模式(上)[J].航天工業管理，2009(7):19-22

Wang Weidong， Zhou Haijing， Du Gang， et al. Transforming the management pattern of space program development by optimizing the model of system engineering (1) [J]. Aerospace Industry Management， 2009(7): 19-22 (in Chinese)

[7] 王衛東，周海京，杜剛，等.優化系統工程模型轉變型號研制管理模式(下)[J].航天工業管理，2009(8):5-8

Wang Weidong， Zhou Haijing， Du Gang， et al. Transforming the management pattern of space program development by optimizing the model of system engineering (2) [J]. Aerospace Industry Management， 2009(8):5-8 (in Chinese)

[8] 王喜奎，朱放.美國衛星公用平臺采辦模式研究[J].航天器工程，2014,23(1):130-135

Wang Xikui， Zhu Fang. Research of acquisition mode for satellite multi-mission platform in USA [J]. Spacecraft Engineering ，2014, 23(1): 130-135 (in Chinese)

[9] 余后滿，郝文宇，袁俊剛，等.衛星系統工程技術發展思路[J].航天器工程，2009，18(1):1-7

Yu Houman， Hao Wenyu， Yuan Jungang， et al. Deve￣lopment schemes of spacecraft system engineering techniques [J]. Spacecraft Engineering， 2009， 18(1): 1-7 (in Chinese)

[10] 袁家軍.航天產品成熟度研究[J].航天器工程，2011，20(1): 1-7

Yuan Jiajun. Study of aerospace product maturity [J]. Spacecraft Engineering，2011， 20(1): 1-7 (in Chinese)

[11] 周志成.通信衛星工程[M].北京：中國宇航出版社，2014

Zhou Zhicheng. Telecommunication satellite enginee￣ring [M]. Beijing： China Astronautics Press, 2014 (in Chinese)

[12] 郭寶柱.技術狀態管理——對基線更改的控制[J].航天器工程，2014，23(5):1-5

Guo Baozhu. Configuration management: control over baseline changes [J]. Spacecraft Engineering，2014， 23(5): 1-5 (in Chinese)

[13] 周佐新，楊軍，蔣小勇，等.基于衛星公用平臺批產的型號研制模式研究[J].航天工業管理，2012(4):8-13

Zhou Zuoxin， Yang Jun， Jiang Xiaoyong， et al. Study on production mode of batch production based on multi-mission platform [J]. Aerospace Industry Mana￣gement， 2012(4): 8-13 (in Chinese)