多層級韌性計劃管理模式在氣象衛星工程全過程管理中的應用研究

0 引言

氣象衛星工程項目是我國重要的航天基礎設施建設項目。氣象衛星作為氣象核心業務的四大支柱之一，在提升氣象監測與預報能力、應對氣候變化、保障國民經濟發展和社會安全方面具有不可替代的作用。我國風云系列氣象衛星已構建完成極軌與靜止軌道衛星協同的體系架構，不僅支撐了我國氣象綜合觀測業務，還成為全球氣象衛星綜合觀測網絡的重要組成部分[1-3]。然而，氣象衛星工程具有技術復雜度高、系統集成度強、建設周期長等特點，涵蓋衛星研制、發射運行及應用服務等多個階段，任何一個環節的延誤都可能導致整個工程的滯后。因此，構建科學有效的全過程計劃管理體系，對保障工程順利實施并及時發揮應用效益具有重要意義。

在國際上，航天工程計劃管理領域的發展較為成熟。美國國家航空航天局（NASA）提出的項目管理流程（NPR7120.5E）構建了涵蓋概念研究到運營維護的全生命周期管理框架，并廣泛應用掙值管理（EVM）進行進度與成本監控[4-6]。歐洲航天局（ESA）則采用基于模型的系統工程（MBSE）方法，實現計劃管理與系統設計的深度融合[7]。在國內，航天領域已形成較為完善的型號項目管理體系[8]，載人航天工程采用三級計劃體系保障任務實施[9。例如，在“天宮一號”與“神舟八號”交會對接任務的實踐中，應用關鍵鏈理論不僅提高了進度控制精度，而且實現了多任務并行管理[10]。然而，目前業界仍缺乏針對氣象衛星工程全生命周期計劃管理的系統性研究和案例。

本研究提出了一種多層級韌性計劃管理模式。該模式以系統思維為導向，構建多層級計劃體系，以實現對氣象衛星工程任務的精細化分解與協同管理。同時，該模式通過提升計劃的動態調整與適應能力，以有效應對工程實施過程中出現的不確定性因素。該模式在氣象衛星工程全過程計劃管理中進行了有效應用，為重大工程項目管理提供了理論支撐與實踐指導。

1氣象衛星工程特點和全過程計劃管理需求

1.1氣象衛星工程特點

氣象衛星工程具有“三高兩長”的顯著特點，這些特點對工程的管理、實施和技術保障提出了極高的要求。具體特點如下：

（1）技術復雜度高。氣象衛星工程涵蓋航天技術、遙感科學、數據處理等多個前沿技術領域，各領域技術相互關聯、相互影響，形成了復雜的系統架構。任何一個環節出現問題，都可能導致整個工程進度延誤，甚至無法實現預期目標[11]

（2）系統耦合度高。氣象衛星工程是一個龐大的系統工程，包括衛星、地面、應用等多個分系統。各分系統之間需要緊密合作、高效協同，以確保衛星按時發射、穩定運行和數據有效應用。

（3）質量可靠性要求高。氣象衛星裝載了多臺套高精度遙感載荷，這些載荷性能指標極為嚴格。以風云三號氣象衛星為例，其光學載荷掃描指向精度優于 20^′′ ，輻射測量精度要求可見光通道優于 5% ，紅外通道優于0.4K，穩定性精度達到1%% 和 0.15K/a ；高光譜探測載荷的光譜分辨率高達 0.625cm^-1 。此外，衛星在軌運行需實現 7x 24h 不間斷業務運行，運行成功率達到 99% 以上。這些高標準的質量要求確保了氣象衛星能夠為全球氣象觀測提供高質量、高可靠性的數據支持。

（4）建設周期長。氣象衛星工程的建設周期通常較長，從立項論證、研制生產、發射測試到在軌運行和應用服務，整個過程可能持續數年甚至數十年。例如，風云三號首星從規劃到發射歷時14年。這一漫長的建設周期對項目的計劃管理、資源調配和風險控制提出了極高的要求，需要在長期的工程實施過程中保持技術先進性和管理連貫性。

（5）服務周期長。隨著氣象觀測需求的增長和航天工業技術的提升，氣象衛星在軌設計壽命已提升至8～10年，而其實際在軌服務壽命大多已長達10年以上。例如，風云三號C星在軌服務時間長達12年。

1.2氣象衛星工程全過程計劃管理核心需求

根據上述特點，氣象衛星工程的全過程計劃管理必須滿足以下核心需求：

（1）全生命周期精細化管控。氣象衛星工程的計劃管理需要實現從工程啟動到竣工的全流程覆蓋。計劃管理不僅要明確各階段的核心目標與邊界，還要確保不同階段任務接口的緊密銜接，避免因階段脫節而延誤進度。

（2）多層級跨系統協同。氣象衛星工程涉及多個層級和主體，通過構建多層級、多主體的計劃體系，實現各層級計劃之間的高效協同。明確各層級計劃責任主體和任務分工，提升全生命周期的質量可靠性。

（3）長周期動態適應。氣象衛星工程的建設周期長，實施過程中可能面臨技術瓶頸、資源波動、外部環境變化等不確定性因素。計劃管理需具備韌性，能夠快速識別偏差并動態調整執行方案。在保障頂層目標剛性的同時，通過韌性執行化解風險，確保工程在復雜多變的環境中穩步推進。

2 多層級韌性計劃管理模式建構

基于氣象衛星工程的“三高兩長”特點和全過程計劃管理的復雜需求，本文提出一種多層級韌性計劃管理模式。該模式通過構建層級體系、制訂分級計劃、設定里程碑圖譜、實施計劃韌性管理和監控計劃執行等關鍵環節，旨在實現對工程任務的精細化管理和動態協同，以顯著提高工程全過程計劃管理的科學性、有效性和適應性。多層級韌性計劃管理模式示意圖如圖1所示。

圖1多層級韌性計劃管理模式示意圖

2.1 多層級體系構建

本研究構建的“戰略-管理-執行”三級管理體系是多層級韌性計劃管理模式的核心架構，旨在實現對氣象衛星工程任務的分層級管理與控制。通過責任分配矩陣（RAM），進一步明確各層級成員的角色分配、責權及相關活動，確保工程任務的高效推進和精準執行。其中，戰略層是氣象衛星工程計劃管理的頂層架構，負責設定工程總體計劃，把握工程總體計劃進度；管理層是戰略層與執行層之間的橋梁，根據戰略層的指導，分解總體計劃和任務分配，協調各參與單位之間的合作與資源調配；執行層是氣象衛星工程計劃管理的基層架構，負責具體任務的實施和日常工作的管理，確保各項計劃能夠按時、按質、按量完成。通過明確的層級劃分和責權分配，確保氣象衛星工程任務的每個環節都能得到有效管理和控制。

2.2 多層級計劃制訂

根據各層級計劃要求，制訂相應分級計劃，確保計劃的科學性和可操作性。

（1）戰略層計劃。圍繞工程總體目標，制訂里程碑計劃，明確關鍵節點及各階段技術狀態，構建工程頂層進度框架，為工程整體推進提供宏觀指導和方向把控。

（2）管理層計劃。將戰略目標分解為年度/季度子計劃，運用工作分解結構（WBS）技術將工程分解為系統級任務，制訂資源配置計劃與風險預案。通過關鍵路徑法（CPM）識別關鍵任務和路徑，確定影響進度的關鍵任務。管理層計劃將戰略目標細化為階段性任務，為任務實施提供資源和風險應對保障。

（3）執行層計劃。在工程各系統內部，將計劃細化至分系統，制定周/日工作安排，明確任務責任人、交付物及驗收標準，并通過甘特圖實現可視化管理。

戰略層計劃突出宏觀性和指導性，管理層計劃強調階段性和可分解性，執行層計劃注重具體性和可操作性。通過制訂分級計劃，實現從宏觀目標到具體任務的層層分解和落實。

2.3 里程碑圖譜設定

設定里程碑圖譜，明確工程各階段的關鍵節點和目標，可為工程進度監控和評估提供依據。里程碑圖譜按照戰略層、管理層和執行層進行設定如下：

（1）戰略層里程碑。明確工程的重大決策節點、關鍵階段轉換點及重要技術驗證點。戰略層里程碑能夠把控工程整體進度，反映工程宏觀進展和整體目標實現情況。

（2）管理層里程碑。在戰略層里程碑的基礎上，進一步細化關鍵活動節點，涵蓋系統級任務啟動、重要技術評審、階段成果交付等。管理層里程碑確保階段性目標按計劃實現。

（3）執行層里程碑。針對各分系統具體任務，設定詳細計劃節點，包括任務啟動、子系統研制關鍵節點等。

里程碑圖譜是工程進度的重要標志，對里程碑節點的管理和監控，有助于及時發現工程進度中的問題，并采取針對性應對措施。

2.4 計劃韌性管理

計劃韌性管理強調計劃的動態調整與適應性。“計劃韌性”是指在面對工程實施中的各種不確定性因素時，計劃能夠保持自身結構的穩定性，并通過靈活調整機制實現目標的能力。計劃韌性管理要求計劃具備抗干擾能力、自適應調整能力和協同恢復能力，以確保在干擾因素下核心目標不受顛覆性影響。

戰略層計劃原則上不作調整，按照工程批復的建設周期實施。管理層計劃通過識別關鍵路徑，提前預判風險，在關鍵節點預設緩沖和備選方案，并在局部偏差時快速優化資源或流程。執行層則聚焦于任務的實際執行和現場管控，通過精細化調度和可視化工具進行動態調整。計劃韌性管理策略見表1。

各層級計劃聯動，可建立高效溝通的協調機制，及時共享工程進展中的信息和問題，共同應對各種變化，確保局部調整不引發系統性問題，從而保障工程整體進度可控。

表1計劃韌性管理策略

2.5 計劃執行監控

本研究建立完善的計劃執行監控機制，對工程計劃的執行情況進行實時監控和評估。基于多層級計劃和里程碑圖譜，各層級責任人定期向項目辦公室匯報計劃進度執行情況。項目辦公室設定各層級計劃執行監督人，通過進度監督檢查，及時發現計劃執行過程中的問題，并采取相應措施糾正和改進。同時，定期召開工程協調會，各方同步進度信息，確保工程整體推進的協調性和一致性。

3在氣象衛星工程中的應用 -以風云三號某批次氣象衛星工程為例

風云三號氣象衛星是我國第二代極軌氣象衛星，目前已成功發射7顆衛星，使我國成為世界上唯一獨立運行太陽同步上午、下午、晨昏軌道和傾斜軌道民用氣象衛星的國家[12]。風云三號某批次氣象衛星工程包含若干顆衛星，其中每顆衛星的研制、發射、運行、應用均構成一個完整的工程，涉及多個系統和子系統。因此，該工程本質上是一個大型項目群。風云三號某批次氣象衛星工程在全過程管理中采用了多層級韌性計劃管理模式，有效確保了工程按計劃推進，衛星如期發射。

3.1 多層級體系

風云三號某批次氣象衛星工程建立了“戰略-管理-執行”多層級體系。戰略層由風云氣象衛星工程“兩總一首席”組成，即工程總指揮、總設計師和首席科學家。同時，成立氣象衛星工程管理辦公室，支撐“兩總一首席”工作，制訂衛星工程總體計劃并監督計劃執行。該辦公室還發揮承上啟下的作用，連接戰略層和管理層，確保戰略層計劃與管理層計劃有效銜接。

風云三號某批次氣象衛星工程的管理層由衛星系統、地面系統、應用系統等各一級系統的總指揮、總設計師，以及各一級系統的項目辦公室（工程管理部門）組成。一級系統的“兩總”負責本系統工程計劃的把關，項目辦公室（工程管理部門）則依據工作分解結構（WBS）將本系統工程任務進行分解，制訂計劃并組織實施。

執行層是各一級系統內部的具體分系統。各分系統制訂各自的生產研制計劃，并按計劃開展工程建設。風云三號某批次氣象衛星工程多層級體系架構示意圖如圖2所示。

3風云三號某批次氣象衛星工程地面應用系統項目責任分配矩陣注：R表示負責；A表示批準；S表示支持；I表示知悉；C表示咨詢。

3.2 多層級計劃

根據多層級體系，風云三號某批次氣象衛星工程通過逐層分解目標與任務，分級制訂各級計劃，實現從宏觀框架到具體操作的全鏈條覆蓋，確保各層級計劃既具備前瞻性，又滿足可執行性。

戰略層計劃是風云三號某批次氣象衛星工程的頂層框架和里程碑導向，確立了工程總體計劃目標和關鍵節點，為全流程管理提供了宏觀指導。戰略層計劃內容包括：工程的起始和結束時間，衛星發射、在軌交付等關鍵節點的時間安排。定義各階段技術狀態基線（如衛星使用要求確定、設計方案評審等），確保技術路線的穩定性與可追溯性。

管理層計劃是風云三號某批次氣象衛星工程各一級系統在戰略層計劃框架下制訂的本系統計劃。其內容包括：年度/季度子計劃（如將衛星系統管理層計劃細化為“第一年完成衛星平臺初樣設計與載荷正樣研制”“第二年完成整星集成測試與發射場準備”等）。通過關鍵路徑法（CPM）識別影響本系統工程進度的關鍵任務（如某遙感載荷研制），并制定關鍵任務風險預案。

在工作分解結構（WBS）的基礎上，工程任務的責任落實到具體個人，確保每一項任務都有明確的責任主體。風云三號某批次氣象衛星工程地面應用系統項目責任分配矩陣（RAM）如圖3所示。

執行層計劃在各一級系統內部，將任務進一步分解至分系統層級。例如，地面系統定制軟件采購項目進一步細分為數據接收分系統、運行控制分系統、數據預處理分系統等業務軟件研制任務。明確每項任務的責任人、評審/驗收標準與時間節點、交付物等。風云三號某批次氣象衛星工程多層級計劃示意圖如圖4所示。

圖4風云三號某批次氣象衛星工程多層級計劃示意圖（截圖）

3.3 里程碑圖譜

風云三號某批次氣象衛星工程的里程碑圖譜是在各層級計劃的基礎上，通過識別各層級工程任務的關鍵里程碑，繪制而成的項目群里程碑地圖。該圖譜以可視化的方式明確各階段的關鍵節點，實現“掛圖作戰”，從而對工程進度進行全鏈條監控與動態協同。風云三號某批次氣象衛星工程里程碑圖譜示意圖如圖5所示。

該里程碑圖譜構建了風云三號某批次氣象衛星工程多層級計劃的“雙向”協同機制，分別為縱向穿透和橫向聯動。前者為：戰略層“發射”節點 $$ 管理層衛星系統“發射場測試” + 地面系統“放行測試” $$ 執行層“發射前狀態檢查”；后者為：通過里程碑關聯矩陣識別跨系統依賴關系，如地面系統“星地對接試驗”須以衛星系統“數傳分系統具備條件”作為前置條件。

當某里程碑出現偏差（如某遙感載荷定標試驗延遲），通過圖譜能夠快速定位受影響的上下游節點（如整星聯試、地面數據處理流程驗證），并觸發管理層的風險預案（如調配備用測試設備、增加試驗班次）。

3.4 計劃韌性管理

風云三號某批次衛星氣象工程通過建立動態調整機制與風險緩沖體系，確保計劃在面對技術迭代、資源波動等不確定性因素時保持韌性，實現“剛性目標韌性執行”。

例如，在風云三號某批次氣象衛星研制過程中，某遙感儀器因新型探測器技術難度超出預期，載荷和整星研制進度滯后。執行層載荷研制單位和管理層衛星總體采取多種措施優化研制流程，動態調整研制計劃，具體如下：

（1）執行層載荷研制方面措施。一是通過增加探測器組件結構的位置監測，優化精密裝配設備，減少常溫光校中的探測器預置工作時間；二是在載荷整機集成和測試時，充分利用鑒定件和調試件系統并行開展工作，從而縮短研制時間；三是通過優化定標試驗方法，提高定標試驗效率，即采用4套設備并行開展定標試驗，將定標試驗時間從120天縮短至25天，大幅縮短試驗時間。

圖5風云三號某批次氣象衛星工程里程碑圖譜示意圖

（2）管理層衛星總體方面措施。一是衛星系統總體重新排定整星聯試計劃，將載荷裝星后的測試流程從“串行”調整為“部分并行”，為該載荷正樣產品研制保證必需時間；二是載荷初樣產品代替正樣產品參加整星測試和試驗，提前釋放正樣產品研制風險，避免正常產品技術狀態反復，同時為正樣產品研制爭取時間；三是嚴格管控技術狀態，確保載荷初正樣產品與整星接口狀態一致。

經戰略層評估確認后，通過管理層和執行層的措施調整，可有效彌補延遲，確保衛星發射里程碑。同時，管理層將該載荷納入特級風險監控清單，定期匯報進展。最終，該載荷交付時間僅延遲一周，且在緩沖期內得以消化，衛星按計劃時間出廠，發射節點未受影響。

3.5 計劃執行監控

為保障多層級計劃的精準落地，風云三號某批次氣象衛星工程構建了全鏈條正反向監控體系，通過正向執行追蹤與反向偏差預警的“雙向”工作機制，實現了進度管控的動態響應。具體實施路徑如下：

（1）駐場監督與分級評審機制。用戶代表對衛星及遙感載荷研制實施全過程駐場監督。針對不同等級的研制節點（如關鍵技術評審、重要測試試驗等），安排對應層級的專家團隊參與評審。通過技術狀態核查與進度比對，一旦發現執行偏差，立即啟動分級反饋流程，確保問題同步至管理層或決策層。

（2）里程碑責任矩陣監控。基于里程碑圖譜，明確各任務的責任主體與監督主體，以“掛圖作戰”模式對照計劃節點開展進度追蹤，實現從執行層到戰略層的全鏈條可視化管理。

（3）跨層級協同調度會議。定期召開總指揮協調會、一級系統“兩總”會等會議，檢查工程整體進展與系統間任務銜接。各一級系統按月向工程管理辦公室報送研制進展報告，工程管理辦公室結合里程碑圖譜進行偏差分析，對進度偏離的任務發出預警，并聯動相關方制定糾偏方案。

3.6 實施效果

通過多層級韌性計劃體系的協同運作，風云三號某批次氣象衛星工程各項工作得以按計劃順利推進，進度偏差控制在 ±5% 以內，從而有效保障了氣象衛星的按計劃發射。

4結語

本研究構建了一種多層級韌性計劃管理模式，針對氣象衛星工程“三高兩長”特點，通過構建“戰略-管理-執行”三級管理體系、分級計劃分解、里程碑圖譜協同及動態韌性機制，實現了從宏觀目標到微觀執行的全鏈條精細化管控。風云三號某批次氣象衛星工程的應用實踐表明，該模式保障了工程進度可控，驗證了其在復雜航天工程中的有效性。

面對航天工程管理向數字化轉型的趨勢，下一步研究可從智能化技術融合和數字化工具體系構建等方面進行深化拓展。在智能化方面，探索人工智能技術在計劃管理中的深度應用，基于機器學習算法構建進度預測模型，通過歷史數據挖掘識別潛在風險點；研發智能調度算法優化資源配置，實現人力、設備、技術等要素的動態平衡。在數字化方面，基于大數據、云計算與區塊鏈技術，開發涵蓋計劃編制、執行監控、風險預警的全流程數字化管理平臺，實現多主體、多系統間的實時數據交互與協同決策，為氣象衛星工程的高質量發展提供數智化支撐。

參考文獻

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收稿日期：2025-07-11

作者簡介：

關敏（通信作者）（1978—），女，副研究員，研究方向：氣象衛星工程管理及社會經濟效益評估。

謝利子（1982—），男，博士，正高級工程師，研究方向：氣象衛星工程資源調度管理。

陳長春（1980—），男，博士，高級工程師，研究方向：衛星總體設計。