航天型号总体能力提升的研究与实践

◎中国空间技术研究院通信卫星事业部 杨军 李源 蒋小勇

航天型号总体能力提升的研究与实践

◎中国空间技术研究院通信卫星事业部 杨军 李源 蒋小勇

当前，我国大力实施创新驱动发展及加快军民融合战略，实施“一带一路”、“天地一体化信息体系”建设对航天装备与空间技术发展提出了更为迫切的要求，为通信卫星及卫星通信事业发展提供了新的机遇与广阔空间，但与此同时，宇航市场面临的国内外竞争也更趋激烈。因此，需要大力提升总体能力与系统研制能力，从而提升市场竞争力。

总体能力是航天型号研制总体单位的核心竞争力，是保证型号任务圆满完成的关键。针对中国航天科技集团公司提出的持续提升完成型号任务总体能力的要求，中国空间技术研究院提出了“型号任务完成与能力提升并重”的发展原则，通信卫星事业部作为我国通信卫星业务的责任主体和业务总体单位，高度重视总体能力提升工作，近年来在技术与产品创新、研制流程优化、数字化与信息化融合、知识经验沉淀、项目管理等方面做了大量工作，总体能力显著增强，为型号任务的圆满完成提供了有力支持，促进了通信卫星领域业务的发展与技术进步。

一、总体能力的内涵及模型分析

总体能力是航天器系统研发—系统设计—系统集成与验证—在轨管理与服务过程中的系统抓总能力，通过系统规划、论证、设计、制造、试验和使用等过程，开发出满足型号全寿命周期使用要求、综合性能最优的系统能力。

围绕型号从系统论证到设计、实现“V”字型系统工程的过程，总体能力主要体现在型号的系统创新、系统设计、系统集成与验证、系统在轨管理及项目管理等方面，这是总体能力的核心体现。从提升能力支撑角度，可将总体能力分为总体队伍、总体技术、系统级产品、方法工具及标准规范、专业实验室、体制机制，这是总体能力提升的基础支撑和重要抓手。完成任务对总体能力的核心要素提出了需求，提升核心要素的需求促进和带动了基础要素的全面发展;提升能力对总体能力的基础要素提出了要求，基础要素的发展全面支撑总体能力的有效提升。通信卫星总体能力提升的模型如图1所示。

1．核心要素分析

系统创新与引领能力是总体能力的前端，是总体能力的发展动力，主要是能够基于国家任务及用户现实或潜在市场需求前瞻性地开展空间体系及系统概念研究，平台、有效载荷及系统方案研发与论证，牵引平台和有效载荷新技术及新产品发展，并引领用户需求。

系统设计与仿真能力是指在任务需求分析基础上，采用系统工程方法组织卫星平台各分系统和有效载荷分系统协同开展系统方案设计，实现系统方案最优的能力。

系统集成与验证能力是指按照研制流程和规范要求，将单机、分系统设备集成为完整的卫星系统，并通过全面充分的测试和试验实现功能、性能、寿命和可靠性满足用户要求的能力。

图1 总体能力提升模型

系统在轨运行管理能力是指卫星完成发射入轨及在轨测试后，在地面测控站支持下根据设计目标和用户要求对卫星进行日常管理，确保卫星在轨稳定运行的能力。

系统项目管理能力是指按照工程发展规律，组织协调系统、分系统、单机承制单位在规定的质量、进度及成本等约束下，实现系统整体最优的能力。

2．基础要素分析

总体技术是开展系统创新，承担型号研制任务的前提和主要依托，包括总体共性技术、总体性质的专业技术、有效载荷总体技术。系统级产品是总体能力的物化体现，公用平台的性能、产能是总体的核心能力。

总体队伍是按照型号系统工程规律组织的、满足一定数量和能力素质要求并整体发挥作用的科技人员集合，是系统抓总研制的主体力量，是总体能力的重要保障和基础，包括技术和项目管理队伍。

系统方法工具是指型号研制中所采取的设计、分析、验证方法和软件工具。

标准规范体系是保证系统工程技术持续发展的主要技术要素，也是完善系统工程专业技术体系、系统工程设计与验证工具方法体系的基础支撑。

实验室基础是总体能力的重要支撑，全面服务系统创新、技术攻关及试验验证等工作。

体制机制是总体能力运行和提升的组织环境和制度保障。

二、总体能力发展现状

通信卫星总体能力的发展坚持以需求和目标为导向，在满足型号任务需求的同时，积极谋划未来发展，大力开展总体能力建设工作，全面促进总体能力的提升，为完成各项科研生产任务提供有力支撑。

1．领域规划与系统研发能力不断增强

积极牵引或参与国家、各级用户的重大专项规划，进一步巩固在卫星通信、数据中继领域的传统优势，超大型卫星平台、全电推进卫星平台研制取得重大进展，达到国际同类卫星平台的能力，同时向宽带、激光、移动通信等新专业领域大力推进。

2．总体设计及系统集成验证能力显著提升

通过完成新型号、新平台的系统设计，具备了对大型复杂型号的多学科优化设计能力;依托总体协同设计仿真平台，打通上下游环节，实现型号的协同设计和三维下厂;注重知识沉淀，编制了通信卫星总体设计与分析系列手册，总体设计能力稳步提升。

用三维模型代替传统的纸质图纸，实现了型号三维数字化总装模式;依托系统验证平台，提升了型号系统联试验证能力和抓总能力;通过全面应用一体化集成测试模式，提升了测试效率和工作质量;健全了试验验证工作手册，确保研制验证的全面性和有效性。

3．在轨管理与服务能力增强

随着在轨卫星数量的持续增加，成立了专门的管理部门，实现了在轨卫星管理专业化;建成在轨管理远程技术中心，为国际商业卫星用户提供实时技术保障服务，确保在轨卫星稳定运行，用户满意度逐年提升。

4．项目管理运行持续规范

建立了通信卫星科研生产综合管理与项目管理体系，按照项目管理的九大要素开展型号管理工作，健全了策划、执行、闭环管理及考核机制，强化了对风险的识别与管控，确保了型号任务顺利完成。

三、进一步提升总体能力的思考

实施创新驱动工程，面向航天工程大系统有关技术，解决体系整体的配置优化，协助用户、工程大总体解决协调、优化问题，提升体系的效能。同时，健全面向工程应用的产品创新研制模式，建设“系统集成，协同创新”的新型创新体系，面向用户提供天地一体化更优系统解决及应用方案，提升领域牵引及创新引领能力。

1．深化数字化研制

深入推进型号数字化应用，结合后续任务发展需求深化基于模型定义(MBD)的技术应用，进一步提升系统总体及专业总体的协同设计能力。深入开展电推进仿真与验证能力、动力学集成仿真与验证能力建设，提升系统级多专业分析仿真和演示验证能力;深入开展智能综合测试系统建设，开展数字化虚拟测试试验，提升系统级数字化仿真验证能力，使通信卫星研制水平迈上新台阶。

2．加速新平台开发

卫星平台能力是卫星总体单位的核心竞争力，加速开展平台关键技术研究工作，提高卫星平台承载能力，掌握和应用空间环境效应分析与验证能力、空间环境效应防护能力、平台力学环境设计与验证能力，提高系统和平台设计水平，进一步完善平台型谱，打造东方红系列卫星品牌，使我国通信卫星平台能力达到国际先进水平。

3．完善项目管理体制机制

随着通信卫星型号任务的快速增长，多型号并举、高密度发射成为新常态，传统的型号项目管理模式已不能适应新形势的需要，应建立适用于不同类型型号的差异化项目管理模式，形成适应产业化需求的管理机制;借鉴国外先进宇航公司流水作业线模式，构建工业化测试生产线，做到制造、集成与测试全过程标准化、专业化及信息化，推进产业化转型。

4．推动数字化与信息化深度融合

结合“中国制造2025”总体规划，根据通信卫星发展需求，围绕提升研制效率和产品效益的目标制定通信卫星制造实施方案，开展流程再造，建立不同类型卫星的差异化研制流程;加强信息化与先进制造技术、管理技术的融合，构建企业级工程数字化研制平台与管理信息平台，实现信息化管理与数字化研制融合，全面提高通信卫星智能制造能力和市场响应能力，推动通信卫星产业化转型升级。

为满足通信卫星后续发展要求，进一步提升通信卫星的系统抓总能力及国内外市场竞争力，需深入研究未来任务发展形势和总体能力提升的迫切需求，对标国内外先进宇航公司的能力水平，中国空间技术研究院通信卫星事业部将针对当前存在的薄弱环节，统筹策划、超前部署，全力推动通信卫星总体能力提升工作，助推通信卫星快速发展，为成为国际一流通信卫星产品供应商和综合服务提供商、推进航天强国建设作出贡献。◀