航天型號元器件自主可控工作的實(shí)踐與思考

◎上海航天技術(shù)研究院 肖鳳娟 趙艷濤

由于我國電子元器件工業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱，航天型號使用的核心元器件和高端通用芯片長期依靠進(jìn)口，但某些西方發(fā)達(dá)國家經(jīng)常采取禁運(yùn)等方式遏制我國在航天領(lǐng)域的發(fā)展。為此，國家有關(guān)部門相繼制定了一些管理辦法，旨在推動(dòng)元器件自主發(fā)展，促使航天型號元器件實(shí)現(xiàn)自主可控。為盡早擺脫航天型號元器件長期受制于人的被動(dòng)局面，上海航天技術(shù)研究院結(jié)合型號研制，對提高元器件的自主可控工作進(jìn)行了一些嘗試，并取得了一些有益的效果。

一、元器件自主可控工作的實(shí)施

上海航天技術(shù)研究院下屬多個(gè)總體研究所、專業(yè)技術(shù)研究所和技術(shù)基礎(chǔ)研究所，承擔(dān)了我國導(dǎo)彈武器系統(tǒng)、運(yùn)載火箭、衛(wèi)星、飛船及探測器五大領(lǐng)域的研制生產(chǎn)任務(wù)，電子產(chǎn)品應(yīng)用范圍非常廣泛。為提高航天型號元器件的自主可控水平，研究院根據(jù)自身組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，按照型號總體、專業(yè)技術(shù)和技術(shù)基礎(chǔ)逐級對元器件自主可控工作進(jìn)行了分解：總體所從總體研制需求出發(fā)設(shè)計(jì)元器件自主發(fā)展方案，專業(yè)所基于國產(chǎn)元器件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，技術(shù)基礎(chǔ)所作為元器件可靠性中心開展國產(chǎn)化替代應(yīng)用驗(yàn)證等工作。

研究院針對型號研制各階段特點(diǎn)分別制定了自主可控工作的要求。對新立項(xiàng)型號，基于國產(chǎn)元器件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制進(jìn)口元器件規(guī)格、數(shù)量、經(jīng)費(fèi)比例；對在研、定型、批生產(chǎn)型號積極開展進(jìn)口元器件國產(chǎn)化替代工作；對暫不能進(jìn)行國產(chǎn)化替代的元器件采取保障措施，在保障型號使用的同時(shí)加強(qiáng)技術(shù)跟蹤，待條件成熟時(shí)進(jìn)行替代。在型號立項(xiàng)、研制轉(zhuǎn)階段工作中逐級開展進(jìn)口元器件選用專項(xiàng)審查，從選用源頭把關(guān)。

1.準(zhǔn)備立項(xiàng)型號

為保證準(zhǔn)備立項(xiàng)的某型號順利立項(xiàng)，研究院在型號總體技術(shù)方案論證時(shí)將進(jìn)口元器件控制比例的指標(biāo)要求作為技術(shù)方案論證輸入之一，在型號總體的具體論證和設(shè)計(jì)工作中對指標(biāo)的可實(shí)現(xiàn)情況進(jìn)行深入分析，并在各分系統(tǒng)及單機(jī)的設(shè)計(jì)方案中逐級分解落實(shí)，同時(shí)在型號總體、各分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中設(shè)立進(jìn)口元器件選用審查節(jié)點(diǎn)。一方面基于國產(chǎn)元器件進(jìn)行技術(shù)方案設(shè)計(jì)，采用在性能、指標(biāo)、質(zhì)量等級方面已基本能夠替代進(jìn)口的國產(chǎn)元器件；另一方面從型號全系統(tǒng)設(shè)計(jì)上壓縮進(jìn)口元器件品種，統(tǒng)一關(guān)鍵進(jìn)口元器件的選型，打破原有單機(jī)、分系統(tǒng)選型的局限性。

經(jīng)實(shí)踐證明，這一措施效果明顯，該型號進(jìn)口元器件的控制比例在設(shè)計(jì)定型時(shí)能夠滿足總裝要求，其中國產(chǎn)元器件在使用品種上的比例為95.8%，在使用數(shù)量上的比例為96.6%，在費(fèi)用上的比例為96.9%，數(shù)費(fèi)比為0.997。

2.在研和定型型號

研究院在對在研、定型、批生產(chǎn)型號使用的元器件進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，充分利用其它項(xiàng)目已取得的國產(chǎn)化成果，對使用的進(jìn)口元器件逐個(gè)進(jìn)行國產(chǎn)化替代可行性論證，對進(jìn)口元器件的國產(chǎn)化成熟度進(jìn)行分類（見表1），并根據(jù)國產(chǎn)元器件的成熟度和型號研制進(jìn)度制定國產(chǎn)化研制計(jì)劃。同時(shí)，根據(jù)型號的特定使用要求，對國產(chǎn)化元器件進(jìn)行一系列的驗(yàn)證，確定其可靠性后再進(jìn)行裝機(jī)應(yīng)用。

表1 國產(chǎn)元器件成熟度分類標(biāo)準(zhǔn)

2012年，研究院制定了針對某型號的元器件國產(chǎn)化實(shí)施方案。在方案中按成熟度對進(jìn)口元器件進(jìn)行了細(xì)致的分類，并對選用的進(jìn)口元器件國產(chǎn)化可行性與國內(nèi)研制單位進(jìn)行了充分對接，對進(jìn)口元器件清單組織了多輪審查，對原始的進(jìn)口元器件品種進(jìn)行了壓縮，將元器件的國產(chǎn)化率從75%提高到86%，國產(chǎn)元器件使用數(shù)量比例提高到88%。

另外，以某在研型號為例，其進(jìn)口元器件國產(chǎn)化替代驗(yàn)證工作正有序開展，其中國產(chǎn)元器件在使用品種上的比例為85%，在使用數(shù)量上的比例為86.1%，在費(fèi)用上的比例為85.8%。

在前期工作的基礎(chǔ)上，研究院組織各承制單位對某定型型號完成國產(chǎn)化替代工作前后的進(jìn)口元器件使用變化情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如圖1所示。

3.暫時(shí)不能替代的元器件

為保障航天型號研制任務(wù)的順利完成，研究院對暫時(shí)不能開展國產(chǎn)化替代工作的元器件提出了加強(qiáng)國產(chǎn)化技術(shù)跟蹤的要求。同時(shí)，根據(jù)型號研制、批生產(chǎn)需求預(yù)測做好采購周期較長或采購相對困難的進(jìn)口元器件的儲(chǔ)備工作，保障型號使用。

圖1 某定型型號國產(chǎn)化前后進(jìn)口元器件使用變化情況

二、開展自主可控工作遇到的問題

雖然研究院開展的航天型號元器件自主可控工作取得了初步成效，但在實(shí)踐過程中也遇到了以下幾個(gè)方面的問題：

1.兼容性與可靠性問題

元器件使用方一般要求國產(chǎn)元器件與進(jìn)口元器件全兼容，但是由于設(shè)計(jì)、工藝、原材料等因素，有些國產(chǎn)元器件難以做到與進(jìn)口元器件全兼容，如封裝形式不同、工作電壓范圍不同、工作頻率不同等。這些問題影響了國產(chǎn)元器件在航天型號上的使用。

由于大多數(shù)新研制或在研的國產(chǎn)元器件在航天型號上的使用經(jīng)歷十分有限，甚至沒有使用經(jīng)歷，加之有些可靠性問題難以在常規(guī)的元器件級測試與篩選過程中發(fā)現(xiàn)，因此必須對國產(chǎn)元器件進(jìn)行認(rèn)證和鑒定，以確保裝機(jī)使用后能夠長期穩(wěn)定工作，避免發(fā)生由于元器件應(yīng)用驗(yàn)證不充分導(dǎo)致的型號研制進(jìn)度問題。

2.進(jìn)度與批生產(chǎn)問題

由于進(jìn)口元器件國產(chǎn)化難度普遍較大，研制周期往往難以預(yù)計(jì)，而且研制完成后還需進(jìn)行大量的鑒定、應(yīng)用驗(yàn)證等工作才能確定產(chǎn)品能否用于航天型號。因此，為避免發(fā)生研制、鑒定和應(yīng)用驗(yàn)證時(shí)間超出預(yù)期的情況，研制單位應(yīng)做好充分準(zhǔn)備，合理安排相關(guān)工作的時(shí)間。

當(dāng)產(chǎn)品研制成功后，部分研制單位可能會(huì)遇到批生產(chǎn)供貨周期和質(zhì)量保證等問題。

3.經(jīng)費(fèi)問題

在元器件自主可控工作中，除元器件研制自身需要經(jīng)費(fèi)外，各參與單位還需要投入大量的人力、物力和財(cái)力對國產(chǎn)元器件進(jìn)行鑒定、極限評估、結(jié)構(gòu)分析、應(yīng)用驗(yàn)證等工作，必須給予足夠的經(jīng)費(fèi)支持。

三、措施建議

1.加強(qiáng)關(guān)鍵元器件的國產(chǎn)化成熟度評價(jià)工作

關(guān)鍵元器件是指對型號功能、性能、壽命周期和環(huán)境適應(yīng)性起決定作用，且不易獲得的元器件。目前，國產(chǎn)元器件使用率比較低的一個(gè)重要原因是其可靠性缺乏權(quán)威的成熟度評價(jià)。建議設(shè)立國產(chǎn)電子元器件應(yīng)用驗(yàn)證中心，作為第三方獨(dú)立評估單位，通過一套標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用驗(yàn)證程序評估電子元器件的適用性、成熟度，同時(shí)為提高型號元器件的自主可控水平提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

2.預(yù)先開展關(guān)鍵元器件的研制工作

隨著我國航天科技工業(yè)的發(fā)展，航天型號的研制周期越來越短，基本上3～5年就要完成從方案階段到定型階段的研制。元器件從研制到成熟需要進(jìn)行大量的研究、驗(yàn)證和鑒定工作，如果在型號研制啟動(dòng)之后才開始元器件研制工作，就很難在時(shí)間上滿足整體進(jìn)度要求。建議在型號預(yù)研或背景型號研制時(shí)就啟動(dòng)元器件的開發(fā)、測評和產(chǎn)品驗(yàn)證工作。

3.出臺(tái)鼓勵(lì)使用國產(chǎn)元器件的支持政策

建議國家設(shè)立專項(xiàng)資金，出臺(tái)專項(xiàng)政策，扶植航天型號實(shí)施元器件國產(chǎn)化研制、替代和驗(yàn)證工作。按照型號特點(diǎn)做好關(guān)鍵元器件的選型規(guī)劃，對單機(jī)產(chǎn)品開展產(chǎn)品化、型譜化工作，并加強(qiáng)應(yīng)用驗(yàn)證建設(shè)，由第三方對其可靠性進(jìn)行驗(yàn)證、鑒定，降低型號使用風(fēng)險(xiǎn)。對元器件國產(chǎn)化比例較高、應(yīng)用效果好的單位和型號進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)與表彰；對因采用國產(chǎn)元器件而發(fā)生本質(zhì)批次失效問題的型號實(shí)行減免責(zé)任制度；對發(fā)生嚴(yán)重質(zhì)量問題的元器件提供方實(shí)施問責(zé)制，加大責(zé)任處罰力度。

元器件自主可控工作是一項(xiàng)艱巨的基礎(chǔ)工程，需要在觀念上、機(jī)制上、管理上作工作、作改革，需要在人才隊(duì)伍建設(shè)、條件保障建設(shè)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)測試平臺(tái)建設(shè)上進(jìn)一步深化研究。