測(cè)控應(yīng)答機(jī)去型號(hào)化工作的探索與實(shí)踐

/中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司 /中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)品保證研究院

目前，我國(guó)測(cè)控應(yīng)答機(jī)具有應(yīng)用領(lǐng)域廣、承制單位多、型號(hào)應(yīng)用需求差異明顯的特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)研制過(guò)程仍采用“以型號(hào)任務(wù)為牽引、逐級(jí)研制交付產(chǎn)品”的傳統(tǒng)系統(tǒng)工程管理模式。在設(shè)計(jì)研制過(guò)程中，測(cè)控頻點(diǎn)、組碼等參數(shù)需求各異，帶來(lái)產(chǎn)品類型多、技術(shù)狀態(tài)繁雜、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)散等問(wèn)題；產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)方面相對(duì)薄弱，帶來(lái)多種質(zhì)量問(wèn)題頻發(fā)、整機(jī)穩(wěn)定性不夠等一系列問(wèn)題。

綜合考慮這些特性與問(wèn)題，在測(cè)控應(yīng)答機(jī)的設(shè)計(jì)研制過(guò)程中引入去型號(hào)化工作的概念。開(kāi)展去型號(hào)化工作的探索與實(shí)踐，優(yōu)化了測(cè)控應(yīng)答機(jī)的研制生產(chǎn)模式，提高了測(cè)控應(yīng)答機(jī)應(yīng)用的靈活性，縮短了測(cè)控系統(tǒng)研制周期，滿足了不同型號(hào)與用戶的需求，從而能有效應(yīng)對(duì)型號(hào)高強(qiáng)度研制要求。

一、測(cè)控應(yīng)答機(jī)現(xiàn)狀與存在問(wèn)題

測(cè)控應(yīng)答機(jī)是航天器平臺(tái)的重要組成部分，是測(cè)控分系統(tǒng)的配套產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于遙感、通信、導(dǎo)航、載人航天和深空探測(cè)等領(lǐng)域。同時(shí)，測(cè)控應(yīng)答機(jī)也是星地測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，主要性能參數(shù)受地面測(cè)控系統(tǒng)以及衛(wèi)星最終用戶制約。

目前，測(cè)控應(yīng)答機(jī)的設(shè)計(jì)模式是典型的定制化模式。在確定航天器型號(hào)的性能指標(biāo)后，對(duì)測(cè)控應(yīng)答機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)研制，設(shè)計(jì)研制流程主要分為5步：一是用戶或總體確定航天器測(cè)控系統(tǒng)性能指標(biāo)；二是總體根據(jù)測(cè)控系統(tǒng)性能指標(biāo)，確定測(cè)控分系統(tǒng)指標(biāo)；三是測(cè)控分系統(tǒng)進(jìn)行指標(biāo)分配，根據(jù)總體要求進(jìn)行應(yīng)答機(jī)選配，并提出單機(jī)研制技術(shù)條件；四是產(chǎn)品研制單位進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、元器件選用及采購(gòu)、產(chǎn)品研制等工作；五是型號(hào)總體和分系統(tǒng)完成單機(jī)驗(yàn)收，并進(jìn)行交付使用。

基于上述設(shè)計(jì)研制流程，對(duì)目前測(cè)控應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品研制過(guò)程進(jìn)行分析，總結(jié)得出以下5個(gè)方面的問(wèn)題。

1．產(chǎn)品狀態(tài)不統(tǒng)一

測(cè)控應(yīng)答機(jī)的具體研制技術(shù)條件需要根據(jù)平臺(tái)、衛(wèi)星型號(hào)以及用戶的類別確定，導(dǎo)致研制輸入條件確定周期長(zhǎng)，測(cè)控應(yīng)答機(jī)的產(chǎn)品接口狀態(tài)、設(shè)計(jì)狀態(tài)、驗(yàn)證條件以及測(cè)試條件呈現(xiàn)多樣性。

2．產(chǎn)品需多次鑒定

測(cè)控應(yīng)答機(jī)原有狀態(tài)和鑒定條件是基于某一具體航天器型號(hào)確定的，在發(fā)生產(chǎn)品升級(jí)或狀態(tài)變化時(shí)需要進(jìn)行不同程度的補(bǔ)充鑒定試驗(yàn)驗(yàn)證，導(dǎo)致同一功能的產(chǎn)品需進(jìn)行多次鑒定，增加了產(chǎn)品研制成本。

3．產(chǎn)品交付周期長(zhǎng)

當(dāng)前測(cè)控應(yīng)答機(jī)的內(nèi)部頻率關(guān)系需要根據(jù)確定的工作頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)，一些部件不能提前訂貨，無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的滾動(dòng)生產(chǎn)，延長(zhǎng)了產(chǎn)品研制周期。

4．應(yīng)答機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)不靈活

用戶提出在產(chǎn)品交付前確定測(cè)控工作參數(shù)，或在軌實(shí)現(xiàn)工作參數(shù)可調(diào)整的要求，而當(dāng)前測(cè)控應(yīng)答機(jī)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期即確定了工作參數(shù)，后期更改將帶來(lái)成本和交付進(jìn)度的雙重代價(jià)。

5．產(chǎn)品質(zhì)量可靠性不高

產(chǎn)品狀態(tài)的多樣性使研制人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中更關(guān)注產(chǎn)品的電性能設(shè)計(jì)，而忽略了可靠性方面，從而使測(cè)控應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品可靠性不高。

上述問(wèn)題表明，當(dāng)前測(cè)控應(yīng)答機(jī)的設(shè)計(jì)及研制狀態(tài)僅能適應(yīng)單臺(tái)套的生產(chǎn)模式，雖然測(cè)控應(yīng)答機(jī)為型譜產(chǎn)品，但隨著新平臺(tái)開(kāi)發(fā)和新型號(hào)的研制，常用測(cè)控應(yīng)答機(jī)的功能和接口需求已經(jīng)超出原有型譜規(guī)定的范圍，在具體型號(hào)研制過(guò)程中需對(duì)測(cè)控應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品功能性能或相關(guān)接口進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，否則無(wú)法高效開(kāi)展去型號(hào)化研制。

二、開(kāi)展去型號(hào)化工作的原則與思路

測(cè)控分系統(tǒng)作為航天器四大關(guān)鍵分系統(tǒng)之一，其重要性不言而喻，測(cè)控應(yīng)答機(jī)的去型號(hào)化工作是相對(duì)定制化模式提出的，在測(cè)控應(yīng)答機(jī)研制生產(chǎn)環(huán)節(jié)取消型號(hào)屬性，不再與某一特定型號(hào)航天器測(cè)控系統(tǒng)的性能指標(biāo)相關(guān)聯(lián)，而是設(shè)計(jì)面向多型號(hào)應(yīng)用的通用產(chǎn)品。

在開(kāi)展工作之初，首先明確開(kāi)展測(cè)控應(yīng)答機(jī)去型號(hào)化工作的原則，確定測(cè)控應(yīng)答機(jī)去型號(hào)化工作的實(shí)施對(duì)象，并進(jìn)行分類。應(yīng)納入去型號(hào)化工作的包括：需求量較大、技術(shù)成熟和升級(jí)換代的測(cè)控應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品；有型號(hào)應(yīng)用背景的新技術(shù)且技術(shù)條件統(tǒng)一的測(cè)控應(yīng)答機(jī)；以數(shù)字基帶為主的統(tǒng)一載波體制(USB、UCB)應(yīng)答機(jī)。不應(yīng)納入去型號(hào)化工作的包括：全模擬式應(yīng)答機(jī)；已經(jīng)交付或在研的產(chǎn)品；新技術(shù)應(yīng)答機(jī)應(yīng)用型號(hào)較少且成熟度不高以及未來(lái)沒(méi)有型號(hào)需求的產(chǎn)品。

在確定工作原則的基礎(chǔ)上，合理選擇測(cè)控應(yīng)答機(jī)去型號(hào)化的規(guī)格對(duì)象和技術(shù)路線，為后續(xù)去型號(hào)化工作的開(kāi)展提供基礎(chǔ)。由于不同型號(hào)具有不同的應(yīng)用需求，測(cè)控應(yīng)答機(jī)頻點(diǎn)、碼組等指標(biāo)往往需要改變，但其產(chǎn)品核心功能性能具有一定的通用性，不同型號(hào)應(yīng)用需求的差異性可通過(guò)FPGA、ASIC、模塊化設(shè)計(jì)等技術(shù)手段加以解決。

測(cè)控應(yīng)答機(jī)開(kāi)展去型號(hào)化工作的具體思路概括為以下幾個(gè)方面：

頻點(diǎn)——通過(guò)對(duì)測(cè)控應(yīng)答機(jī)上下行射頻流程設(shè)計(jì)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)測(cè)控應(yīng)答機(jī)上下行頻率的去型號(hào)化。

擴(kuò)頻碼組——根據(jù)需要選配，在完成生產(chǎn)的情況下通過(guò)更改參數(shù)配置的方法更改擴(kuò)頻碼，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)測(cè)控應(yīng)答機(jī)擴(kuò)頻碼組的去型號(hào)化。

供電電源——采用模塊化設(shè)計(jì)，保證多種規(guī)格電源可以互換，不受型號(hào)一次電源影響。

指令接口形式——提供多種形式的指令接口，以適應(yīng)不同電壓、脈寬指令形式的需要，不同型號(hào)根據(jù)具體需求選配。

環(huán)境試驗(yàn)條件——采取最大環(huán)境試驗(yàn)條件包絡(luò)的原則，使其具備去型號(hào)化的能力。

研制流程——優(yōu)化研制交付流程，確保產(chǎn)品數(shù)據(jù)包完備、有效及研制過(guò)程受控，進(jìn)而做到產(chǎn)品保證到位，型號(hào)放心選用。

文件體系——統(tǒng)一同類測(cè)控應(yīng)答機(jī)的文件體系，支撐去型號(hào)化組批采購(gòu)與研制交付。

基礎(chǔ)產(chǎn)品——結(jié)合現(xiàn)有型號(hào)產(chǎn)品研制工作開(kāi)展去型號(hào)化設(shè)計(jì)完善與必要的補(bǔ)充鑒定工作，以滿足不同型號(hào)和用戶需求。

三、測(cè)控應(yīng)答機(jī)去型號(hào)化工作的實(shí)現(xiàn)方法

經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，總結(jié)概括出測(cè)控應(yīng)答機(jī)去型號(hào)化工作的基本流程，如圖1所示。

1．梳理和確定去型號(hào)化產(chǎn)品規(guī)格

這部分內(nèi)容包括應(yīng)答機(jī)狀態(tài)的梳理、研究未來(lái)型號(hào)對(duì)應(yīng)答機(jī)的需求和確定去型號(hào)化產(chǎn)品規(guī)格3項(xiàng)工作。在執(zhí)行過(guò)程中，按照工作電壓、接口類型、接收靈敏度、總線類型等屬性對(duì)測(cè)控應(yīng)答機(jī)進(jìn)行規(guī)格以及狀態(tài)劃分。同時(shí)，梳理分析遙感、通信、導(dǎo)航、載人航天和深空探測(cè)等領(lǐng)域后續(xù)型號(hào)任務(wù)的使用需求，為后續(xù)測(cè)控應(yīng)答機(jī)的技術(shù)發(fā)展提供方向性指導(dǎo)。

圖1 測(cè)控應(yīng)答機(jī)去型號(hào)化工作流程圖

在梳理和分析的過(guò)程中，研制人員對(duì)去型號(hào)化工作的認(rèn)識(shí)也在逐步加深，不再是單純按去型號(hào)化的概念對(duì)測(cè)控應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，而是結(jié)合具體型號(hào)情況與產(chǎn)品現(xiàn)狀不斷優(yōu)化去型號(hào)化工作的產(chǎn)品規(guī)劃與實(shí)現(xiàn)方法。例如，2個(gè)單位使用不同類別的S頻段測(cè)控應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品，最初規(guī)劃一個(gè)規(guī)格去型號(hào)化應(yīng)答機(jī)可以同時(shí)滿足不同單位的使用需求，但隨著去型號(hào)化工作的深入開(kāi)展，一致認(rèn)為由于2家用戶的功能需求存在一定差異并已各自形成了成熟產(chǎn)品，基于目前的技術(shù)體制，即使按模塊化思路進(jìn)行去型號(hào)化設(shè)計(jì)改進(jìn)并重新投產(chǎn)鑒定件，也不能很好地同時(shí)適應(yīng)2家用戶需求，最終決定劃分為2個(gè)規(guī)格分別開(kāi)展去型號(hào)化工作，從而節(jié)約了研制成本，提升了研制效率。

2．制定通用技術(shù)要求和驗(yàn)收大綱

統(tǒng)籌開(kāi)展去型號(hào)化測(cè)控應(yīng)答機(jī)在產(chǎn)品技術(shù)要求、產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)管控、產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)條件和測(cè)試方法、產(chǎn)品數(shù)據(jù)包管理等方面的研究，明確去型號(hào)化測(cè)控應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品在后續(xù)選用、采購(gòu)與過(guò)程監(jiān)理等方面的相關(guān)管理要求，完成測(cè)控應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品通用技術(shù)要求、驗(yàn)收大綱等文件的編制和評(píng)審，最終確定輸入文件狀態(tài)。在實(shí)踐過(guò)程中，重點(diǎn)開(kāi)展以下4個(gè)方面的“統(tǒng)一”工作。

一是統(tǒng)一產(chǎn)品研制輸入。按照測(cè)控應(yīng)答機(jī)“十三五”需求規(guī)劃，組織總體單位對(duì)各測(cè)控應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品技術(shù)要求進(jìn)行統(tǒng)一。

二是統(tǒng)一產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)控制。將產(chǎn)品代號(hào)作為產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)的唯一標(biāo)識(shí)，開(kāi)展產(chǎn)品版本控制和技術(shù)狀態(tài)更改控制工作，避免同一產(chǎn)品代號(hào)下出現(xiàn)多種技術(shù)狀態(tài)。

三是統(tǒng)一產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)條件和測(cè)試方法。針對(duì)測(cè)控應(yīng)答機(jī)未來(lái)可能用到的環(huán)境，組織產(chǎn)品研制單位與各型號(hào)總體協(xié)調(diào)，以達(dá)成統(tǒng)一的產(chǎn)品試驗(yàn)條件，并在產(chǎn)品規(guī)范或試驗(yàn)規(guī)范中落實(shí)；建立統(tǒng)一的測(cè)試驗(yàn)證程序，形成細(xì)則并納入標(biāo)準(zhǔn)文件體系。

四是統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)包管理。梳理測(cè)控應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)包清單，制定統(tǒng)一的過(guò)程記錄模板，確保各批產(chǎn)品信息記錄要求一致、可比對(duì)。在選用產(chǎn)品時(shí)，對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)包的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行事先確認(rèn)，當(dāng)存在分歧時(shí)，在任務(wù)指令下達(dá)前協(xié)調(diào)和提出個(gè)性化信息需求。

3．制定單機(jī)設(shè)計(jì)方案和產(chǎn)品規(guī)范

依據(jù)通用技術(shù)要求，對(duì)測(cè)控應(yīng)答機(jī)進(jìn)行單機(jī)方案設(shè)計(jì)，并以此編制設(shè)計(jì)報(bào)告、產(chǎn)品規(guī)范、可靠性安全性設(shè)計(jì)報(bào)告、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與分析評(píng)價(jià)報(bào)告等文件，并通過(guò)組織評(píng)審。在上述過(guò)程中，重點(diǎn)開(kāi)展了2項(xiàng)“統(tǒng)一”工作。

一是統(tǒng)一原材料和元器件的采購(gòu)與復(fù)驗(yàn)。對(duì)各型號(hào)原材料和元器件需求進(jìn)行統(tǒng)籌，明確統(tǒng)一的采購(gòu)和復(fù)驗(yàn)要求，以標(biāo)準(zhǔn)或受控文件的方式遞交給采購(gòu)方和復(fù)驗(yàn)方。根據(jù)產(chǎn)品具體的訂單需求、物資訂貨周期及存儲(chǔ)周期等因素進(jìn)行綜合分析、統(tǒng)一采購(gòu)，探索建立可供生產(chǎn)線形成貨架能力的常備物資機(jī)制。

二是統(tǒng)一零部件產(chǎn)品保證要求。建立統(tǒng)一的外協(xié)產(chǎn)品保證要求，進(jìn)行過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)配套的一致性。開(kāi)展測(cè)控應(yīng)答機(jī)組件產(chǎn)品組批生產(chǎn)，整機(jī)裝配前對(duì)組件功能、性能進(jìn)行充分驗(yàn)證和全面評(píng)估，避免造成批次故障。

4．產(chǎn)品組批采購(gòu)

根據(jù)型號(hào)分工定點(diǎn)或招投標(biāo)情況，完成采購(gòu)經(jīng)費(fèi)協(xié)調(diào)工作，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行審批及報(bào)備工作，完成后再進(jìn)行合同簽署，并執(zhí)行組批采購(gòu)工作。

5．生產(chǎn)及驗(yàn)收交付

采購(gòu)方進(jìn)行測(cè)控應(yīng)答機(jī)的過(guò)程控制檢查，負(fù)責(zé)單機(jī)強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)等項(xiàng)目檢查，由型號(hào)與采購(gòu)方協(xié)調(diào)下放補(bǔ)充技術(shù)要求，確定測(cè)控應(yīng)答機(jī)頻率和擴(kuò)頻碼組等參數(shù)，產(chǎn)品研制單位收到補(bǔ)充技術(shù)要求、完成參數(shù)確定后開(kāi)展驗(yàn)收級(jí)環(huán)境試驗(yàn)，進(jìn)行出所測(cè)試后完成產(chǎn)品研制。其中，重點(diǎn)開(kāi)展了3個(gè)方面的“統(tǒng)一”工作。

一是統(tǒng)一產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃管理。規(guī)范通用產(chǎn)品生產(chǎn)流程，協(xié)調(diào)避免臨時(shí)確認(rèn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)，進(jìn)而形成統(tǒng)一產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一排產(chǎn)和管理。同時(shí)，根據(jù)統(tǒng)籌產(chǎn)品的相關(guān)需求，形成組批生產(chǎn)計(jì)劃，并且按照產(chǎn)品維度進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃維護(hù)管理。

二是統(tǒng)一產(chǎn)品生產(chǎn)標(biāo)識(shí)。建立測(cè)控應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)基線，生產(chǎn)指導(dǎo)性文件需使用產(chǎn)品化標(biāo)識(shí)，再按生產(chǎn)基線要求配置到生產(chǎn)線，并將其作為生產(chǎn)依據(jù)。為保證記錄與產(chǎn)品的唯一對(duì)應(yīng)性和可追溯性，生產(chǎn)過(guò)程中保持記錄與產(chǎn)品唯一生產(chǎn)編號(hào)信息的一致性。

三是統(tǒng)一整機(jī)產(chǎn)品交付驗(yàn)收程序。建立測(cè)控應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品與型號(hào)2級(jí)驗(yàn)收機(jī)制，制定標(biāo)準(zhǔn)化的入庫(kù)驗(yàn)收程序并實(shí)施。待交付型號(hào)明確后，依據(jù)相關(guān)文件確認(rèn)產(chǎn)品對(duì)用戶的需求，履行交付驗(yàn)收工作，并最終形成交付產(chǎn)品。

通過(guò)開(kāi)展測(cè)控應(yīng)答機(jī)的去型號(hào)化工作，初步形成了產(chǎn)品應(yīng)用單位統(tǒng)一制定通用產(chǎn)品研制技術(shù)要求、產(chǎn)品研制單位制定通用產(chǎn)品規(guī)范并作為采購(gòu)依據(jù)的工作程序；促進(jìn)了型號(hào)需求與產(chǎn)品型譜的對(duì)接，進(jìn)一步壓縮了測(cè)控應(yīng)答機(jī)型譜產(chǎn)品規(guī)格，形成了去型號(hào)化測(cè)控應(yīng)答機(jī)的文件體系，為后續(xù)型號(hào)總體實(shí)現(xiàn)高效、重復(fù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，促進(jìn)了研制單位對(duì)產(chǎn)品通用性、可靠性等設(shè)計(jì)工作的關(guān)注度與能力提升。同時(shí)，開(kāi)展測(cè)控應(yīng)答機(jī)去型號(hào)化工作也為其它通用產(chǎn)品實(shí)施去型號(hào)化提供了有益借鑒，為后續(xù)通用產(chǎn)品訂單式組批采購(gòu)、生產(chǎn)、驗(yàn)收要求的完善與機(jī)制建立奠定了基礎(chǔ)?！?/p>