張明磊 仲維昆 李一凡 張宏宇 朱華斌
(中國空間技術(shù)研究院遙感衛(wèi)星總體部,北京 100094)
資源一號02D衛(wèi)星(又稱為5米光學(xué)業(yè)務(wù)衛(wèi)星)是一顆按照用戶要求“定制建造”的民用業(yè)務(wù)衛(wèi)星,作為國土資源衛(wèi)星規(guī)劃的首發(fā)星,能保持我國民用高分辨率遙感數(shù)據(jù)的連續(xù)性,也是由2.5 m向1.0 m分辨率過渡的一顆重要的衛(wèi)星。該衛(wèi)星主要滿足國土資源部土地資源監(jiān)管、礦山開發(fā)監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、地質(zhì)隱患調(diào)查等主體業(yè)務(wù),并在資源一號系列衛(wèi)星應(yīng)用的基礎(chǔ)上,推動上述業(yè)務(wù)向微觀調(diào)查與監(jiān)管發(fā)展。資源一號02D衛(wèi)星作為業(yè)務(wù)衛(wèi)星,技術(shù)繼承性高,研制周期短,能較快滿足國土資源業(yè)務(wù)對衛(wèi)星數(shù)據(jù)的需求。衛(wèi)星于2019年9月12日在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,研制周期歷時36個月。
在資源一號02D衛(wèi)星的研制中,借鑒“資源”衛(wèi)星平臺系列衛(wèi)星的技術(shù)和經(jīng)驗,以“資源”衛(wèi)星平臺確立的狀態(tài)為基線進(jìn)行更改控制,全面貫徹和充分利用平臺化、產(chǎn)品化的理念和成果,立足已有科研體系和資源保障能力,探索出一條用戶定制、成熟產(chǎn)品集成建造的衛(wèi)星研制新模式,可為后續(xù)業(yè)務(wù)衛(wèi)星的研制模式提供參考。
平臺化、產(chǎn)品化業(yè)務(wù)衛(wèi)星應(yīng)具備研制周期短、上星產(chǎn)品相對較為成熟等特點(diǎn)。資源一號02D衛(wèi)星的建造思想是打造一顆按照用戶要求“定制建造”的民用業(yè)務(wù)衛(wèi)星,相比于其他衛(wèi)星,資源一號02D衛(wèi)星具有以下3個研制特點(diǎn)。
(1)模式新。資源一號02D衛(wèi)星采取按需定制、委托建造的組織實施方式,可為民用業(yè)務(wù)衛(wèi)星研制模式提供寶貴經(jīng)驗。
(2)要求高。資源一號02D衛(wèi)星滿足用戶提出的性能提升要求,特別是業(yè)務(wù)化運(yùn)行的要求,在重訪周期、圖像定位精度、圖像壓縮算法及圖像融合精度等方面有所提高。
(3)系統(tǒng)集成復(fù)雜。資源一號02D衛(wèi)星最大限度地利用成熟的平臺和產(chǎn)品,選用的單機(jī)產(chǎn)品分別來自其他成熟衛(wèi)星,因此接口狀態(tài)復(fù)雜,要通過深入細(xì)致的分析、仿真和驗證確保協(xié)調(diào)、匹配。載荷艙結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱設(shè)計采取一步正樣的研制策略,這對設(shè)計能力提出了一次做好的高要求。
資源一號02D衛(wèi)星工程研制分為方案設(shè)計和正樣研制兩個階段,為確保完成衛(wèi)星研制的進(jìn)度目標(biāo),項目辦公室對衛(wèi)星任務(wù)進(jìn)行深入分析,制定了有針對性的進(jìn)度管理策略。
(1)一個目標(biāo):36個月內(nèi)完成衛(wèi)星研制工作,將一顆質(zhì)量過硬、進(jìn)度滿足要求的衛(wèi)星交付用戶。
(2)兩個前移:結(jié)合資源一號02D衛(wèi)星研制周期短、“一步正樣”的研制策略,重點(diǎn)做好“單機(jī)投產(chǎn)”和“接口驗證前移”,保證長周期產(chǎn)品按期交付,衛(wèi)星平臺分系統(tǒng)重要接口性能滿足要求。
(3)三個狠抓:抓技術(shù)及計劃流程、抓責(zé)任落實、抓短線項目,保證整星滿足36個月的研制要求。
(4)四個機(jī)制:復(fù)核復(fù)審機(jī)制、衛(wèi)星健康狀態(tài)檢查機(jī)制、質(zhì)量分析與閉環(huán)管理機(jī)制、風(fēng)險分析與控制機(jī)制,保證整星質(zhì)量受控。
根據(jù)資源一號02D衛(wèi)星研制特點(diǎn),制定有針對性的進(jìn)度管理策略,采取合理、可行的進(jìn)度管理措施,有效地確保整星研制進(jìn)度。具體的進(jìn)度管理措施總結(jié)如下。
針對資源一號02D衛(wèi)星研制周期短的研制要求,加快產(chǎn)品的投產(chǎn)進(jìn)程。在衛(wèi)星研制初期,確立了“最大限度利用產(chǎn)品化產(chǎn)品,一步正樣”的研制策略,優(yōu)先選用“資源”衛(wèi)星平臺型譜產(chǎn)品、經(jīng)過飛行驗證的產(chǎn)品,最大限度確保產(chǎn)品成熟可靠,接口匹配,將產(chǎn)品繼承性提升到衛(wèi)星研制的戰(zhàn)略高度。在資源一號02D衛(wèi)星單機(jī)產(chǎn)品中,完全繼承的產(chǎn)品占總數(shù)的77%,有少量修改的產(chǎn)品占總數(shù)的21%,新研產(chǎn)品僅占總數(shù)的2%。可以說,“資源”系列衛(wèi)星多年的產(chǎn)品化研究成果確保了資源一號02D衛(wèi)星產(chǎn)品的成熟,保證了衛(wèi)星產(chǎn)品順利提前投產(chǎn)。
資源一號02D衛(wèi)星的單機(jī)產(chǎn)品成熟度高,大量選用型譜產(chǎn)品,設(shè)計壓力相對集中在整星構(gòu)型布局設(shè)計、力學(xué)特性設(shè)計、熱設(shè)計、遙測遙控和科學(xué)數(shù)據(jù)信息流設(shè)計等方面。受限于衛(wèi)星的研制進(jìn)度,系統(tǒng)級的設(shè)計驗證工作主要依靠分析、仿真和復(fù)核復(fù)算;同時,為驗證重要的接口性能,在方案階段安排了必要的驗證試驗,這與傳統(tǒng)的在衛(wèi)星方案階段不開展驗證試驗工作有所不同。資源一號02D衛(wèi)星安排了4項驗證性試驗,即高光譜相機(jī)與數(shù)傳分系統(tǒng)聯(lián)試、高光譜相機(jī)與電源分系統(tǒng)聯(lián)試、高光譜相機(jī)與數(shù)管分系統(tǒng)聯(lián)試、太陽翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)與太陽翼根部鉸鏈對接試驗。通過試驗,對關(guān)鍵方案設(shè)計進(jìn)行了驗證,為衛(wèi)星工作的順利推進(jìn)打下了良好的基礎(chǔ)。
資源一號02D衛(wèi)星研制初期,項目辦公室除了組織制定整星、分系統(tǒng)、單機(jī)各級研制技術(shù)流程和計劃流程,還深入分析和識別關(guān)鍵路徑和短線項目。衛(wèi)星研制初期有效識別出的整星“關(guān)鍵路徑”為高光譜相機(jī),短線項目為整星結(jié)構(gòu),會同研制單位一起制定專題策劃,組織專家對兩項研制任務(wù)的策劃和“兩個流程”開展審查把關(guān)工作,細(xì)化階段性目標(biāo)和風(fēng)險點(diǎn),將高光譜相機(jī)和整星結(jié)構(gòu)作為重點(diǎn)管控項目,貫穿衛(wèi)星整個研制過程,確保整星進(jìn)度要求。
結(jié)合資源一號02D衛(wèi)星的任務(wù)特點(diǎn)和管理要求,項目辦公室認(rèn)真貫徹衛(wèi)星研制過程中各項規(guī)定,除了常規(guī)要求各參研單位根據(jù)承擔(dān)的衛(wèi)星任務(wù)情況明確各級職責(zé)外,針對有效載荷產(chǎn)品、系統(tǒng)聯(lián)試、大型試驗、整星測試等工作提前明確專項工作負(fù)責(zé)人,充分發(fā)揮“衛(wèi)星牽引+專項負(fù)責(zé)”兩條指揮線的作用,確保衛(wèi)星多線并舉情況下責(zé)任明晰,落實到人。
為進(jìn)一步保證整星質(zhì)量受控,有效避免設(shè)計反復(fù)影響正樣研制進(jìn)度,項目辦公室建立了復(fù)核復(fù)審機(jī)制、衛(wèi)星健康狀態(tài)檢查機(jī)制、質(zhì)量分析與閉環(huán)管理機(jī)制、風(fēng)險分析與控制機(jī)制,總結(jié)如下。
設(shè)計階段的技術(shù)狀態(tài)管理,即確定整星技術(shù)狀態(tài)基線,是衛(wèi)星研制管理的重中之重。設(shè)計階段全面、有效的技術(shù)狀態(tài)論證,能有效避免研制過程的反復(fù)。資源一號02D衛(wèi)星的產(chǎn)品基線確定過程中主要遵循三大原則,即優(yōu)先選用“資源”衛(wèi)星平臺基線產(chǎn)品,優(yōu)先選用經(jīng)過在軌驗證的產(chǎn)品,盡量選用同一衛(wèi)星的產(chǎn)品。充分應(yīng)用平臺產(chǎn)品化成果,通過嚴(yán)格的基線產(chǎn)品選擇,整星產(chǎn)品成熟度非常高。其中,有77%的產(chǎn)品完全繼承,93.7%的平臺產(chǎn)品直接來自“資源”衛(wèi)星平臺基線。
研制階段的技術(shù)狀態(tài)管理重點(diǎn)放在技術(shù)狀態(tài)更改控制。資源一號02D衛(wèi)星系統(tǒng)級的技術(shù)狀態(tài)更改控制嚴(yán)格按照方案階段末期建立,并在正樣階段初期確定的功能基線和產(chǎn)品基線進(jìn)行管理。對技術(shù)狀態(tài)的調(diào)整,僅涉及整星可靠性安全性項目的完善。方案階段嚴(yán)把接口設(shè)計關(guān),將衛(wèi)星研制中“舉一反三”問題、總體設(shè)計忌諱、整星設(shè)計建造規(guī)范要求等具體項目逐一落實在方案階段的設(shè)計中,避免在后續(xù)階段中的設(shè)計反復(fù)。
資源一號02D衛(wèi)星研制過程中注重復(fù)核復(fù)審工作。在方案階段,根據(jù)產(chǎn)品基線及繼承產(chǎn)品的成熟度策劃了多項復(fù)核復(fù)審項目,在產(chǎn)品投產(chǎn)前重點(diǎn)對數(shù)傳、控制、結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)方案,結(jié)構(gòu)、熱控各類圖紙采取集同方式開展復(fù)核復(fù)審工作,聘請同行專家成立復(fù)核復(fù)審專家組,按月對復(fù)核項目實施總結(jié),對復(fù)查出的問題形成待辦事項并限期更改,同時指定專人對落實情況進(jìn)行督辦,實現(xiàn)閉環(huán)管理,有效避免了方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)加工、熱控部裝、設(shè)備投產(chǎn)的反復(fù),保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和研制進(jìn)度。在正樣階段,主要對主要有效載荷的功能、性能開展復(fù)核復(fù)審,檢查各類指標(biāo)的滿足度,在衛(wèi)星出廠前開展風(fēng)險交底型的復(fù)查工作。通過堅持開展各階段復(fù)核復(fù)審工作,有效保證了衛(wèi)星技術(shù)狀態(tài)的正確性、接口的匹配性,避免了設(shè)計和加工的反復(fù),保證了整星研制進(jìn)度。
在單機(jī)、分系統(tǒng)驗收前和在整星測試各階段,項目辦公室加強(qiáng)測試數(shù)據(jù)的判讀、比對、分析及總結(jié)工作。在電子產(chǎn)品驗收前,項目辦公室要求單機(jī)、分系統(tǒng)單位完成產(chǎn)品與基線產(chǎn)品的功能、性能參數(shù)的數(shù)據(jù)比對,保證產(chǎn)品的可信度。在整星測試的各個階段,項目辦公室制定了總體、測試、分系統(tǒng)責(zé)任人判讀數(shù)據(jù)的機(jī)制,要求三方人員深入測試現(xiàn)場,在每階段結(jié)束后及時開展數(shù)據(jù)判讀比對,并編寫判讀紀(jì)要,按階段開展數(shù)據(jù)判讀總結(jié);對查找出的問題,明確待辦事項、制定計劃節(jié)點(diǎn)、落實責(zé)任。測試期間,組織研制人員自行開發(fā)了數(shù)據(jù)判讀比對軟件,并成功推廣,為分析產(chǎn)品性能一致性、數(shù)據(jù)判讀工作提供了極大的方便[1]。
方案階段抓接口設(shè)計、產(chǎn)品過程中抓工藝實施、產(chǎn)品交付時抓接口試驗、整星AIT期間抓數(shù)據(jù)比對工作,以及順暢的管理機(jī)制,為資源一號02D衛(wèi)星的成功發(fā)射奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
以資源一號02D衛(wèi)星研制進(jìn)度管理控制與管理模式為藍(lán)本,針對整個管理項目的流程進(jìn)度,總結(jié)分析涉及進(jìn)度管控的主要因素,對后續(xù)短周期衛(wèi)星的進(jìn)度管理啟示如下。
動態(tài)進(jìn)度風(fēng)險管理是實行進(jìn)度控制的有力手段。近年來,隨著衛(wèi)星任務(wù)的迅速增加和衛(wèi)星研制周期的大幅度縮短,按計劃圓滿完成衛(wèi)星任務(wù)面臨著巨大壓力。在衛(wèi)星研制過程中,可以通過動態(tài)進(jìn)度風(fēng)險管理,有效預(yù)防和減小某些潛在問題或不確定因素對衛(wèi)星研制進(jìn)度的不利影響,這對于短周期衛(wèi)星研制進(jìn)度管理尤其重要。對如何做好動態(tài)進(jìn)度風(fēng)險管控工作,總結(jié)如下。
(1)動態(tài)進(jìn)度風(fēng)險的控制階段:短周期衛(wèi)星在立項初期,應(yīng)集中力量對研制過程中各維度的潛在風(fēng)險進(jìn)行識別和預(yù)警,制定應(yīng)對措施,降低風(fēng)險發(fā)生的概率或轉(zhuǎn)移風(fēng)險,減少風(fēng)險給整星研制進(jìn)度帶來的影響。當(dāng)風(fēng)險發(fā)生時,組織力量采取合理應(yīng)對措施,作出快速反應(yīng),盡量減少風(fēng)險對衛(wèi)星研制進(jìn)度的不利影響[2]。
(2)建立風(fēng)險管理組織:動態(tài)進(jìn)度風(fēng)險管理工作首先應(yīng)建立“以衛(wèi)星項目辦公室為主,各參研單位為輔”的風(fēng)險管理組織和決策機(jī)構(gòu),負(fù)責(zé)組織制定衛(wèi)星的產(chǎn)品風(fēng)險管理要求和工作策劃,并組織完成其規(guī)定的各項工作。各單位對外協(xié)單位的風(fēng)險管理工作應(yīng)及時進(jìn)行協(xié)調(diào)、指導(dǎo)和監(jiān)控,確保外協(xié)單位產(chǎn)品滿足研制要求。
(3)動態(tài)風(fēng)險的進(jìn)度控制過程:制定風(fēng)險預(yù)防和應(yīng)對措施,利用精細(xì)的計劃管理、資源管理和可靠性安全性管理等措施,預(yù)防風(fēng)險發(fā)生;加強(qiáng)研制現(xiàn)場跟蹤,及時發(fā)現(xiàn)可能影響衛(wèi)星研制進(jìn)度的風(fēng)險因素,并組織進(jìn)行評估和監(jiān)督。風(fēng)險出現(xiàn)一般會影響衛(wèi)星研制進(jìn)度,特別是風(fēng)險出現(xiàn)在研制主線上,快速制定并合理采取應(yīng)對措施非常關(guān)鍵,實現(xiàn)對進(jìn)度風(fēng)險控制。
物資是衛(wèi)星研制和生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)和前提,物資管理是縮短衛(wèi)星研制周期、確保質(zhì)量和可靠性、降低研制成本的重要環(huán)節(jié)。因此,物資管理是衛(wèi)星項目管理的重要組成部分,特別對于短周期衛(wèi)星研制進(jìn)度,物資配套進(jìn)度直接影響研制目標(biāo)的實現(xiàn)[3]。衛(wèi)星研制計劃中應(yīng)明確物資采購計劃,物資采購計劃必須與衛(wèi)星研制計劃、物資生產(chǎn)周期相匹配。提前啟動引進(jìn)器件和長周期器件投產(chǎn)工作,深入分析、識別各單機(jī)的風(fēng)險器件,以及根據(jù)以往經(jīng)驗存在的瓶頸器件,作為衛(wèi)星研制進(jìn)度研制的風(fēng)險,形成專題計劃;關(guān)注物資的選用、采購、配套、發(fā)放、篩選等各環(huán)節(jié),每個器件責(zé)任落實到人;加大物資配套專題調(diào)度會頻率,利用自身庫存、調(diào)劑同領(lǐng)域衛(wèi)星、采購供貨商現(xiàn)貨等措施按計劃完成物資配套工作。
“十四五”直至2025年,是航天事業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時期和戰(zhàn)略機(jī)遇期。在完成任務(wù)和確保成功的前提下,要實現(xiàn)從應(yīng)用型到業(yè)務(wù)服務(wù)型、從單星生產(chǎn)向多星和星座批量生產(chǎn)模式的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變,科研任務(wù)十分艱巨。任務(wù)的急劇增加對于批量生產(chǎn)能力提出極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),產(chǎn)品化工作作為批生產(chǎn)基礎(chǔ)在當(dāng)前科研生產(chǎn)形勢下受到各方關(guān)注,特別是對于短周期衛(wèi)星,產(chǎn)品化定型產(chǎn)品的選用尤為重要。國內(nèi)衛(wèi)星研制已借鑒NASA等機(jī)構(gòu)的做法,在衛(wèi)星立項時根據(jù)用戶提出的任務(wù)需求,選用成熟平臺,確定成熟的基線產(chǎn)品,選取現(xiàn)貨單機(jī)產(chǎn)品,合理組合配置分系統(tǒng)方案,優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計,以縮短產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)周期,實現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)控制、設(shè)備資源均衡使用和產(chǎn)品質(zhì)量控制[4]。
在立項初期,應(yīng)根據(jù)整星和單機(jī)研制計劃流程,提前開展測試資源、大型試驗資源、單機(jī)產(chǎn)品研制及元器件配套等需求清理和落實,項目辦公室編寫整星資源設(shè)施需求計劃,各承制單位編寫單機(jī)產(chǎn)品資源設(shè)施需求計劃??沙闪⒂煽蒲猩a(chǎn)主管部門、項目辦公室、各參研單位組成的資源協(xié)調(diào)保障組,提前落實單機(jī)產(chǎn)品和整星研制資源保障工作。遇到進(jìn)度推遲情況時,對共用設(shè)施和設(shè)備資源實行動態(tài)管理,及時更新使用計劃并實施動態(tài)調(diào)度,專人跟蹤、專題協(xié)調(diào)、快速響應(yīng),以提高資源保證能力,提高衛(wèi)星研制與資源保障匹配度,確保衛(wèi)星研制進(jìn)度[5]。
對于短周期衛(wèi)星,有效的協(xié)調(diào)和溝通至關(guān)重要。在立項初期,建議通過項目辦公室項目經(jīng)理牽頭成立由參研單位主管領(lǐng)導(dǎo)、調(diào)度組成的衛(wèi)星調(diào)度組;項目辦公室技術(shù)經(jīng)理牽頭成立由分系統(tǒng)主任設(shè)計師組成的技術(shù)協(xié)調(diào)組,及時、高效地解決總體設(shè)計、產(chǎn)品研制、整星測試等研制階段中出現(xiàn)的問題。通過衛(wèi)星調(diào)度會、研制協(xié)調(diào)會、短線或者專項調(diào)度會等形式,及時了解衛(wèi)星研制進(jìn)展,識別潛在風(fēng)險和存在的問題,組織衛(wèi)星研制力量快速處理[6]。
短周期衛(wèi)星因研制周期短,整星層面試驗驗證的項目和機(jī)會較少,應(yīng)特別重視整星總裝和測試階段等主線研制的跟產(chǎn)工作。此階段將圍繞日目標(biāo)和周目標(biāo),嚴(yán)格按計劃安排工作,項目辦公室、總體、總裝、測試等相關(guān)人員做到現(xiàn)場跟產(chǎn),遇到問題快速排故,提高工作效率。定期召開綜合測試調(diào)度會,對短線項目每周召開專題調(diào)度會,堅持測試班前班后會,根據(jù)測試需要隨時組織召開專題調(diào)度會,及時解決測試中存在問題,有效縮短衛(wèi)星主線進(jìn)度的研制周期[7]。
為進(jìn)一步做好衛(wèi)星計劃管控工作,實現(xiàn)產(chǎn)品交付和入庫計劃同步,在衛(wèi)星研制初期將已明確的衛(wèi)星產(chǎn)品配套表導(dǎo)入科研生產(chǎn)管理系統(tǒng),按照計劃節(jié)點(diǎn)要求,明確各單機(jī)交付計劃,待產(chǎn)品驗收交付入庫后,系統(tǒng)自動關(guān)聯(lián)計劃,以有效提高計劃完成的實時性、真實性和嚴(yán)肅性,促進(jìn)計劃責(zé)任單位按時、保質(zhì)完成研制計劃。高度重視項目管理信息化平臺的開發(fā)和使用,運(yùn)用先進(jìn)的信息化平臺,開展項目進(jìn)度、經(jīng)費(fèi)、資源、風(fēng)險、質(zhì)量綜合管控,在項目內(nèi)形成以計劃為牽引的多要素高效協(xié)同聯(lián)動、計劃與考核并行、技術(shù)流程與管理流程相融合的管理模式,并將計劃與考核并行管理,通過真實數(shù)據(jù)支撐,實時感知考核結(jié)果并予以展示與預(yù)警,快速、直觀、準(zhǔn)確促進(jìn)項目多要素的合理規(guī)劃和有效調(diào)配,以提高管理效率,促進(jìn)項目管理工作[8]。
本文總結(jié)了資源一號02D衛(wèi)星研制進(jìn)度管理策略,按研制階段總結(jié)出各階段進(jìn)度管理重點(diǎn),提出了具體的管理措施。通過借鑒資源一號02D衛(wèi)星的研制模式和進(jìn)度管理經(jīng)驗,總結(jié)提出了短周期衛(wèi)星研制進(jìn)度管理啟示,詳細(xì)闡述了動態(tài)進(jìn)度風(fēng)險管理、物資管理、溝通管理、資源保障等方面工作的做法與經(jīng)驗,以及信息化在衛(wèi)星項目管理過程中的應(yīng)用與設(shè)想,可為后續(xù)業(yè)務(wù)衛(wèi)星的研制模式提供參考。