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资源一号02D卫星研制进度管理措施及启示

2020-11-28张明磊仲维昆李一凡张宏宇朱华斌

航天器工程 2020年6期
关键词:单机研制卫星

张明磊 仲维昆 李一凡 张宏宇 朱华斌

(中国空间技术研究院遥感卫星总体部,北京 100094)

资源一号02D卫星(又称为5米光学业务卫星)是一颗按照用户要求“定制建造”的民用业务卫星,作为国土资源卫星规划的首发星,能保持我国民用高分辨率遥感数据的连续性,也是由2.5 m向1.0 m分辨率过渡的一颗重要的卫星。该卫星主要满足国土资源部土地资源监管、矿山开发监测、地质灾害监测、地质隐患调查等主体业务,并在资源一号系列卫星应用的基础上,推动上述业务向微观调查与监管发展。资源一号02D卫星作为业务卫星,技术继承性高,研制周期短,能较快满足国土资源业务对卫星数据的需求。卫星于2019年9月12日在太原卫星发射中心成功发射,研制周期历时36个月。

在资源一号02D卫星的研制中,借鉴“资源”卫星平台系列卫星的技术和经验,以“资源”卫星平台确立的状态为基线进行更改控制,全面贯彻和充分利用平台化、产品化的理念和成果,立足已有科研体系和资源保障能力,探索出一条用户定制、成熟产品集成建造的卫星研制新模式,可为后续业务卫星的研制模式提供参考。

1 研制特点

平台化、产品化业务卫星应具备研制周期短、上星产品相对较为成熟等特点。资源一号02D卫星的建造思想是打造一颗按照用户要求“定制建造”的民用业务卫星,相比于其他卫星,资源一号02D卫星具有以下3个研制特点。

(1)模式新。资源一号02D卫星采取按需定制、委托建造的组织实施方式,可为民用业务卫星研制模式提供宝贵经验。

(2)要求高。资源一号02D卫星满足用户提出的性能提升要求,特别是业务化运行的要求,在重访周期、图像定位精度、图像压缩算法及图像融合精度等方面有所提高。

(3)系统集成复杂。资源一号02D卫星最大限度地利用成熟的平台和产品,选用的单机产品分别来自其他成熟卫星,因此接口状态复杂,要通过深入细致的分析、仿真和验证确保协调、匹配。载荷舱结构设计、热设计采取一步正样的研制策略,这对设计能力提出了一次做好的高要求。

2 进度管理策略

资源一号02D卫星工程研制分为方案设计和正样研制两个阶段,为确保完成卫星研制的进度目标,项目办公室对卫星任务进行深入分析,制定了有针对性的进度管理策略。

(1)一个目标:36个月内完成卫星研制工作,将一颗质量过硬、进度满足要求的卫星交付用户。

(2)两个前移:结合资源一号02D卫星研制周期短、“一步正样”的研制策略,重点做好“单机投产”和“接口验证前移”,保证长周期产品按期交付,卫星平台分系统重要接口性能满足要求。

(3)三个狠抓:抓技术及计划流程、抓责任落实、抓短线项目,保证整星满足36个月的研制要求。

(4)四个机制:复核复审机制、卫星健康状态检查机制、质量分析与闭环管理机制、风险分析与控制机制,保证整星质量受控。

3 进度管理措施

根据资源一号02D卫星研制特点,制定有针对性的进度管理策略,采取合理、可行的进度管理措施,有效地确保整星研制进度。具体的进度管理措施总结如下。

3.1 识别短线,做好两个前移

针对资源一号02D卫星研制周期短的研制要求,加快产品的投产进程。在卫星研制初期,确立了“最大限度利用产品化产品,一步正样”的研制策略,优先选用“资源”卫星平台型谱产品、经过飞行验证的产品,最大限度确保产品成熟可靠,接口匹配,将产品继承性提升到卫星研制的战略高度。在资源一号02D卫星单机产品中,完全继承的产品占总数的77%,有少量修改的产品占总数的21%,新研产品仅占总数的2%。可以说,“资源”系列卫星多年的产品化研究成果确保了资源一号02D卫星产品的成熟,保证了卫星产品顺利提前投产。

资源一号02D卫星的单机产品成熟度高,大量选用型谱产品,设计压力相对集中在整星构型布局设计、力学特性设计、热设计、遥测遥控和科学数据信息流设计等方面。受限于卫星的研制进度,系统级的设计验证工作主要依靠分析、仿真和复核复算;同时,为验证重要的接口性能,在方案阶段安排了必要的验证试验,这与传统的在卫星方案阶段不开展验证试验工作有所不同。资源一号02D卫星安排了4项验证性试验,即高光谱相机与数传分系统联试、高光谱相机与电源分系统联试、高光谱相机与数管分系统联试、太阳翼驱动机构与太阳翼根部铰链对接试验。通过试验,对关键方案设计进行了验证,为卫星工作的顺利推进打下了良好的基础。

3.2 强化过程管理,责任落实

资源一号02D卫星研制初期,项目办公室除了组织制定整星、分系统、单机各级研制技术流程和计划流程,还深入分析和识别关键路径和短线项目。卫星研制初期有效识别出的整星“关键路径”为高光谱相机,短线项目为整星结构,会同研制单位一起制定专题策划,组织专家对两项研制任务的策划和“两个流程”开展审查把关工作,细化阶段性目标和风险点,将高光谱相机和整星结构作为重点管控项目,贯穿卫星整个研制过程,确保整星进度要求。

结合资源一号02D卫星的任务特点和管理要求,项目办公室认真贯彻卫星研制过程中各项规定,除了常规要求各参研单位根据承担的卫星任务情况明确各级职责外,针对有效载荷产品、系统联试、大型试验、整星测试等工作提前明确专项工作负责人,充分发挥“卫星牵引+专项负责”两条指挥线的作用,确保卫星多线并举情况下责任明晰,落实到人。

3.3 围绕技术状态管理,建立四个机制

为进一步保证整星质量受控,有效避免设计反复影响正样研制进度,项目办公室建立了复核复审机制、卫星健康状态检查机制、质量分析与闭环管理机制、风险分析与控制机制,总结如下。

设计阶段的技术状态管理,即确定整星技术状态基线,是卫星研制管理的重中之重。设计阶段全面、有效的技术状态论证,能有效避免研制过程的反复。资源一号02D卫星的产品基线确定过程中主要遵循三大原则,即优先选用“资源”卫星平台基线产品,优先选用经过在轨验证的产品,尽量选用同一卫星的产品。充分应用平台产品化成果,通过严格的基线产品选择,整星产品成熟度非常高。其中,有77%的产品完全继承,93.7%的平台产品直接来自“资源”卫星平台基线。

研制阶段的技术状态管理重点放在技术状态更改控制。资源一号02D卫星系统级的技术状态更改控制严格按照方案阶段末期建立,并在正样阶段初期确定的功能基线和产品基线进行管理。对技术状态的调整,仅涉及整星可靠性安全性项目的完善。方案阶段严把接口设计关,将卫星研制中“举一反三”问题、总体设计忌讳、整星设计建造规范要求等具体项目逐一落实在方案阶段的设计中,避免在后续阶段中的设计反复。

资源一号02D卫星研制过程中注重复核复审工作。在方案阶段,根据产品基线及继承产品的成熟度策划了多项复核复审项目,在产品投产前重点对数传、控制、结构与机构方案,结构、热控各类图纸采取集同方式开展复核复审工作,聘请同行专家成立复核复审专家组,按月对复核项目实施总结,对复查出的问题形成待办事项并限期更改,同时指定专人对落实情况进行督办,实现闭环管理,有效避免了方案设计、结构加工、热控部装、设备投产的反复,保证了产品的质量和研制进度。在正样阶段,主要对主要有效载荷的功能、性能开展复核复审,检查各类指标的满足度,在卫星出厂前开展风险交底型的复查工作。通过坚持开展各阶段复核复审工作,有效保证了卫星技术状态的正确性、接口的匹配性,避免了设计和加工的反复,保证了整星研制进度。

在单机、分系统验收前和在整星测试各阶段,项目办公室加强测试数据的判读、比对、分析及总结工作。在电子产品验收前,项目办公室要求单机、分系统单位完成产品与基线产品的功能、性能参数的数据比对,保证产品的可信度。在整星测试的各个阶段,项目办公室制定了总体、测试、分系统责任人判读数据的机制,要求三方人员深入测试现场,在每阶段结束后及时开展数据判读比对,并编写判读纪要,按阶段开展数据判读总结;对查找出的问题,明确待办事项、制定计划节点、落实责任。测试期间,组织研制人员自行开发了数据判读比对软件,并成功推广,为分析产品性能一致性、数据判读工作提供了极大的方便[1]。

方案阶段抓接口设计、产品过程中抓工艺实施、产品交付时抓接口试验、整星AIT期间抓数据比对工作,以及顺畅的管理机制,为资源一号02D卫星的成功发射奠定了技术基础。

4 短周期卫星研制进度管理启示

以资源一号02D卫星研制进度管理控制与管理模式为蓝本,针对整个管理项目的流程进度,总结分析涉及进度管控的主要因素,对后续短周期卫星的进度管理启示如下。

4.1 做好动态进度风险管理

动态进度风险管理是实行进度控制的有力手段。近年来,随着卫星任务的迅速增加和卫星研制周期的大幅度缩短,按计划圆满完成卫星任务面临着巨大压力。在卫星研制过程中,可以通过动态进度风险管理,有效预防和减小某些潜在问题或不确定因素对卫星研制进度的不利影响,这对于短周期卫星研制进度管理尤其重要。对如何做好动态进度风险管控工作,总结如下。

(1)动态进度风险的控制阶段:短周期卫星在立项初期,应集中力量对研制过程中各维度的潜在风险进行识别和预警,制定应对措施,降低风险发生的概率或转移风险,减少风险给整星研制进度带来的影响。当风险发生时,组织力量采取合理应对措施,作出快速反应,尽量减少风险对卫星研制进度的不利影响[2]。

(2)建立风险管理组织:动态进度风险管理工作首先应建立“以卫星项目办公室为主,各参研单位为辅”的风险管理组织和决策机构,负责组织制定卫星的产品风险管理要求和工作策划,并组织完成其规定的各项工作。各单位对外协单位的风险管理工作应及时进行协调、指导和监控,确保外协单位产品满足研制要求。

(3)动态风险的进度控制过程:制定风险预防和应对措施,利用精细的计划管理、资源管理和可靠性安全性管理等措施,预防风险发生;加强研制现场跟踪,及时发现可能影响卫星研制进度的风险因素,并组织进行评估和监督。风险出现一般会影响卫星研制进度,特别是风险出现在研制主线上,快速制定并合理采取应对措施非常关键,实现对进度风险控制。

4.2 协调物资配套保障条件

物资是卫星研制和生产的物质基础和前提,物资管理是缩短卫星研制周期、确保质量和可靠性、降低研制成本的重要环节。因此,物资管理是卫星项目管理的重要组成部分,特别对于短周期卫星研制进度,物资配套进度直接影响研制目标的实现[3]。卫星研制计划中应明确物资采购计划,物资采购计划必须与卫星研制计划、物资生产周期相匹配。提前启动引进器件和长周期器件投产工作,深入分析、识别各单机的风险器件,以及根据以往经验存在的瓶颈器件,作为卫星研制进度研制的风险,形成专题计划;关注物资的选用、采购、配套、发放、筛选等各环节,每个器件责任落实到人;加大物资配套专题调度会频率,利用自身库存、调剂同领域卫星、采购供货商现货等措施按计划完成物资配套工作。

4.3 利用产品化定型产品

“十四五”直至2025年,是航天事业发展的关键时期和战略机遇期。在完成任务和确保成功的前提下,要实现从应用型到业务服务型、从单星生产向多星和星座批量生产模式的战略转变,科研任务十分艰巨。任务的急剧增加对于批量生产能力提出极为严峻的挑战,产品化工作作为批生产基础在当前科研生产形势下受到各方关注,特别是对于短周期卫星,产品化定型产品的选用尤为重要。国内卫星研制已借鉴NASA等机构的做法,在卫星立项时根据用户提出的任务需求,选用成熟平台,确定成熟的基线产品,选取现货单机产品,合理组合配置分系统方案,优化系统设计,以缩短产品设计和生产周期,实现产品技术状态控制、设备资源均衡使用和产品质量控制[4]。

4.4 资源设施有效保障

在立项初期,应根据整星和单机研制计划流程,提前开展测试资源、大型试验资源、单机产品研制及元器件配套等需求清理和落实,项目办公室编写整星资源设施需求计划,各承制单位编写单机产品资源设施需求计划。可成立由科研生产主管部门、项目办公室、各参研单位组成的资源协调保障组,提前落实单机产品和整星研制资源保障工作。遇到进度推迟情况时,对共用设施和设备资源实行动态管理,及时更新使用计划并实施动态调度,专人跟踪、专题协调、快速响应,以提高资源保证能力,提高卫星研制与资源保障匹配度,确保卫星研制进度[5]。

4.5 有效沟通与协调,及时发现、解决问题

对于短周期卫星,有效的协调和沟通至关重要。在立项初期,建议通过项目办公室项目经理牵头成立由参研单位主管领导、调度组成的卫星调度组;项目办公室技术经理牵头成立由分系统主任设计师组成的技术协调组,及时、高效地解决总体设计、产品研制、整星测试等研制阶段中出现的问题。通过卫星调度会、研制协调会、短线或者专项调度会等形式,及时了解卫星研制进展,识别潜在风险和存在的问题,组织卫星研制力量快速处理[6]。

短周期卫星因研制周期短,整星层面试验验证的项目和机会较少,应特别重视整星总装和测试阶段等主线研制的跟产工作。此阶段将围绕日目标和周目标,严格按计划安排工作,项目办公室、总体、总装、测试等相关人员做到现场跟产,遇到问题快速排故,提高工作效率。定期召开综合测试调度会,对短线项目每周召开专题调度会,坚持测试班前班后会,根据测试需要随时组织召开专题调度会,及时解决测试中存在问题,有效缩短卫星主线进度的研制周期[7]。

4.6 信息化应用促进卫星管理工作

为进一步做好卫星计划管控工作,实现产品交付和入库计划同步,在卫星研制初期将已明确的卫星产品配套表导入科研生产管理系统,按照计划节点要求,明确各单机交付计划,待产品验收交付入库后,系统自动关联计划,以有效提高计划完成的实时性、真实性和严肃性,促进计划责任单位按时、保质完成研制计划。高度重视项目管理信息化平台的开发和使用,运用先进的信息化平台,开展项目进度、经费、资源、风险、质量综合管控,在项目内形成以计划为牵引的多要素高效协同联动、计划与考核并行、技术流程与管理流程相融合的管理模式,并将计划与考核并行管理,通过真实数据支撑,实时感知考核结果并予以展示与预警,快速、直观、准确促进项目多要素的合理规划和有效调配,以提高管理效率,促进项目管理工作[8]。

5 结束语

本文总结了资源一号02D卫星研制进度管理策略,按研制阶段总结出各阶段进度管理重点,提出了具体的管理措施。通过借鉴资源一号02D卫星的研制模式和进度管理经验,总结提出了短周期卫星研制进度管理启示,详细阐述了动态进度风险管理、物资管理、沟通管理、资源保障等方面工作的做法与经验,以及信息化在卫星项目管理过程中的应用与设想,可为后续业务卫星的研制模式提供参考。

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