衛星電源單機產品保證工作的實踐

◎北京空間飛行器總體設計部 姜東升

衛星電源單機產品保證工作的實踐

◎北京空間飛行器總體設計部 姜東升

衛星電源分系統單機產品保證工作的對象是電源分系統單機產品。電源類單機產品是構成衛星的基本單元，是最基礎的質量管理環節，也是型號質量與可靠性的基礎。電源類單機一旦出故障，往往會造成任務降級或整星失效，因此電源分系統單機類產品的產品保證工作尤其重要。

電源單機產品保證工作是針對電源單機產品研制特點開展的產品保證工作策劃、研究，是在產品研制、生產全過程進行的一系列有計劃、有組織的技術和管

理活動，目的是使電源產品達到客戶規定的各項要求并能安全、可靠的運行。電源單機產品保證工作的核心是確保電源產品的性能達到用戶要求，實現各項研制、生產活動事前有計劃，事中、事后可檢查。其貫穿衛星電源產品研制、生產、交付和使用全過程。

一、電源單機產品保證工作的特點

電源分系統產品是航天器非常關鍵的產品，為衛星壽命期各個飛行階段產生、儲存、調節和管理電能，為用電負載提供電功率。其按功能主要可分為發電裝置、能源儲存裝置、電源控制裝置三大模塊。單機產品包括太陽翼、蓄電池組和電源控制器。我國大部分衛星工作在近地傾斜軌道、太陽同步軌道、地球同步軌道和月球軌道，對電源單機產品各自的壽命要求不同，單機種類選擇和技術指標要求也不相同。

電源分系統的研制模式為，總體向承制單位提出分系統單機的技術要求，承制單位向總體提供驗收合格的太陽翼、蓄電池組、電源控制器單機產品，總體進行系統聯試，組成衛星電源分系統。電源系統產品研制過程是一個集設計、生產、試驗、測試于一體的系統性工作。

電源單機產品保證工作的特點如下：

一是電源單機產品為全外協產品，有的甚至是航天系統外的單位。這些外協單位的產品質量保證模式與中國空間技術研究院產品保證體系不同，需要著重做好產品保證要求的層層傳遞和落實工作。

二是部分外協產品存在零部件二次外協的情況，如何管控好二次外協單位的資質能力和產品質量，做到產品保證要求的有效傳遞是工作的重點。

三是太陽翼為機電一體化產品，生產工藝復雜，存在多個廠所不同工序交叉研制的狀態，產品保證工作需要多頭管理。

四是電源單機產品目前新技術、新研制產品增多，研制和生產周期要求短，批量小，部分產品技術成熟度低。

五是蓄電池組為電化學產品，產品殼體的密封性和安全性是影響產品品質的關鍵特性，同時對單體的性能一致性和電極間以及電極與殼體的絕緣有明確的要求。

二、電源單機產品保證工作的開展

目前，北京空間飛行器總體部基于當前型號產品保證管理現狀和特點，結合對歐洲航天局產品保證管理機構、職能及運行模式的研究，建立了符合自身特點的航天產品保證管理體系。成立了電源單機產品保證工程師隊伍，與型號項目分系統研制隊伍相互配合，共同推進電源分系統產品保證工作；從分系統到單機承制單位設立電源單機產品保證負責人，明確產品保證人員的職責分工和工作接口。系統策劃電源單機產品保證工作，通過產品保證大綱和產品保證工作計劃落實相關工作項目，同時抓好產品保證要求向單機承制單位的有效傳遞，確保產品質量滿足要求。

1.電源產品保證隊伍的建設

總體部電源分系統單機產品為全外協類產品，外協單位負責電源產品研制、生產全過程的技術和質量管理保證。外協單位設置了單機主任設計師對產品首席負責，單機生產線產品保證工程師對產品首席/主任設計師負責，并相應地配備了設計、工藝、元器件、可靠性、檢驗等多領域人才。

總體部負責對電源產品生產全過程產品保證進行監督、檢查，向單機承制單位傳遞型號總體設計的產品保證要求，并對產品進行檢驗、驗收和交付后的產品保證工作負責。型號項目設置產品保證經理對總設計師負責，設置產品保證助理協助產品保證經理對本型號進行管理。總體部設置電源單機產品保證工程師對同類產品的產品保證工作進行管理，其通過與承制單位單機生產線產品保證工程師的接口，將總體部的產品保證管理體系延伸到單機承制單位的研制生產活動中，指導和監督單機產品生產過程中的產品保證工作。雙方形成的管理關系如圖l所示。

圖1 總體和承制單位的產品保證管理關系圖

總體部對電源單機產品采取矩陣式管理模式，實現型號項目管理和專業產品化層面兩個維度的管理。型號產品保證經理及助理通過型號產品保證大綱等文件體系，以系統化、規范化的方式確保系統集成、產品選型、適應性改造以及總裝、測試等技術活動的質量；單機產品保證工程師通過執行技術規范和運行質量管理體系，確保被選用產品的生產性能和質量。

2.電源單機產品保證工作策劃

電源單機產品保證策劃的目的是規范產品保證活動，提升產品保證能力，保證產品研制過程風險可控，確保產品質量穩定，滿足用戶要求。電源單機研制啟動初期，電源單機產品保證工程師在對用戶及衛星總體的產品保證要求、衛星任務特點以及對本單位的產品保證能力進行充分分析的基礎上，確定電源單機的產品保證工作目標、各研制階段的產品保證工作項目，以指導單機產品研制、生產過程的產品保證活動。

電源單機產品保證策劃是開展后續產品保證工作的重要基礎。通過產品保證策劃，可以有效識別單機產品保證工作的重點和風險，提前采取針對性措施，實現單機產品保證管理工作的重心前移。

電源單機產品保證策劃是根據產品研制任務書、衛星總體產品保證要求、相關標準規范、產品技術要求等輸入文件，結合本單位的產品保證體系，對電源單機的產品保證工作要素進行全面梳理和識別，結合單機產品研制技術流程確立產品保證各項工作時機，編制產品保證工作流程，完成產品保證計劃，產品保證大綱、產品保證要求一系列文件編制。產品保證策劃的流程如圖2所示。

電源單機產品保證策劃工作還需要開展產品保證文件策劃，按策劃類、過程類和總結類形成各級產品保證文件清單，確定相應文件的編寫時機和責任人，建立產品保證文件體系（見圖3）。

通過產品保證文件體系，可以在用戶、承制方和外協方之間將用戶的最終產品保證要求逐層傳遞。以電源單機產品保證要求為例，型號總體單位根據用戶產品保證要求建立產品保證大綱和計劃，確保各項產品保證工作有序進行，并對電源分系統下發產品保證要求。分系統負責編制相應的產品保證大綱和計劃落實相關工作項目，對單機承制方（外協方）提出產品保證要求。對單機承制方二次外協的任務，協出方負責提出產品保證要求，并全面負責質量保證工作。以此類推，逐層分解。同時，二次外協方、單機承制方和分系統分別完成各自生產的過程測試、檢驗工作，并對過程中形成的產品保證文件，如檢驗測試結果滿足產品保證要求的程度進行評估，確保各項要求逐一量化落實到位，方便實現閉環管理。

產品保證要求傳遞及閉環圖如圖4所示。

（1）電源產品保證大綱

電源分系統制定的電源產品保證大綱是對衛星總體提出的產品保證要求的承諾，也是針對電源單機產品研制特點制定的產品保證活動保證措施、資源和工作開展策劃的文件。電源產品保證大綱對所屬電源單機的產品保證九要素——產品保證管理、質量保證、可靠性保證、維修性保證、安全性保證、元器件保證、原材料、機械零件和工藝保證、軟件保證的相應工作內容作出策劃和要求（見表1）。

圖2 電源單機產品保證策劃過程圖

圖3 電源單機產品保證文件體系

圖4 電源單機產品保證要求傳遞及閉環圖

電源產品保證大綱規定了電源產品生產過程中各項產品保證活動，重點關注單機承制方產品檢驗大綱評審和生產準備評審，確保檢驗工作有效地進行質量控制和生產基線的正確一致。對關鍵重要項目和部件及產品三類關鍵特性、強制檢驗點、二次外協產品的產品保證活動實施進行量化管理，明確實施的時機，對其控制要求作出單獨的說明。

表1 電源單機產品保證大綱主要工作內容

（2）電源產品保證工作計劃

電源分系統必須根據衛星總體的產品保證要求、分系統制定的電源產品保證大綱和科研生產計劃，在產品研制啟動階段制定電源單機產品保證計劃，對研制工作特點和風險進行深入分析，對產品設計、工藝、生產、試驗和驗收過程中產品保證活動目標、工作項目、工作時機、責任、結果等進行策劃，確保產品保證工作規范有序開展。

圖5 電源單機產品保證工作流程圖

（3）電源產品保證要求

電源分系統單機產品保證工程師根據產品保證大綱以及其它相關產品保證管理規范和標準，針對電源單機產品保證各要素，對單機產品承制單位提出產品保證要求，監督落實生產過程中產品保證工作事項。對于蓄電池和太陽翼，需要結合其特點制定專用產品保證要求，指導單機承制方的產品生產活動。專用產品保證要求主要針對產品的設計、過程、工藝三類關鍵特性的實現、生產過程和最終結果明確量化要求與方法。電源單機產品保證工程師要確保制定的產品保證要求向下一級承制單位有效傳遞，落實到位。

（4）電源產品保證工作流程管理

電源單機產品保證流程是建立在電源單機產品保證工作計劃和產品研制技術流程基礎之上的，依據產品保證要求和產品研制流程劃分的研制階段，將產品研制全過程的產品保證工作項目細化并落實在各研制階段，形成產品保證工作流程圖（見圖5），指導電源單機產品保證工程師工作。

根據電源單機產品的研制特點，以單機產品研制技術流程為基礎，對產品研制流程中各主要階段的產品保證工作內容進行細化，明確單機產品在整個研制過程所開展的產品保證工作項目、內容和時機，明確電源單機產品研制過程中各項產品保證工作的責任人和參與人，工作要求、依據、完成形式及輸出物。

隨著產品保證體系建設的逐步成熟、產品保證隊伍的完善和各項制度的不斷健全，電源單機研制過程管理的規范化實現了其產品保證工作從設計、生產到試驗、測試全過程可控，確保了電源單機產品質量符合要求。