宇航通用產品去型號化工作綜合管理與實踐

中國空間技術研究院 梁波 馬濤 陳濤

宇航通用產品去型號化工作綜合管理與實踐

中國空間技術研究院 梁波 馬濤 陳濤

為推進穩定、高效的貨架式航天產品體系的建設進程，中國空間技術研究院積極總結提煉多年來產品化工作與通用產品組批生產經驗成果，以實現通用產品研制由型號維度向產品維度全面轉變為目標，從統一產品技術狀態和管控等8個方面明確了通用產品去型號化的基本準則、內涵、工作流程，制定并發布了通用單機產品去型號化工作若干指導意見(試行版)，通過構建去型號化工作長效機制，針對通用單機產品接口不統一、環試條件不統一等制約通用產品實現去型號化的共性突出問題組織開展深入論證，形成了統一意見，有效推動去型號化工作并取得顯著成果。

航天器通用產品具有研制周期長、品種多、子樣少的特點。在傳統的科研生產模式下，新產品多為型號牽引開發，各研制單位在產品開發過程更多的是考慮滿足單一型號的需求，對通用產品的研制存在需求統籌分析不足、通用性設計不夠、多子樣全包絡驗證不充分等問題，不能有效覆蓋多型號應用需求。特別是近年來，隨著“高強度研制、高密度發射”成為型號任務新常態，航天器批量化生產和商業航天發展形勢對科研生產模式轉型升級提出了更高的要求。如何在通用產品研制的各個環節消除單一型號的影響，最終實現通用產品的去型號化，已成為科研生產模式轉型的突破口，也是宇航產品化的工作重點。

一、現狀與問題分析

宇航通用產品是指可供2個(含)以上型號選用的產品或未來有明確的批量應用需求的產品，可分為通用單機和通用組件2個層級。通用產品的去型號化既是“產品化”的工作重點和主要抓手，也是產品化工作的直觀效果和應用體現。經梳理分析，在研究院的通用產品中，以10N推力器、飛輪、SADA、貯箱、火工裝置、微波開關等為典型的通用單機，以電機、陀螺儀、頻率源模塊、低噪放模塊等為典型的通用組件已至少能夠在“平臺內”實現去型號化，當前去型號化工作的薄弱環節主要體現為以下3個方面。

一是去型號化工作要求的理解和執行情況存在不均衡性。各單位領導和產品首席對去型號化工作要求的理解存在差異，導致不同單位和產品隊伍對去型號化工作的執行情況與深入開展程度不同，部分通用產品尚未實現去型號化。

二是領域內/跨領域通用產品的去型號化工作仍需深入開展。在已實現去型號化的通用產品中，大部分僅能實現在平臺內或領域內通用，限于不同平臺和不同領域間的相關技術體制存在差異，能夠跨平臺或跨領域使用的通用產品不多。

三是有效載荷通用單機/組件產品去型號化工作仍需加強。在已實現去型號化的通用單機中，大部分屬于平臺產品，有效載荷單機技術狀態由于與用戶要求緊密連接、定制的色彩重，目前能夠實現去型號化的單機較少。

針對以上去型號化薄弱環節，研究院一方面要組織深入研究明確去型號化工作標準、程序與職責要求，并通過院所兩級行政組織嚴格推進落實，指導各專業單位和產品研制隊伍有效、規范開展通用單機/組件去型號化；另一方面要研究收斂不同領域航天器技術體制差異，進一步壓縮通用產品規格，深入開展不同平臺和領域間建造規范的差異歸一化論證，針對接口設計要求、IDS編制要求、環境試驗項目與試驗條件等方面制定并發布相關統一標準，有效支撐通用產品實現去型號化；同時，還要結合有效載荷單機技術狀態與用戶要求連接緊密的特點，進一步優化調整有效載荷單機產品設計思路與方法，按照單機模塊化、模塊標準化的思路深入開展有效載荷通用模塊規劃與開發，從部組件產品去型號化入手，最大限度地實現有效載荷通用單機的去型號化。

二、工作思路與指導意見

研究院制定了從平臺內、領域內和跨領域3個層級深入開展去型號化工作，逐步提高去型號化產品應用效能的工作思路。同時，研究院以構建通用產品去型號化工作長效機制、完成產品研制由型號維度向產品維度轉變、建立單機產品去型號化研制流程及質量管理模式為目的，以消除單一型號對通用產品研制環節的影響、解決制約通用產品實現去型號化最后一公里的問題為目標，在對10N推力器和飛輪等典型通用產品去型號化實踐經驗進行系統總結和提煉的基礎上，制定并發布了通用單機產品去型號化工作若干指導意見(試行版)，提出了去型號化基本標準與工作流程，細化形成的“8個方面統一”要求。

一是統一產品技術狀態和管控。統籌總體單位產品體系需求規劃與單機單位專業發展需要，優化建立去型號化的通用產品型譜；將產品代號作為產品技術狀態的唯一標識，開展產品版本控制和技術狀態更改控制，杜絕同一產品代號下出現多種技術狀態(包括設計、生產狀態)，確保通用產品文件和圖紙等技術狀態載體的唯一性；通用產品技術狀態更改應嚴格統一管控，須履行論證和審批手續，經各方認可和批準同意后方可實施。

二是統一原材料和元器件的采購與復驗。通用產品的原材料和元器件應實施面向產品的管理，對各型號需求進行統籌，明確統一的采購和復驗要求，以標準或受控文件形式傳遞至采購方和復驗方；通用產品應根據產品具體的訂單需求、物資訂貨周期及存儲周期等因素綜合分析、統一采購，探索建立可供生產線形成貨架能力的常備物資機制。

三是統一產品生產計劃管理。規范通用產品生產流程，協調相關方避免各類臨時確認環節，形成統一的產品生產計劃，以統一節奏進行排產和管理；各廠所統籌通用產品相關需求，形成組批生產計劃，按照產品維度進行生產計劃維護管理，避免型號直接上線“管”進度的問題。

四是統一零部件產品保證要求。通用產品同類外協任務存在多供方時，應按照統一的產品保證要求進行過程控制，確保供應配套的一致性；通用組件產品應組批生產，整機裝配前對組件功能、性能進行充分驗證和全面評估，避免造成批次故障。

五是統一產品測試方法和環試條件。通用產品應建立統一的測試驗證程序、形成細則，納入標準文件體系；通用產品應與各型號總體協調一致，達成統一的產品試驗條件，并以產品規范或試驗規范為載體落實。

六是統一整機產品交付驗收程序。通用產品應建立產品和型號兩級驗收機制，產品批產完成后，按照產品規范及產品化IDS執行入庫驗收，全面審核指標實現、過程記錄和交付物正確性等，成為貨架式產品；待交付型號明確后，依據單機任務書、采購合同等文件，確認產品對型號需求的符合性，執行交付驗收，形成交付產品。

七是統一產品生產標識。通用產品生產前應建立生產基線，生產指導性文件應使用產品化標識并按生產基線要求配置到生產線，作為生產依據；通用產品應以“產品代號+產品生產編號”信息進行具體標識，每臺產品具有唯一的編號信息，不重復，可追溯；通用產品的過程記錄應與產品唯一生產編號信息一致，保證記錄與產品的唯一對應性和可追溯性。

八是統一產品數據包管理。通用產品應參照數據包管理規定，建立統一的過程記錄模版，納入標準文件體系，確保各批次產品信息記錄要求一致、可比對；通用產品應建立統一的標準產品數據包，提供型號選用確認、驗收備查；各型號選用去型號化通用產品時，應提前對產品數據包相關內容進行確認，若存在分歧，應于任務下達前協調和提出個性化信息需求。

同時，形成了以下去型號化實施流程：

·對接型號和用戶需求、對標國際先進，各方需求統一匯入型譜。

·以需求統籌為起點，開展產品實現策劃，從方案初始統一通用產品狀態。

·以產品化標識設計開發，產品標識與產品技術狀態唯一映射，多樣化需求實行可配置、版本化管理。

·產品研制試驗、產品鑒定試驗“全包絡”策劃實施。

·生產制造實現組批生產，綜合策劃，訂單式管理，通用單機及組件實現貨架貯備。

·兩級驗收（產品級入庫驗收、型號級交付驗收）銜接貨架式產品與型號需求。

·以成熟度定級為階段目標點，進一步整合固化去型號化通用單機的技術狀態，在3級產品成熟度定級時固化確定去型號化指標體系和技術狀態基線，完成產品規范和產品化IDS，建立產品去型號化文件體系。

·根據產品首飛后在軌評估和后續型號應用情況，及時完成通用單機產品技術狀態基線修訂與發布，規范開展產品成熟度提升與定級評價。

技術狀態統一是通用產品實現去型號化的前提和基礎，在現有產品研制模式下，一方面需要型號總體和分系統單位最大程度地從頂層開展產品技術要求的歸一化，有效指導通用產品實施去型號化設計與驗證；另一方面需要產品研制單位自主統籌型號需求，通過實施模塊化設計、最大包絡設計等方式盡量提高產品通用性，盡量消除或弱化單一型號需求對產品狀態的影響，從而最大程度地實現通用產品的去型號化。

三、綜合管理工作實踐與成果

在去型號化共性基礎建設方面，研究院組織對通用單機產品接口統一、環試條件統一、IDS編制要求統一等5項共性工作進行了系統研究與決策，形成統一指導意見，并制定了相應標準規范的修訂計劃。

1.通用單機產品接口狀態統一

一是電接口統一。從指令接口、遙測接口、總線接口和供配電接口等電接口方面對各領域進行了梳理，差異部分經論證已形成統一意見。其中，指令類型、驅動電平、驅動電流、指令寬度等指令接口按照取最大包絡的原則已實現了按領域統一；模擬量、溫度量、雙電平量等遙測接口在各領域內統一現狀相對較好，采集通道備份方式后續將按雙備份進行統一；1553B、CAN、SpaceWire等5種總線接口已形成了跨領域統一意見；電壓適應性、供電體制、啟動特性、過流保護（含熔斷器）、電連接器選型與使用、接點分配和接地等7項供配電接口內容已形成了跨領域統一意見。

二是機械接口統一。對各領域航天器產品的機械接口設計規范進行了系統梳理，90% 以上的機械接口要求在各領域是一致的，差異主要存在于部分接口要素的具體指標或特殊要求上，經系統論證，對安裝接口、接地方式、低頻電連接器、高頻電連接器、質量特性等13個方面明確了各領域統一意見。

三是熱接口統一。目前各領域航天器對于熱控接口的要求基本一致，只是在內容表述上存在多樣性，已進一步對溫度信息、溫度參考點、安裝底板及其表面狀態等8項要素形成了各領域統一意見。

在此基礎上，研究院組織總體單位分別制定了新開發平臺和后續新立項型號機電熱接口的統一技術方案與實施計劃。同時，2017年將進一步完成航天器設備過流保護設計要求等5項電接口相關院標制修訂，完成單機產品機械接口設計要求和單機產品熱接口設計要求等2項機電熱接口相關院標的編制與發布，指導后續通用產品規范完善。

2.通用產品環境試驗條件統一

一是低軌航天器。在電子產品、控制類通用產品已實現平臺內環試條件統一的基礎上，研究院在低軌衛星范圍內對通用產品環境試驗條件統一進行了論證，針對正弦振動、隨機振動、沖擊試驗、熱真空試驗、熱循環試驗、低氣壓放電、老練試驗等試驗項目與條件進一步研究形成了跨平臺統一意見。

二是高軌衛星。針對通信、高軌遙感、高軌導航等3個領域單機的試驗項目和試驗條件進行了梳理，研究院在已實現平臺內環試條件統一的基礎上，進一步論證形成了高軌衛星跨平臺共用單機試驗條件統一意見。

基于上述論證成果，研究院分別制定并發布了低軌航天器、高軌衛星通用產品環境試驗條件統一指導意見，指導后續通用產品規范完善。

3.IDS編制要求統一

在系統梳理和分析各領域編制要求差異的基礎上，研究院進一步開展了跨領域統一的論證工作，按照“A+B”模式將表單劃分為共性表單和個性表單，研究形成了IDS編制要求統一意見，并完成了IDS編制要求院標修訂與審查。其中，A類為規范類表單共16項表格，覆蓋遙感、導航等領域使用需求；B類為建議類表單，載人航天領域共13項表格，通信領域共4項表格。2017年將進一步完成IDS編制要求院標發布，并開展IDS系統的升級建設和產品化IDS復用推廣。

4.通用工程技術規劃研究與應用

組織制定發布了研究院航天器通用工程技術發展規劃指南，在系統層面上為后續公用平臺和通用單機產品研發規劃提供供配電、總線、綜合電子和測控技術體制等方面的統一標準，避免新開發/升級換代通用產品因技術體制不同而造成的狀態差異。后續，將組織各總體單位進一步制定本單位新研平臺通用工程技術規劃和現有平臺通用工程技術的升級規劃，并推進實施。

5.國產化元器件與引進元器件差異分析

通過對已完成研制和應用驗證的203項國產化元器件的詳細規范與進口元器件手冊、實測數據進行對比分析，共梳理出與進口元器件存在較大差異、影響單機產品設計狀態的國產化元器件共35項，并逐項給出了替代進口元器件使用的建議，編制發布了國產化元器件專項應用指南，并組織對設計師進行培訓，全面指導各單位國產化元器件選型工作。后續重點組織各單位在選用國產化元器件時充分識別差異，進行兼容性設計并固化狀態，避免因元器件差異導致的通用產品狀態發散。

研究院將結合前期去型號化經驗，持續完善去型號化指導意見和工作機制，深入推進通用產品去型號化年度工作實施，力爭2017年通用產品去型號化率達到80% 以上；系統總結、提煉形成通用產品去型號化管理要求，研究建立基于產品規范的通用產品訂單式采購、生產與驗收的研制模式；在推進產品研制單位全面開展通用產品去型號化、不斷提升產品質量可靠性和經濟性的同時，持續強化各總體單位、分系統單位行政組織對公用平臺基線管控和通用產品選用控制的管理職能，大力夯實產品基礎，加快實現模式轉型，支撐研究院“十三五”規劃及后續型號任務全面完成和可持續發展。