高分七號衛(wèi)星產(chǎn)品保證工作探索與實(shí)踐

劉付強(qiáng) 王祥 張新偉 劉瀾濤 趙霄洋 張春柳

(1 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094) (2 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094)

高分七號衛(wèi)星是我國首顆亞米級高分辨率立體測繪衛(wèi)星，為在太空中高效能的實(shí)現(xiàn)對地球表面的1∶10 000比例尺測繪任務(wù)，研制團(tuán)隊(duì)攻克了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)研制出了一系列高性能產(chǎn)品。衛(wèi)星提出了主被動載荷聯(lián)合工作的復(fù)合測繪體制，確保了在少控制點(diǎn)、無控制點(diǎn)條件下的測繪任務(wù)可靠實(shí)現(xiàn)；研制出新型高穩(wěn)定性、無畸變的亞米級雙線陣相機(jī)，實(shí)現(xiàn)了高分辨率的立體測繪；研制出國內(nèi)首套星載長壽命對地全波形激光測高儀，實(shí)現(xiàn)了亞米級的對地距離測量精度；研制出具有可變編碼調(diào)制(VCM)模式的X頻段高速對地?cái)?shù)傳設(shè)備，在世界上同期在軌飛行的采用X頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪b感衛(wèi)星中，數(shù)據(jù)傳輸速率最高，有效提高了衛(wèi)星使用效能。為滿足大比例尺立體測繪任務(wù)對衛(wèi)星平臺外方位元素的指標(biāo)要求，衛(wèi)星研制了高精度姿態(tài)測量與控制的關(guān)鍵產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了亞角秒級的姿態(tài)確定精度和優(yōu)于0.000 2(°)/s的姿態(tài)穩(wěn)定度控制；研制了高穩(wěn)定性支撐結(jié)構(gòu)與精密溫控裝置，實(shí)現(xiàn)了亞角秒級的衛(wèi)星結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性控制。同時，為確保衛(wèi)星長期在軌的好用性和易用性，衛(wèi)星設(shè)計(jì)了星上自主任務(wù)規(guī)劃和自主健康處置的軟件功能。高分七號衛(wèi)星提出并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)國內(nèi)首創(chuàng)、國際先進(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品，任務(wù)難度大，對衛(wèi)星研制過程中的質(zhì)量控制工作提出了很高要求。

近年來，隨著宇航產(chǎn)品任務(wù)的不斷增多和產(chǎn)品研制過程的日益復(fù)雜，中國航天的型號質(zhì)量管理理念已由傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理概念轉(zhuǎn)變?yōu)橐约夹g(shù)風(fēng)險(xiǎn)識別和控制為核心的工程技術(shù)概念[1]，2012年發(fā)布的航天器產(chǎn)品保證要求將傳統(tǒng)對航天產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的管理控制工作，擴(kuò)展為體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)容要素更加完備的產(chǎn)品保證工作[2]。在后續(xù)的幾年中，針對暴露出的生產(chǎn)過程控制風(fēng)險(xiǎn)和軟件產(chǎn)品規(guī)模、復(fù)雜度均不斷升高帶來的新問題，中國航天又相繼發(fā)布了設(shè)計(jì)研制風(fēng)險(xiǎn)控制[3-5]、軟件研制質(zhì)量保證等重要要求和相關(guān)支撐體系文件，這些凝結(jié)了多年航天產(chǎn)品研制經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品保證標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、要求、設(shè)計(jì)指南等文件的推出，使得中國航天產(chǎn)品保證體系不斷完善[6-8]。

高分七號衛(wèi)星于2014年開始研制，2019年11月發(fā)射入軌，其研制過程正值中國航天全面推進(jìn)特色產(chǎn)品保證工作之時。衛(wèi)星在研制過程中，各承研單位對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的解讀和實(shí)踐方案也通過逐步摸索并積累了成熟的執(zhí)行經(jīng)驗(yàn)，這些外圍環(huán)境為高分七號衛(wèi)星研制過程中產(chǎn)品保證工作的規(guī)范開展、衛(wèi)星產(chǎn)品高質(zhì)量的有效控制提供了有力保障。

1 研制任務(wù)特點(diǎn)對產(chǎn)品保證工作需求分析

不同于大部分主要以高分辨率為目標(biāo)的對地成像衛(wèi)星，作為實(shí)現(xiàn)大比例尺測繪任務(wù)的高分七號衛(wèi)星，在實(shí)現(xiàn)高分辨率的同時，還需要實(shí)現(xiàn)有效載荷和平臺產(chǎn)品的多項(xiàng)高精度、高穩(wěn)定度指標(biāo)，研制團(tuán)隊(duì)為此完成了多個新型產(chǎn)品開發(fā)，并對成熟平臺產(chǎn)品開展了多項(xiàng)的適應(yīng)性改造，這些新狀態(tài)對衛(wèi)星研制質(zhì)量控制提出了很高要求。同時，在衛(wèi)星承研單位遍布全國，其質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)各不相同，這也加大了產(chǎn)品保證工作的落實(shí)難度。為此，明確了以產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研制過程的風(fēng)險(xiǎn)識別與控制為中心的系統(tǒng)級產(chǎn)品保證工作開展思路，并在該思路指引下，完成了產(chǎn)品保證重點(diǎn)工作需求分析，具體如下。

(1)作為衛(wèi)星載荷部分的兩線陣相機(jī)、激光測高儀和對地?cái)?shù)傳分系統(tǒng)，涉及到多個新型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研制，相關(guān)性能指標(biāo)在國際同類產(chǎn)品中達(dá)到了領(lǐng)先水平。兩線陣相機(jī)為滿足低畸變、高光學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定性的內(nèi)方位元素指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)了低敏感三反離軸遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，并選用了碳-碳化硅材料設(shè)計(jì)了大型框架結(jié)構(gòu)和大型主鏡的微應(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)，相應(yīng)產(chǎn)品研制周期長，系統(tǒng)測試驗(yàn)證時機(jī)少，存在設(shè)計(jì)缺陷難于暴露的風(fēng)險(xiǎn)。激光測高儀設(shè)計(jì)了國內(nèi)首個長壽命大功率空間全固態(tài)激光器；為實(shí)現(xiàn)激光回波的高精度測量，國內(nèi)首次設(shè)計(jì)了新型激光與足印相機(jī)復(fù)合測量系統(tǒng)和全波形測量系統(tǒng)，設(shè)計(jì)難度極大，內(nèi)部軟、硬件調(diào)試環(huán)節(jié)多且與總體需求聯(lián)系密切，對于產(chǎn)品質(zhì)量控制提出了很高要求。衛(wèi)星載荷原始數(shù)據(jù)率極高，為此衛(wèi)星設(shè)計(jì)了X頻段VCM對地傳輸模式，最高碼速率可達(dá)2×1.2 Gbit/s，是目前世界最高的指標(biāo)，這對其基帶產(chǎn)品的時序設(shè)計(jì)提出了極高要求；同時，VCM模式數(shù)傳鏈路對應(yīng)的地面測試設(shè)備與星上產(chǎn)品處于同步研發(fā)階段，系統(tǒng)測試驗(yàn)證手段不完善，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證方面存在及時性、充分性難以保證的風(fēng)險(xiǎn)。

(2)高分七號衛(wèi)星為滿足測繪任務(wù)需求，設(shè)計(jì)開發(fā)了多臺新型平臺產(chǎn)品，同時還選擇了新一代遙感平臺的部分產(chǎn)品和以往遙感衛(wèi)星的成熟產(chǎn)品。為滿足整星高精度姿態(tài)測量與高穩(wěn)定度控制需求，研制開發(fā)了測量精度優(yōu)于1″的高精度星敏感器和高穩(wěn)定度太陽翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了抑制星上不同頻率擾動的姿態(tài)穩(wěn)定控制方法；為保證衛(wèi)星成像與姿態(tài)測量基準(zhǔn)的高穩(wěn)定性，開發(fā)了大型復(fù)材載荷支撐結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了高精度溫度控制方案；這些高精度外方位元素支撐產(chǎn)品的指標(biāo)要求極高，且在整星階段難以驗(yàn)證，為系統(tǒng)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)帶來風(fēng)險(xiǎn)。同時，衛(wèi)星電源、測控產(chǎn)品雖然為新一代遙感平臺產(chǎn)品，但此類產(chǎn)品的鑒定和正樣產(chǎn)品與高分七號研制進(jìn)度同步進(jìn)行，且產(chǎn)品的原設(shè)計(jì)與高分七號衛(wèi)星需求存在部分差異，使得此類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)驗(yàn)證均存在風(fēng)險(xiǎn)。

(3)高分七號衛(wèi)星產(chǎn)品由中國空間技術(shù)研究院和航天系統(tǒng)內(nèi)、外部多個單位負(fù)責(zé)研制，各單位在管理模式和宇航工程研制理念上均存在差異，由此在對產(chǎn)品保證工作要求的理解和落實(shí)上難免會發(fā)生偏差，產(chǎn)生質(zhì)量控制的薄弱環(huán)節(jié)。外部單位承研了平臺、載荷中的部分關(guān)鍵產(chǎn)品，如上海航天技術(shù)研究院承研的電源控制器、太陽電池電路、中國航天電子技術(shù)研究院承研的測控產(chǎn)品和固態(tài)存儲器，中科院承研的激光測高儀產(chǎn)品等，這為衛(wèi)星的高質(zhì)量控制與實(shí)現(xiàn)帶來了難度。

(4)在產(chǎn)品的頂層設(shè)計(jì)確定后，元器件、原材料、實(shí)施工藝等方面的合理選取也將直接決定產(chǎn)品的最終質(zhì)量，而航天產(chǎn)品在太空中的特殊使用環(huán)境，使得上述因素對產(chǎn)品在軌性能的影響更為顯著。這些專項(xiàng)設(shè)計(jì)涉及到廣泛的基礎(chǔ)理論知識和操作方法經(jīng)驗(yàn)，其相關(guān)因素遍布于衛(wèi)星眾多新型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，如激光測高儀的特殊元器件、數(shù)傳產(chǎn)品用的高速數(shù)據(jù)處理與存儲芯片、兩線陣相機(jī)和激光測高儀中的多個復(fù)合材料結(jié)構(gòu)模塊、高功率產(chǎn)品內(nèi)部熱傳導(dǎo)材料、高壓電源密封工藝、新設(shè)備和器件的電裝工藝等，而各單機(jī)設(shè)計(jì)師在相關(guān)專項(xiàng)知識儲備和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)上難免存在欠缺，這使得對于新、老元器件、材料、工藝的合理使用存在風(fēng)險(xiǎn)。

2 產(chǎn)品保證工作主要措施

2.1 充分識別新研載荷產(chǎn)品設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，試驗(yàn)驗(yàn)證充分

1)長周期光學(xué)載荷設(shè)計(jì)驗(yàn)證風(fēng)險(xiǎn)的有效控制

高分七號衛(wèi)星的激光測高儀、兩線陣相機(jī)分系統(tǒng)產(chǎn)品中均包含研制周期極長的光機(jī)結(jié)構(gòu)，為確保設(shè)計(jì)可靠，在研制初期充分論證的基礎(chǔ)上，研制團(tuán)隊(duì)依照產(chǎn)品研制試驗(yàn)管理規(guī)定，組織研制單位對于關(guān)鍵部件投產(chǎn)了先行驗(yàn)證件和結(jié)構(gòu)件，并對產(chǎn)品性能邊界開展了充分測試驗(yàn)證，提前暴露光、機(jī)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)不足，為正樣件的設(shè)計(jì)改善提供了有力支撐。特別是針對兩線陣相機(jī)選用碳碳化硅材料的主體框架結(jié)構(gòu)，該大型設(shè)計(jì)在國內(nèi)尚無研制先例，且需要多道加工工序和近一年的時間完成生產(chǎn)，研制團(tuán)隊(duì)依據(jù)要求開展了專項(xiàng)產(chǎn)品保證策劃，明確了各階段的試驗(yàn)要求，設(shè)置強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)，開展跟產(chǎn)測試，及時開展數(shù)據(jù)分析及聯(lián)合審查，確保了產(chǎn)品的質(zhì)量。

2)載荷鑒定研制拖延與驗(yàn)證充分性矛盾的控制措施

在兩線陣相機(jī)、激光測高儀的鑒定產(chǎn)品研制過程中，隨著具體設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作的不斷深入，出現(xiàn)了針對相機(jī)主鏡支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、激光全波形采樣有效識別、激光回波穩(wěn)定采集設(shè)計(jì)等方面的優(yōu)化需求，使得鑒定件研制進(jìn)度延遲，出現(xiàn)了載荷鑒定驗(yàn)證與部分正樣產(chǎn)品研制并行開展的狀態(tài)。為此，研制團(tuán)隊(duì)依照要求開展了充分的生產(chǎn)準(zhǔn)備評審，針對正樣研制流程進(jìn)行深入的研制技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析，制定了載荷分階段、分模塊的鑒定驗(yàn)證與正樣投產(chǎn)計(jì)劃。特別對于關(guān)鍵的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)模塊，組織各方專家制定多方案設(shè)計(jì)驗(yàn)證計(jì)劃，設(shè)置關(guān)鍵項(xiàng)目并明確控制措施，對過程狀態(tài)持續(xù)跟蹤，確保各載荷模塊的正樣設(shè)計(jì)經(jīng)過充分的鑒定驗(yàn)證，在有效規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的同時，保證了正樣產(chǎn)品的順利研制。

3)先進(jìn)高速數(shù)傳系統(tǒng)的驗(yàn)證風(fēng)險(xiǎn)控制

(1)高速數(shù)傳基帶傳輸可靠性驗(yàn)證風(fēng)險(xiǎn)衛(wèi)星數(shù)傳系統(tǒng)基帶部分需要完成對碼速率約為10 Gbit/s的載荷數(shù)據(jù)的實(shí)時接收與處理，極高的速率要求使得產(chǎn)品內(nèi)部軟、硬件各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)余量有限，對電性件和鑒定件的測試驗(yàn)證表明，外部溫度、電磁環(huán)境均會對數(shù)據(jù)可靠傳輸造成影響，為此在初樣階段對于數(shù)傳基帶軟件進(jìn)行了多輪完善。為確保正樣產(chǎn)品軟、硬件狀態(tài)匹配和工作穩(wěn)定，衛(wèi)星在正樣驗(yàn)收大綱文件中提出對開展模擬環(huán)境聯(lián)試的要求，針對初樣階段暴露的設(shè)計(jì)不足，開展了產(chǎn)品電磁干擾風(fēng)險(xiǎn)影響分析，完成相關(guān)產(chǎn)品的聯(lián)合高低溫性能驗(yàn)證。同時，依照軟件產(chǎn)品保證要求，對各軟件開展了產(chǎn)品保證技術(shù)要素確認(rèn)，確保執(zhí)行高速數(shù)傳任務(wù)的軟、硬件產(chǎn)品狀態(tài)匹配、測試驗(yàn)證充分。

(2)X頻段VCM傳輸模式驗(yàn)證風(fēng)險(xiǎn)衛(wèi)星設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的X頻段VCM模式高碼速率對地傳輸系統(tǒng)屬國內(nèi)首創(chuàng)，而相應(yīng)地面測試驗(yàn)證設(shè)備雖然有多個廠家開發(fā)，但都與星上設(shè)備處于同步開發(fā)狀態(tài)，且不同廠家設(shè)備性能存在差異，對衛(wèi)星復(fù)雜的數(shù)傳工作模式的適應(yīng)性各有不同，給數(shù)傳系統(tǒng)初樣乃至正樣設(shè)計(jì)驗(yàn)證帶來了極大風(fēng)險(xiǎn)。為此，衛(wèi)星依照地面設(shè)備保證要求，提前完成地面產(chǎn)品保證策劃，自初樣階段開始，依托上級機(jī)關(guān)，組織協(xié)調(diào)地面系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)和相關(guān)地檢設(shè)備開發(fā)廠家開展多輪技術(shù)協(xié)調(diào)和對接試驗(yàn)，并協(xié)調(diào)有限的引進(jìn)設(shè)備資源，分階段開展比對調(diào)試，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)解調(diào)設(shè)備對于衛(wèi)星總裝廠測試、發(fā)射場測試以及在軌數(shù)據(jù)接收的不同使用要求的全覆蓋，在確保星上產(chǎn)品各模式設(shè)計(jì)充分、測試有效的同時，促進(jìn)了地面設(shè)備的開發(fā)。衛(wèi)星入軌后的多次傳輸試驗(yàn)表明，衛(wèi)星數(shù)傳VCM傳輸模式設(shè)計(jì)正確、產(chǎn)品工作正常。

2.2 加強(qiáng)型號間溝通交流，規(guī)避平臺產(chǎn)品研制風(fēng)險(xiǎn)

1)識別關(guān)鍵特性，開展專項(xiàng)試驗(yàn)完成測試驗(yàn)證

為實(shí)現(xiàn)測繪任務(wù)對外放位元素相關(guān)指標(biāo)的要求，衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)完成新型高精度姿態(tài)測量與控制關(guān)鍵單機(jī)和結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性保證相關(guān)產(chǎn)品的研制，由于衛(wèi)星對相應(yīng)產(chǎn)品指標(biāo)需求明顯高于其他非測繪類遙感衛(wèi)星，一般的測試流程難以完成驗(yàn)證任務(wù)，對此，衛(wèi)星依照技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析識別與控制相關(guān)要求，完成了產(chǎn)品的關(guān)鍵特性識別，明確了量化控制要求，并設(shè)計(jì)專項(xiàng)試驗(yàn)完成驗(yàn)證。對于高精度星敏感器，開展了專項(xiàng)的溫度穩(wěn)定性測試和觀星試驗(yàn)，建立誤差模型，對于星敏數(shù)據(jù)中的長、短周期誤差進(jìn)行了定量識別；對于高穩(wěn)定度太陽翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)，針對衛(wèi)星使用環(huán)境，開展了氣浮臺上的多模式驅(qū)動穩(wěn)定性試驗(yàn)；對于衛(wèi)星結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，完成了針對衛(wèi)星在軌長、短期不同環(huán)境的溫度場反演和指標(biāo)預(yù)示，并基于數(shù)字圖像相關(guān)測量方法，完成了整星結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性的專項(xiàng)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了對亞角秒級結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性指標(biāo)的充分驗(yàn)證。衛(wèi)星入軌后數(shù)據(jù)表明，衛(wèi)星外方位元素精度全面滿足指標(biāo)要求。

2)優(yōu)化資源，平臺新型產(chǎn)品共性技術(shù)審查充分

在高分七號衛(wèi)星平臺產(chǎn)品中，部分選用了新一代遙感平臺產(chǎn)品。一方面，高分七號衛(wèi)星研制進(jìn)度與其他選用同型產(chǎn)品的型號進(jìn)度相當(dāng)，無產(chǎn)品前期驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)；另一方面，各型號對于產(chǎn)品具體的使用需求也不盡相同，這使得衛(wèi)星對于此類產(chǎn)品的直接選用存在風(fēng)險(xiǎn)。為此，在研制初期，項(xiàng)目辦依照產(chǎn)品基線管理規(guī)定，對原型產(chǎn)品在設(shè)計(jì)指標(biāo)和驗(yàn)證環(huán)境方面與本衛(wèi)星需求的具體差異進(jìn)行全面比對，對于不一致之處，在相應(yīng)產(chǎn)品初樣設(shè)計(jì)中進(jìn)行了充分的適應(yīng)性分析和改進(jìn)可行性論證。在產(chǎn)品研制過程中，充分發(fā)揮型號項(xiàng)目辦公室和衛(wèi)星總體單位的統(tǒng)一管理優(yōu)勢，多次組織不同型號研制團(tuán)隊(duì)針對控制、測控、電源分系統(tǒng)的關(guān)鍵新型單機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)及時開展技術(shù)交流；同時依照鑒定產(chǎn)品管理規(guī)定，依托總體單位專家開展多型號聯(lián)合的同型產(chǎn)品鑒定設(shè)計(jì)審查和產(chǎn)品鑒定試驗(yàn)后開蓋狀態(tài)下的設(shè)計(jì)復(fù)查。上述工作不僅有效節(jié)約了各研制單位、項(xiàng)目辦公室及承研單位的時間成本和人力物力成本，同時加強(qiáng)了不同研制團(tuán)隊(duì)間的溝通和經(jīng)驗(yàn)交流，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)技術(shù)資源的高效共享，大大提升了審查效果，確保了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可靠性。

3)結(jié)合新的產(chǎn)保要求在系統(tǒng)層面開展成熟產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)

在不斷完善的產(chǎn)品保證體系文件中，供配電安全性設(shè)計(jì)和在軌容限設(shè)計(jì)是近年來被反復(fù)強(qiáng)調(diào)的兩項(xiàng)重點(diǎn)工作，已發(fā)布了相應(yīng)的設(shè)計(jì)指南，提出了詳細(xì)、明確的工作方案。衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)在保證新研產(chǎn)品依照相應(yīng)指南開展設(shè)計(jì)的同時，在系統(tǒng)層面依據(jù)新要求針對成熟平臺產(chǎn)品開展了設(shè)計(jì)優(yōu)化改進(jìn)，如為避免“下位機(jī)主份故障”且“主份無法正常斷電”的雙重故障，對1553B總線上的各終端下位機(jī)的斷電設(shè)計(jì)安全性開展了復(fù)查，對中央處理單元、控溫儀、直流-直流變換器等產(chǎn)品進(jìn)行了完善設(shè)計(jì)；為避免下級用電產(chǎn)品短路影響上級供電設(shè)備安全，對相機(jī)電源控制器、固態(tài)存儲器等產(chǎn)品供電開關(guān)的設(shè)置進(jìn)行了更改；為改善CMG、動量輪在軌擾動對圖像質(zhì)量影響，衛(wèi)星開展了相應(yīng)的部件轉(zhuǎn)動試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了動量輪的選用配置，為CMG設(shè)計(jì)配置了減隔振裝置。通過上述結(jié)合新要求的設(shè)計(jì)復(fù)查與設(shè)計(jì)完善工作，確保了相應(yīng)成熟產(chǎn)品能夠滿足衛(wèi)星的使用要求。

2.3 識別外協(xié)單位設(shè)計(jì)薄弱環(huán)節(jié)，重點(diǎn)管控

在高分七號衛(wèi)星產(chǎn)品承制單位中，除中國空間技術(shù)研究院內(nèi)部單位，還有上海航天技術(shù)研究院、中國航天電子技術(shù)研究院、中國科學(xué)院、中國電子科技集團(tuán)有限公司、中國船舶集團(tuán)有限公司等多個研制單位。各單位在對航天產(chǎn)品的特殊需求的理解上存在差異，在產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)和工藝實(shí)現(xiàn)能力方面也存在不同的薄弱環(huán)節(jié)，這使得相應(yīng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

1)與外協(xié)單位充分互動，針對薄弱環(huán)節(jié)制定專項(xiàng)產(chǎn)品保證措施

為有效識別外協(xié)單位產(chǎn)品設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)，項(xiàng)目辦公室依照外協(xié)產(chǎn)品管理規(guī)定，在初樣階段便制定了針對外協(xié)產(chǎn)品的專項(xiàng)產(chǎn)品保證策劃，并對航天系統(tǒng)外單位開展了產(chǎn)品保證要求的專題宣貫。在研制過程中邀請?jiān)簝?nèi)外各專業(yè)方向的專家對相應(yīng)產(chǎn)品的初樣設(shè)計(jì)、鑒定設(shè)計(jì)開展了可靠性設(shè)計(jì)審查；在產(chǎn)品試驗(yàn)后的開蓋狀態(tài)下進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)復(fù)核；針對較為特殊的高壓模塊、密封模塊、光學(xué)模塊、高速率模塊開展了專項(xiàng)的設(shè)計(jì)審查；結(jié)合其他型號對相應(yīng)共性產(chǎn)品的使用情況進(jìn)行及時的設(shè)計(jì)改進(jìn)評估；組織衛(wèi)星總體對產(chǎn)品使用需求進(jìn)行詳細(xì)分解，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、驗(yàn)證的及時迭代。通過上述措施，實(shí)現(xiàn)了對各外協(xié)產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷的及時暴露、改進(jìn)和驗(yàn)證。

2)結(jié)合整星需求，推進(jìn)軟件保證要求彌補(bǔ)外協(xié)單位體系支撐缺陷

衛(wèi)星載荷在軌的工作模式和地面數(shù)據(jù)使用需求均極為復(fù)雜，對相關(guān)軟件的設(shè)件質(zhì)量提出了很高要求，而相關(guān)外協(xié)單位在軟件工程化的研制經(jīng)驗(yàn)上還有所欠缺，對此，衛(wèi)星結(jié)合航天器軟件保證要求的推進(jìn)，組織外協(xié)單位開展了全面的軟件產(chǎn)品保證技術(shù)要素確認(rèn)，并對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)了多輪迭代。同時為保證軟件驗(yàn)證的充分性，組織衛(wèi)星總體、外協(xié)方產(chǎn)品設(shè)計(jì)師、外協(xié)方軟件設(shè)計(jì)師、軟件評測方，針對評測需求開展了兩輪的交流和審查，及時發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)了設(shè)計(jì)缺陷，使得作為整星研制短線的載荷軟件及時的完成了高質(zhì)量研制。

2.4 發(fā)揮專項(xiàng)保證中心作用，保證產(chǎn)品質(zhì)量

與衛(wèi)星產(chǎn)品相關(guān)的元器件、原材料、實(shí)施工藝的合理選取和對于空間環(huán)境的合理防護(hù)，將直接影響產(chǎn)品的在軌性能。在高分七號衛(wèi)星研制初期，面向元器件、工藝、材料選用控制和空間環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)的高級別專項(xiàng)產(chǎn)品保證中心被相繼設(shè)立。項(xiàng)目辦公室依托各專項(xiàng)保證中心，組織開展了相應(yīng)的產(chǎn)品保證工作。

在衛(wèi)星初樣設(shè)計(jì)完成后，項(xiàng)目辦公室組織開展了針對所有產(chǎn)品的元器件、工藝、材料、空間環(huán)境防護(hù)的全面設(shè)計(jì)確認(rèn)，并依照工作指南完成了元器件、材料、工藝的常見多發(fā)問題復(fù)查。具體確認(rèn)工作被分階段、分專項(xiàng)開展，通過專家預(yù)審材料，設(shè)計(jì)師現(xiàn)場答疑等多種形式，確保了幾百份材料表格的有效確認(rèn)。而后，項(xiàng)目辦公室編制了相關(guān)審查紀(jì)要，對紀(jì)要中要求進(jìn)行了跟蹤落實(shí)。在衛(wèi)星產(chǎn)品正樣設(shè)計(jì)前，項(xiàng)目辦公室要求各單位首先開展了產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)變化對各專項(xiàng)質(zhì)量確認(rèn)的影響分析，在此基礎(chǔ)上有針對性的開展了再確認(rèn)工作，節(jié)約了人力資源，有效提高了確認(rèn)效率。同時，在研制過程中，衛(wèi)星還結(jié)合相關(guān)“舉一反三”要求，邀請相關(guān)專項(xiàng)保證中心專家，對涉及到的元器件、工藝、材料、空間環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行評審把關(guān)。

通過上述控制措施，衛(wèi)星對進(jìn)口(MRAM)存儲芯片缺陷、激光用高壓器件和探測器密封工藝風(fēng)險(xiǎn)、高頻鎖相環(huán)路工藝缺陷、金剛石闊熱材料性能改進(jìn)、高速接插件焊接等研制過程中多項(xiàng)不同等級設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了及時準(zhǔn)確的處置。

3 結(jié)束語

本文根據(jù)高分七號衛(wèi)星任務(wù)需求和產(chǎn)品特點(diǎn)，在對衛(wèi)星產(chǎn)品質(zhì)量控制重點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行了分析識別，對衛(wèi)星開展保證重點(diǎn)工作進(jìn)行了歸納說明。在衛(wèi)星研制過程中，項(xiàng)目辦公室將中國航天對產(chǎn)品保證工作的推進(jìn)要求與衛(wèi)星質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制工作相結(jié)合，針對新型載荷和平臺產(chǎn)品研制、成熟產(chǎn)品適應(yīng)性改進(jìn)、外協(xié)單位設(shè)計(jì)能力差異等影響產(chǎn)品質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)，依照相關(guān)要求開展了專項(xiàng)產(chǎn)品保證工作，確保了衛(wèi)星產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可靠性和驗(yàn)證充分性，有效規(guī)避了研制風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星高質(zhì)量研制，為后續(xù)衛(wèi)星在相關(guān)產(chǎn)品保證要求的執(zhí)行方面提供了參考。