航天型號民用商業衛星無源單機進度管理思路和實踐

杜坤鎂、何曉濱、袁建榮、耿輝、尤思乂

中國空間技術研究院西安分院

近年來，隨著國家對民用商業衛星產業的支持和關注，民用商業衛星市場規模不斷擴大，衛星需求數量增加。中國空間技術研究院西安分院作為衛星有效載荷研制的核心單位，2019～2021年民用商業衛星訂單和交付整星配套單機數量大幅提升。無源單機是有效載荷轉發器分系統重要的功能單機，西安分院自研無源單機數量達到分系統單機的30%左右。民用商業衛星具有交付履約要求高、計劃剛性強的特點，無源單機交付批次和進度會直接影響衛星研制進度。2019～2021年西安分院交付民用商業衛星轉發器單機數量見表1。

表1 2019～2021年西安分院交付民用商業衛星轉發器單機數量

一、民用商業衛星無源單機研制背景

近3 年來，民用商業衛星宇航市場規模擴大、市場競爭力增強，國內和中國香港等公司以及部分國外用戶對民用商業衛星的采購需求逐年增加。用戶對衛星功能的要求也日益增加，對載荷的大功率、多波束、高通量、抗干擾、交鏈轉發等性能的要求不斷提高。民用商業衛星從傳統的提供通信與廣播（“中星”6C）服務，發展為提供4K、8K 超高清電視直播（“中星”9B、“中星”6D）服務，繼而發展到Ku、Ka（“亞太”6D、“中星”26 等）高通量衛星（HTS）提供高通量寬帶通信服務。2020 年，“東方紅”四號E 增強平臺首發星發射成功，為實現更多、更好的功能，大部分用戶都選擇“東方紅”四號E 平臺布局載荷，以達到重量、功耗以及單機數量容納最優。在用戶對上述衛星需求快速增長的背景下，仍有進一步挖潛載荷性能的需求，力求在現有平臺容量基礎上配置更多、輕量化、高集成的單機，以實現更多、更優功能的目標。

2019～2021 年，西安分院民用商業衛星單機交付數量不斷增加，單機交付總量、無源單機交付數量相比2016～2018 年均增長了2 倍。民用商業衛星單機及無源單機交付數量對比見圖1。

圖1 民用商業衛星單機及無源單機交付數量對比圖

二、民用商業衛星無源單機研制特點

一是新要求多。整星的高通量、多波束、大功率、抗干擾等要求增加，通信艙單位空間容納的單機數量和重量增加，衛星總體單位對無源單機提出了小型化、輕量化、高集成度、大功率散熱等新的要求。多工器類單機是無源單機中的關鍵單機，需要識別新技術、新狀態，在傳統多工器研制的基礎上突破大功率散熱、高頻段多入多出、PIM 要求高等技術難點。

二是數量大、成熟單機批產要求高。從2019 年下半年開始，西安分院民用商業衛星任務逐漸進入高峰，2020 年初疊加疫情影響，形成了多個型號交叉、任務集中交付的局面。隨著產品化工作的推進，在降低整星和載荷技術風險的同時，繼承性好、成熟可直接投產的單機及適應性修改單機數量增長明顯，批產單機的研制要求提高。2019～2021 年民用商業衛星無源單機繼承性數據對比見表2。

表2 2019～2021年民用商業衛星無源單機繼承性數據對比

三是管理難度高。既要保證不同類別單機節點完成率，又要保證并行多型號單機整體節點完成率，管理難度高。

四是對整星聯試進度（通信艙AIT）意義重大。針對單機數量多的情況，通信艙布局不僅要放得下，還要放得優，既要考慮單機放置的問題，同時還要兼顧系統減重，布局難度極高。無源單機數量大、占比多、艙內布局不同，優先、分批交付對AIT 進度提升至關重要。

三、民用商業衛星無源單機進度管理思路

針對西安分院民用商業衛星無源單機研制特點，結合無源單機研制流程，依托西安分院科研生產管理體系，理清無源單機進度管理思路，如圖2 所示。

圖2 西安分院無源單機管理思路

一個目標。根據西安分院科研生產管理要求，確保無源單機節點完成率在99%以上。

二個抓手。抓單一型號單機研制進度，抓多型號、多類別單機各階段綜合統籌。既保證單型號進度節點，又滿足西安分院無源單機整體節點完成率。

三個階段。每半年滾動策劃，按照設計、生產和交付分階段實施，綜合細分環節，全方位進度管控無死角。

四個保障。從技術、機制、質量、產品化4 個方面保障進度管理。圍繞技術特點開展進度管理，依托管理機制日清、周推突擊協調，強化產保把關和專項治理，夯實產品化工作，促單機研制進度。

四、民用商業衛星無源單機進度管理實踐

1.強化技術分析和驗證，有力推進進度管理

（1）深入開展技術風險分析，對關鍵單機進行先行件研制和先期驗證

對于新技術、新狀態的單機，通過先行件研制和試驗進行驗證。與正樣件研制相比，驗證速度是先行件的重要要求。為此，先行件進度管理可以采取部分仿真、例外放行投產、使用工業級器件、簡化調試手續、突破重點調試指標、快速摸底驗證等針對性措施，使先行件研制進度加速。在流程方面，做好先行件和正樣件接駁切入的時間管理，并行開展先行件和正樣件研制工作。在進度管理中，對先行件按照模樣、短線單機進行管理，密切跟蹤先行件各階段驗證工作滿足情況，了解技術見底時點，一旦完成驗證，立即轉入正樣應用。

為了驗證大功率耐熱性，開展了“中星”9B 衛星Ku 輸出多工器先行件研制。先行件和正樣件并行啟動，先行件驗證試驗通過后即轉入正樣裝調，通過并行工作和適時轉正樣，避免完全串行帶來的進度拖延。

（2）提前開展組件管理策劃并快速交付

“中星”26 等衛星混合橋的小型化、輕量化設計是載荷的關鍵技術。在通信艙布局確定之后，多個單機再集成為組件。提前開展出圖、BOM 建立、元器件申請、投產、細則大綱歸檔等生產準備過程策劃，告知具體負責人員，提前識別組件和單機生產準備要素及環節的區別，為組件調試、環境試驗和交付的順利執行做好輸入準備，避免組件集成中工作停頓或反復造成的組件進度延誤。

（3）確定復雜單機調試流程，優化單機測試和試驗流程

針對多工器調試流程長的情況，按產品類別開展分線裝調，采用小流水線并行生產模式進行生產。將骨干力量配置在調試環節，保證多工器出產量，同時配置專人負責初裝、清洗組裝、固封、多工器應力釋放等非核心工序，進一步提升裝調效率。

開展提前提出測試需求、提前準備測試儀器和測試附件、提前編寫測試試驗計劃的“三提前”工作。對于某批產試驗單機，提前識別BJ180 和BJ260 2 種測試端口，評估開關矩陣和矢網的測試能力，按照每次3 臺BJ180/BJ260 接入測試系統，每種搭建2個測試工位，提前預估出2 種接口，每次同時試驗6 臺，一個溫循試驗周期可以完成12 臺試驗。通過前期策劃，優化批產單機的測試試驗準備流程，提高了測試試驗進度。

鑒于測試耦合器類單機不隨整星飛行，與分系統總體和衛星總體協調，取消熱真空試驗，節省了幾百臺測試耦合器熱真空試驗的資源和試驗時間。

2.圍繞多型號單機進度管理，建立4 個機制

隨著型號任務的增加，人力和設備資源無法在短期內同比增長。因此，對多型號無源單機研制資源和產能的綜合統籌至關重要。依托西安分院科研生產管理體制，建立了綜合排產機制、動態管控機制、多部門聯動機制和單機節點閉環機制。

（1）綜合排產機制

根據單機研制的設計、生產和交付3 個階段，對每個階段進行排產。

在設計階段，首先根據不同類別單機管理特點，識別瓶頸資源。其次，既要考慮并行各型號之間的資源沖突，又要考慮各型號單機交付的先后批次。設計階段的進度管理，采用基于約束理論（TOC）的關鍵鏈項目管理方法進行管理。

在生產階段，將常規生產過程進一步細分，進行更深入的排產。針對任務集中情況，通過增加應力監測工位、補充測試和試驗工位、提高并機率、安排環境試驗外協等措施，緩解調試和試驗擁堵。

在交付階段，提前進行數據包策劃工作。對環試數據及時判讀，對比調試、初測和最終測試數據一致性，對異常的問題提前解決。加強數據包上傳、審核以及物理外觀驗收工作的并行與銜接。

（2）動態管控和多部門聯動機制

根據科研生產任務峰值動態管控，做好各維度的綜合管理。對無源單機全年任務科學評估，進行年初和年中滾動策劃，分別對上半年的設計峰值和下半年生產交付峰值制定針對性措施。設計峰值通過周推會、周例會進行排產和解決，生產和交付峰值依托西安分院無源突擊隊，建立設計、加工、物資、調試和環試聯動機制，利用扁平化機制突擊生產短線單機，協同共進。

（3）單機節點閉環機制

根據西安分院考核節點，將單機節點分解到研究室，縮短節點完成統計周期，實行無源室月節點周清制度。對上周未完成的節點，滾動納入本周，對比基線進行偏差統計，進行節點周清的精細化管理。

通過以上4 個機制的建立，鎖定目標、科學統籌、突出重點、精準施策，嚴控風險、聯動糾偏，對多型號并行下單機進度進行全面管理，確保滿足各型號進度節點要求。

3.嚴把質量關，降低質量問題引起的進度風險

（1）嚴把設計質量關，減少不一致質量成本引起的拖延

預防勝于檢查。將單機設計細分為電設計和結構設計2 個階段，在每個階段分別設置設計檢查點，對照設計規范和檢查單進行確認。經過無源首席專家審查，最后由質量人員跟蹤評審待辦問題閉環。通過對單機設計和圖紙出所嚴格把關，降低后續加工、裝調和試驗過程中返工、報廢等質量不一致成本，減少質量反復造成的進度拖延。

（2）對突發和共性問題有效治理，復盤提供保證

對于突發質量問題進行應急管理，快速組織由項目總體單位、研究室和綜合處組建的工作小組，針對產品自身問題、研制流程、有效溝通等采取相應措施。通過定期召開質量分析會以及學習相關文件，對問題和處理結果進行快速傳遞和消化，強化過程控制，舉一反三。

由于單機頻段提高，對于以往無源單機靠螺釘連接提出了更高的要求，因為對此項風險識別不充分，民用商業衛星曾經出現共性問題。對于共性問題，在進度管理上采取了一系列針對性措施。鑒于問題原因為Ka 產品對腔體與蓋板接觸要求非常嚴格，修復成功率低，經過和項目總體單位協商一致，對單機報廢重投并適當增加備份件。在投產階段，辦理緊急放行，快速投產。在調試階段，為了充分驗證新加工單機在高低溫下性能一致性，在調試線增設應力釋放專用溫箱，對單機進行電性能監測，提前發現產品缺陷。針對人員學習培訓，在重投產品的同時組織機加、裝配及調試環節人員對《微波無源Ka 頻段TE10 模濾波器、多工器技術要求》進行學習，規范工作依據，減少各種反復。為了避免此共性問題再次發生，完成了Ka 頻段波導濾波器軟釬焊工藝鑒定評審和產品鑒定評審，有效解決了Ka 頻段腔體蓋板之間產生縫隙造成的駐波變差性能下降問題。鑒定后的產品在后續民用商業衛星、星網等多型號中有大批量需求，為后續單機的研制進度提供了保障。

在處理應急和共性問題過程中，主管設計師對無源單機出現的質量問題進行復盤，形成質量案例和優秀的設計案例，匯總到研究室的學習手冊中共享，并在室內的團隊活動中講解。通過技術復盤，匯總教訓和警戒，積累和傳承經驗，降低了質量問題引起的進度風險。

（3）開展文件標準化工作，提高單機交付質量和速度

為減少文件編寫和數據包判讀過程中出現的低層次錯誤，縮短數據處理時間，提高報告編寫和判讀進度，開展了文件標準化和數據包標準化工作。編寫自動報告編寫輔助軟件，根據軟件一鍵生成報告。采用該軟件后，每臺單機的報告生成時間從2～3 天縮短為約30 分鐘。通過一鍵生成交付電子數據包和研制總結，研制總結編寫效率提高5 倍以上。通過確定文件和數據包標準，縮短了單機交付時間，極大地提高了單機的交付質量和交付效率。

4.穩步推進產品化工作，進一步加快成熟單機研制進度

（1）推進單機設計的通用化和產品化，不斷提高單機適應能力

已經納入型譜的測試耦合器類單機，實現了按照西安分院通用產品研制模式開展設計工作。搭建貨架產品庫，通過與項目總體單位簽訂選用技術協議代替任務書下發和設計評審，簡化設計流程和批產條件單機的投產進程。結合組批投產的特點，根據工藝文件和物料齊套狀態，安排首件研制，待首件狀態確認后再進行組批生產，提高批產產品數據穩定性和一致性的及時判讀率，規避一次性大量投產和某批次指標不符合要求引起的進度反復風險。

（2）加大產品化單機推廣宣傳，引導用戶選用成熟產品

同步開展混合橋、功分器等型譜產品開發工作，進一步固化選用流程，繼續向衛星總體單位、分系統總體單位和用戶推廣無源成熟產品選用要求及后續物資采購模式，逐步實現無源產品生產模式轉型目標。同時，通過制定西安分院標準、3 層次文件等，進一步夯實產品化工作。

近3 年，西安分院通過在技術、機制、質量和產品化4 個方面開展的實踐，圓滿完成了3000 多臺單機交付，節點完成率達99%以上,對總完成率做出極大貢獻。“十四五”期間，衛星的研制模式從單機到批產、單星向星座發展，除民用商業衛星外，其它衛星的增長規模也越來越快，總結無源單機進度管理工作，為后續同類單機的進度管理提供了有價值的借鑒和參考。▲