航天軍工核心能力統(tǒng)籌建設(shè)的思考與實(shí)踐

徐耀云、張奎彬、陳孝駿、聶丹榮 /上海衛(wèi)星工程研究所

“十四五”時(shí)期，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一百年奮斗目標(biāo)的歷史交匯期，是面對(duì)百年未有之大變局可能帶來沖擊與激蕩最為劇烈的時(shí)期，我國(guó)航天事業(yè)將踏上高質(zhì)量發(fā)展、爭(zhēng)創(chuàng)世界一流的新征程。作為我國(guó)科技工業(yè)的骨干力量，航天單位應(yīng)全面增強(qiáng)軍工核心能力，拓展優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，推動(dòng)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)，為我國(guó)在復(fù)雜形勢(shì)下奪取戰(zhàn)略主動(dòng)權(quán)貢獻(xiàn)航天力量。

上海衛(wèi)星工程研究所是我國(guó)氣象環(huán)境衛(wèi)星、微波遙感衛(wèi)星、空間監(jiān)測(cè)衛(wèi)星、深空探測(cè)器等的主要研制單位，作為我國(guó)空間技術(shù)研究及衛(wèi)星研制生產(chǎn)的主力軍，既承擔(dān)衛(wèi)星體系論證、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研制抓總等總體任務(wù)，也承擔(dān)結(jié)構(gòu)、熱控、綜合電子等衛(wèi)星平臺(tái)關(guān)鍵分系統(tǒng)的研制任務(wù)，還負(fù)責(zé)了衛(wèi)星地面綜合測(cè)試、在軌管理等工作。軍工核心能力是指為了保障以上各項(xiàng)任務(wù)的完成，所應(yīng)具備的設(shè)計(jì)仿真、試驗(yàn)測(cè)試等方面的關(guān)鍵能力。因此，相對(duì)于一般的分系統(tǒng)單位及產(chǎn)品配套單位，衛(wèi)星總體單位軍工核心能力體系更加復(fù)雜，覆蓋的專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域更廣泛，使得軍工核心能力統(tǒng)籌建設(shè)更具挑戰(zhàn)性，軍工核心能力建設(shè)體系框架如圖1所示。

圖1 衛(wèi)星總體單位軍工核心能力建設(shè)體系框架

“十二五”以來，研究所開展了多個(gè)軍工固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目建設(shè)，建成了一批衛(wèi)星研制全過程的設(shè)計(jì)、仿真與試驗(yàn)條件，保障了“風(fēng)云”“高分”等系列型號(hào)研制任務(wù)，支撐了衛(wèi)星核心技術(shù)的跨越式發(fā)展，鞏固了研究所在衛(wèi)星系統(tǒng)與總體、結(jié)構(gòu)與熱控等專業(yè)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，推動(dòng)信息系統(tǒng)、綜合測(cè)試等專業(yè)向國(guó)內(nèi)一流水平邁進(jìn)，并已形成了前沿平臺(tái)驗(yàn)證、小規(guī)模組網(wǎng)星座的研制能力，成為國(guó)家衛(wèi)星承制的重要力量。

一、能力建設(shè)現(xiàn)狀分析

“十二五”以來，研究所的核心能力取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但是能力建設(shè)模式還是以型號(hào)任務(wù)需求牽引為主導(dǎo)，跨領(lǐng)域、跨型號(hào)的統(tǒng)籌能力不足，通用化水平不高。對(duì)照國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局體系效能型能力建設(shè)要求，研究所的軍工核心能力還存在一些問題及差距。

一是頂層能力體系謀劃還存在差距。當(dāng)前研究所正處于由高速增長(zhǎng)向高質(zhì)量發(fā)展邁進(jìn)的關(guān)鍵時(shí)期，能力建設(shè)也正由傳統(tǒng)的任務(wù)牽引型向體系效能型轉(zhuǎn)變，面對(duì)體系效能型要求，如何站在整個(gè)衛(wèi)星體系任務(wù)需求和單位長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的高度開展頂層能力體系謀劃尚有差距，“自下而上”的需求分析模式向“自上而下”的需求牽引模式轉(zhuǎn)型不夠，需要加強(qiáng)能力體系建設(shè)的統(tǒng)一策劃和管控，強(qiáng)化單位層面對(duì)能力結(jié)構(gòu)和能力布局的頂層策劃。

二是各型號(hào)之間的資源統(tǒng)籌不夠。研究所各領(lǐng)域型號(hào)眾多、專業(yè)繁雜，各部門資源共享不充分、通用化不充分、個(gè)性化需求偏多，存在能力重復(fù)建設(shè)、分散配置等情況，難以形成合力，提高投資效率和效益。比如多個(gè)總體部門均建有任務(wù)分析、系統(tǒng)仿真、評(píng)估演示等方面能力，有待于在單位層面進(jìn)行有效整合。

二、軍工核心能力統(tǒng)籌建設(shè)思考

“十四五”以來，在國(guó)家軍工固定資產(chǎn)投資政策指引下，研究所堅(jiān)持系統(tǒng)化梳理、體系化論證、內(nèi)涵式建設(shè)的總體思路，全面策劃軍工核心能力體系建設(shè)。在型號(hào)研制保障等新增項(xiàng)目規(guī)劃論證與立項(xiàng)實(shí)施過程中，最大限度統(tǒng)籌近期與遠(yuǎn)期需求、統(tǒng)籌不同領(lǐng)域衛(wèi)星研制研發(fā)需求；優(yōu)化資源配置，充分挖掘現(xiàn)有能力潛能，注重以增量投資帶動(dòng)存量資產(chǎn)的效能發(fā)揮。

一是對(duì)“體系效能型”建設(shè)模式的實(shí)質(zhì)和精髓進(jìn)行探索和實(shí)踐。著眼提高建設(shè)效能，以總體單位規(guī)劃項(xiàng)目為代表，改變傳統(tǒng)單一型號(hào)建設(shè)模式，通過多個(gè)型號(hào)需求統(tǒng)籌，帶動(dòng)領(lǐng)域整體能力結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化；以熱變形試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)等為代表，通過區(qū)域統(tǒng)籌，以增量帶動(dòng)存量，努力建成一批開放共享的關(guān)鍵試驗(yàn)設(shè)施，為本地區(qū)單位提供試驗(yàn)服務(wù)。

二是系統(tǒng)開展核心能力統(tǒng)籌建設(shè)頂層策劃。一方面，圍繞科工局固定資產(chǎn)投資指導(dǎo)意見提出的能力投資方向，統(tǒng)一頂層設(shè)計(jì)、統(tǒng)一規(guī)劃推進(jìn)、統(tǒng)一協(xié)調(diào)統(tǒng)籌，開展項(xiàng)目規(guī)劃論證與儲(chǔ)備，有序推進(jìn)項(xiàng)目申報(bào)；另一方面，圍繞核心產(chǎn)品、核心專業(yè)，面向長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，全局性、系統(tǒng)性謀劃研究所能力建設(shè)頂層體系框架，形成面向未來的新型能力體系，支撐航天總體所的轉(zhuǎn)型發(fā)展。

三是加強(qiáng)論證工作的科學(xué)化與規(guī)范化。在編制建議書階段，除論證項(xiàng)目社會(huì)效益外，從預(yù)期設(shè)備/設(shè)施使用情況（使用年限、年平均使用次數(shù)、年平均使用小時(shí)數(shù)）、通用性、共享可能性、是否模塊化設(shè)計(jì)、后續(xù)升級(jí)潛力、完成型號(hào)任務(wù)的關(guān)鍵性、經(jīng)濟(jì)壽命、運(yùn)行費(fèi)用、維修費(fèi)用等方面出發(fā)，論證能力建設(shè)方案的可行性。

三、軍工核心能力統(tǒng)籌建設(shè)實(shí)踐

“十二五”期間，在特定型號(hào)的研保條件建設(shè)中，受限于型號(hào)本身的需求約束，試驗(yàn)及測(cè)試系統(tǒng)建設(shè)存在一定的能力范圍局限。“十三五”以來，研究所在軍工核心能力建設(shè)中，進(jìn)行資源統(tǒng)籌方面的有益探索與實(shí)踐。以相對(duì)少量的增量投資，帶動(dòng)了相對(duì)較大的存量資產(chǎn)的效能發(fā)揮。

1.三軸氣浮臺(tái)試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)（分步實(shí)施，擴(kuò)展系統(tǒng)適用范圍）

“十二五”期間，針對(duì)基于SAST-5000 衛(wèi)星平臺(tái)的FY-4 衛(wèi)星研制需求，研究所建立了三軸氣浮臺(tái)試驗(yàn)系統(tǒng)，具備高精度遙感衛(wèi)星圖像導(dǎo)航與配準(zhǔn)技術(shù)及性能試驗(yàn)測(cè)試、星載活動(dòng)部件的常規(guī)干擾力矩測(cè)試和動(dòng)不平衡試驗(yàn)測(cè)試、衛(wèi)星快速機(jī)動(dòng)等試驗(yàn)、遙感衛(wèi)星高精度姿態(tài)指向控制等測(cè)試能力，現(xiàn)已開展多次試驗(yàn)，為FY-4 衛(wèi)星在軌優(yōu)異表現(xiàn)提供了非常有價(jià)值的地面驗(yàn)證支撐。該三軸氣浮臺(tái)試驗(yàn)系統(tǒng)目前已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平。

作為該測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，三軸氣浮臺(tái)通過氣浮分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)儀表平臺(tái)的懸浮和微干擾力矩環(huán)境，按照載荷在星上的布局在儀表平臺(tái)上安裝模擬或真實(shí)設(shè)備，調(diào)整儀表平臺(tái)的質(zhì)量特性使其與衛(wèi)星在軌時(shí)相同，從而模擬衛(wèi)星在軌微干擾力矩狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)特性，為高精度載荷的技術(shù)驗(yàn)證提供平臺(tái)支撐。

“十三五”期間，針對(duì)基于SAST-3000 衛(wèi)星平臺(tái)的衛(wèi)星研制需求，對(duì)三軸氣浮臺(tái)進(jìn)行局部改造（見圖2），在氣浮分系統(tǒng)、臺(tái)下支持分系統(tǒng)、基座旋轉(zhuǎn)平臺(tái)分系統(tǒng)均保持不變的前提下，構(gòu)建了一套適用于SAST-3000 衛(wèi)星平臺(tái)的儀表平臺(tái)分系統(tǒng)，可保障“高分”五號(hào)等基于SAST-3000 衛(wèi)星平臺(tái)的衛(wèi)星試驗(yàn)需要。

圖2 三軸氣浮臺(tái)改造示意

后續(xù)，需在試驗(yàn)前根據(jù)衛(wèi)星所用平臺(tái)，對(duì)儀表平臺(tái)分系統(tǒng)進(jìn)行整體替換，即可滿足不同衛(wèi)星平臺(tái)的試驗(yàn)需求。相比于重新建設(shè)一套三軸氣浮臺(tái)試驗(yàn)系統(tǒng)，采用部分改造的方式，既節(jié)省了投資費(fèi)用也提高了三軸氣浮臺(tái)的使用效率。

2.熱變形試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)（補(bǔ)充設(shè)備，提升系統(tǒng)試驗(yàn)效能）

“十二五”期間，研究所建立了衛(wèi)星在軌變形預(yù)示與測(cè)試系統(tǒng)，包括熱變形綜合測(cè)試間、照相測(cè)量設(shè)備及相機(jī)保護(hù)罐、熱應(yīng)力數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)、在軌變形預(yù)示與評(píng)估分系統(tǒng)。通過本系統(tǒng)完成了大氣環(huán)境及高低溫復(fù)雜環(huán)境下的多型航天器結(jié)構(gòu)熱變形測(cè)量、光學(xué)主鏡熱變形試驗(yàn)，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

“十三五”期間，針對(duì)新型高精度SAR 陣面測(cè)量需求，補(bǔ)充了擺臂式攝影測(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)一步提升熱變形試驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)量精度與綜合應(yīng)用效能（見圖3）。

圖3 熱變形試驗(yàn)系統(tǒng)能力提升示意

3.標(biāo)準(zhǔn)化綜合測(cè)試系統(tǒng)建設(shè)（升級(jí)整合，提升系統(tǒng)通用性）

研究所的整星測(cè)試系統(tǒng)歷經(jīng)定制、通用架構(gòu)（第二代）、標(biāo)準(zhǔn)三代升級(jí)。目前，第三代標(biāo)準(zhǔn)型已實(shí)現(xiàn)各型號(hào)統(tǒng)籌使用，快速周轉(zhuǎn)（見圖4）。

圖4 整星測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展升級(jí)

“十二五”期間，研究所通過FY-4 衛(wèi)星研保項(xiàng)目、火星探測(cè)器研保項(xiàng)目，按照通用架構(gòu)（第二代）的方式，分別建立了2 個(gè)型號(hào)各自的專用綜合測(cè)試系統(tǒng)。“十三五”以來，研究所承擔(dān)的衛(wèi)星研制任務(wù)迅速增長(zhǎng)，測(cè)試設(shè)備成為制約衛(wèi)星研制的主要瓶頸，急需提升原有專用綜合測(cè)試系統(tǒng)的通用性，實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)能夠滿足不同型號(hào)衛(wèi)星的測(cè)試需求。第二代型號(hào)專用測(cè)試系統(tǒng)距離統(tǒng)籌使用要求的差距，主要體現(xiàn)在測(cè)試系統(tǒng)對(duì)外硬件接口不通用。這2 個(gè)系統(tǒng)均為定制系統(tǒng)，其星地接口設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮通用性要求，無法應(yīng)用于其它型號(hào)，需要對(duì)設(shè)備中的轉(zhuǎn)接箱、調(diào)理箱、轉(zhuǎn)接板、鏈路箱等設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化改造升級(jí)。

部分設(shè)備為定制設(shè)備，2 個(gè)待改造型號(hào)測(cè)試系統(tǒng)中部分貨架設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試系統(tǒng)所選型號(hào)一致，但仍有部分設(shè)備為定制設(shè)備，其使用的通信協(xié)議與現(xiàn)有系統(tǒng)不兼容，不能與現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)中其他軟件通信。對(duì)于這部分設(shè)備必須要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化改造升級(jí)。以2 個(gè)型號(hào)測(cè)試系統(tǒng)的條件，若其他型號(hào)要使用該設(shè)備，需要進(jìn)行硬件接口設(shè)備更換；軟件適應(yīng)性修改；系統(tǒng)重新集成。工作最快需要半年時(shí)間，工作量大，經(jīng)濟(jì)成本高。

為了充分挖掘已有設(shè)備潛能、節(jié)約投資，“十四五”初期通過某專項(xiàng)條件建設(shè)項(xiàng)目，對(duì)FY-4 衛(wèi)星、火星探測(cè)器的專用測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化改造升級(jí)（部分設(shè)備利舊沿用、部分設(shè)備改造新增），成為第三代標(biāo)準(zhǔn)型通用測(cè)試系統(tǒng)。通過標(biāo)準(zhǔn)化改造升級(jí)，2 套測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)軟件協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化。通過接口適配，一套軟件不同配置的應(yīng)用方式，解決各型號(hào)間機(jī)柜通用互換、測(cè)試自動(dòng)化、整體入庫(kù)等難題，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試資源統(tǒng)籌調(diào)度、設(shè)備資源高效流轉(zhuǎn)利用的目的。改造升級(jí)相比于新建標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試系統(tǒng)，節(jié)約投資70%。

四、軍工核心能力統(tǒng)籌建設(shè)展望

研究所在總結(jié)“十三五”軍工核心能力統(tǒng)籌建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)及不足的基礎(chǔ)上，積極做好“十四五”及后續(xù)軍工核心能力統(tǒng)籌建設(shè)策劃，并將在體系化能力、智能化衛(wèi)星開發(fā)、核心領(lǐng)域研發(fā)、衛(wèi)星平臺(tái)研制、綜合測(cè)試、信息化等方面，以更加節(jié)約高效的方式實(shí)現(xiàn)能力全面提升。

在“十四五”期間，軍工核心能力將更加有力地保障研究所在氣象環(huán)境、微波遙感等領(lǐng)域承擔(dān)的研制研發(fā)任務(wù)。支撐衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全要素探測(cè)、業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行；支撐衛(wèi)星領(lǐng)域平臺(tái)總體向信息總體轉(zhuǎn)型，衛(wèi)星總體向體系總體轉(zhuǎn)型。