来源：中国航天报   作者： 任悦鸣

 

 

与传统航天防务装备产业相比，空间产品的研制生产大有不同。

 

空间项目通常都会面临研制周期短、关键技术多、在轨任务剖面内所经历的环境更为复杂、产品的寿命和可靠性要求更高等特点。

 

而商业航天产品与传统型号装备及以往的空间项目又有所不同，其对可靠性与成本管控的双重要求，促使各相关单位在科研生产中不断展开探索与实践。

01 体系：继承与发展

 

“时间紧、任务难、成本控制严、可靠性要求高”是当前多家涉及空间工程研制单位的共同感受。因此，利用好已有的航天质量标准、各项试验数据、团队项目经验等资源，是空间工程研制在短时间内快步向前的关键。

作为牵引中国航天科工空间产业的龙头单位，二院空间工程公司不断在继承中改进、在借鉴中完善。项目团队充分借鉴国内兄弟单位的成熟经验，率先规范顶层各类文件，在方案阶段就编制发布空间项目全套的产品保证系列大纲、标准化大纲等系列顶层文件。

与此同时，该公司积极创新、大胆突破，在二院传统管理模式的基础上，贯彻可靠性工程“1+6+2”专项设计要求，落实产品质量与可靠性数据包，通过总结空间项目近几年的研制经验，明确空间产品质量与可靠性数据包要求和内容。

2012年开始涉足空间领域的二院206所是中国航天科工空间工程项目的重要配套研制单位。206所产品保证处处长李晓辉介绍，承担空间任务以来，各个团队严格执行总体质量管理要求，逐步积累了空间研制过程的管理经验，并结合206所实际形成了IDS（设备接口数据单）、可靠性数据包、工效学评价、产品保证要素、原材料工质相容性等方面的管理文件。

2020年，206所整合空间设计、工艺相关资源，成立了空间机电技术研究室。“今年，206所将在以往经验的基础上，进一步完善所级空间产品标准体系，包括产品设计规范、试验规范、工艺规范和生产过程质量控制规范等。”李晓辉说。

■ 206所空间微动力团队正在对相关问题进行探讨

2020年9月，航天三江行云公司向相关用户及社会各界发布了天基物联网建设及行业示范应用的最新成果。这家注册于2017年12月的公司从航天三江的团队中走出，很好地延续并继承了军工行业的质量保障体系，为行云工程α阶段的建设提供了基本质量标准。

空间飞行器的研制具有较强的探索性、先进性和复杂性，进入空间的产品，必须保证在恶劣的空间环境中，长时间在轨稳定运行。在空间工程公司副总经理武英看来，从方案阶段就开始实施产品保证管理尤为重要，团队从“横向质量管理体系”和“纵向型号产品保证”这两个维度去规范空间飞行器研制管理，以此保证空间工程任务的可靠性。

对此，行云公司有着相同的看法。行云公司副总经理项斌指出，产品设计的源头会覆盖整个卫星的全生命周期，必须尽早建立质量管理体系，采用全面质量管控法，通过顶层规范，将各个专业、单机的配套方统一到同一标准上来。

项斌认为，质量体系是在项目研制过程中逐步完善的，在此过程中，行云公司明确了卫星研制规范、制造规范以及可靠性设计标准，“团队对常见的问题，比如元器件、材料和工艺的选用和控制要求，以及卫星运行常态化的薄弱环节等，通过故障模式影响分析，建立了一整套对策。”

■ 行云卫星星间激光通信模拟图

02 管理提升，为可靠性“加码”

 

 

通过近年来在空间领域的探索，很多相关单位充分认识到空间工程任务与传统任务在质量要求上的区别，并通过质量提升工程，运用各种质量工具，更有针对性地提高空间产品可靠性。

作为空间工程抓总单位，为了适应任务周期短、难度大、系统复杂等特点，空间工程公司遵循“通用化、差异化、精细化”的质量管理理念，进一步确保空间产品的可靠性。研制团队贯彻机、电、热一体化设计理念，注重接口管理，严控状态更改，确保空间产品接口要求及特性的规范化、集中化、可视化管理。

研制团队不断优化研制流程，缩短研制周期，合理分解地面仿真、测试和试验验证目标，实现差异管控、并行验证，质量成本得到降低。在天鲲一号初样卫星研制中，研制团队改变串行试验验证的方式，并行投产结构热控星和电性星，分别开展整星的力热试验、电性能测试及电磁兼容试验，有效地缩短研制周期。研制团队还建立系统试验矩阵，提前进行试验策划，深入开展性能测试和试验验证工作，确保地面试验得到充分验证。

为了杜绝各类风险，公司还制定了质量走查制度，通过总体牵引和管控，构建和供方的共赢关系。通过走查制度，掌握外协产品研制情况，规范外协产品过程管理，及时解决了外协产品研制生产过程中出现的各类技术和管理问题，确保质量与可靠性信息的完整性与可追溯性。

■ 空间工程公司研发团队开展质量复查

项斌指出，卫星总体单位要对每一个分系统的可靠性进行分析，假如有某个环节可能产生单点影响，就要从系统上增加冗余备份。“如果出现单机无法备份的情况，就要采取其他措施。”在资控系统设计中，为避免星敏设备失效，要在单机内部或不同类单机之间设计冗余备份，确保姿控系统高可靠工作。

206所在研制空间站环控生保系统的过程中，为确保产品可靠性，设计制造了5套结构热控件和电性件同时参加试验，以增加样本子量，丰富试验数据。李晓辉表示，为了加快验证，有些项目会通过可靠性加速试验验证产品，但为了确保空间产品的可靠性，研制团队都采用一比一等效试验。“在轨试验要求一年，那我们在地面上的试验就做一年。”李晓辉说。

同样经历着等效试验的空间产品还有206所近年来的明星产品——飞轮。根据任务要求，飞轮产品需在空间稳定运行一年半到两年时间。李晓辉说：“当年在研制阶段设计的初样件，现在还在稳定运转着，已经跑了5年左右，质量非常好。”

■ 206所电推进综合试验突击队验证产品技术状态

03 在创新与成熟度之间博弈

 

 

经过多年的探索与实践，各相关单位意识到，商用卫星产品的特点与传统型号装备甚至以往的空间项目又有所不同。2020年4月，卫星互联网被国家发改委划定为“新基建”范畴，商业卫星产业迎来发展机遇期。为了推动商业航天高质量发展，适应商业空间产品研制生产需求，各个商业航天研制团队均不断在“降低成本、优化流程、快速形成能力”等方面下功夫。

即便是商业卫星，质量仍然是一切的前提。206所的高辉博士表示，未来，集团公司可能会在商业卫星星座组网时布局成百上千颗卫星。“如果产品质量不可靠，可能危害整个星座，谁都承担不起这个风险，因此，商业卫星研制生产也必须加强可靠性。”

项斌认为，商业航天对可靠性的要求不是降低，而是更高。他进一步解释道，传统的航天工程会通过规范化的流程制度和质量管控机制去确保产品可靠性，但在发展商业航天的进程中，要考虑时间成本，往往会省略一些中间步骤。“商业航天对从业人员质量意识的要求更高，转换思路是必要的，因为我们往往需要依靠设计师的经验去识别和把控风险点。”项斌说。

■ 行云工程系统运行模拟图

在探索商业卫星可靠性提升的过程中，各个研制团队都在创新与成熟度之间博弈，试探着成本与可靠性的底线。“干商业航天，必须转变研制思路。”武英说，空间公司的商业航天研制团队通过“快速迭代、小步快走”的设计思路，在低成本卫星工程项目中，实施基于产品成熟度类别差异化设计方法和质量管控要求，开展最优化试验验证设计，制定面向“灵、快、好、廉”的产品保证体系。

为了实现这一目标，研制团队从商用卫星的设计源头就分为平台设计和载荷设计两阶段，并把工作重点放在载荷研制、接口协调和软件实现上。制定基于产品成熟度类别的设计方法和质量管控要求，本着“产品成熟度越高，设计评审程序越简化，技术状态更改越严格”的理念，针对货架产品，研制团队在质保环节上不断弱化零件级、整器级验证环节，强化部件级和组件级验证环节。

04 成本管控也是挑战

 

 

空间工程公司认为，商业卫星研制过程中降成本最有效的手段是注重元器件选用和试验验证。

在元器件选用上，研制团队制定了商用卫星研制阶段试验管理要求，避免了“一刀切”模式，综合考虑价格和风险，确定每个装机元器件的应用等级，再实施差异化选用。“我们遵循‘限高控低趋中’的原则，确保单机产品在元器件选用的整体上没有明显的短板，且又不造成浪费。”二院空间工程发展有限公司质量技术部部长姚艳生说，“一切都为了在确保可靠性的前提下，降低成本。”在试验验证上，团队结合产品类别，设计最优化试验验证体系，避免在不同层级上多次试验造成的浪费。

此前，空间工程公司牵头的项目包含了商业航天、载人航天等不同领域。不同的任务有不同的用户需求，不同的项目有不同的任务剖面，研制团队充分识别项目需求和产品特点，以系统风险总体可控为前提，针对不同项目、不同阶段、不同产品规定必需动作和选做动作，实现项目差异化，以此减少“一刀切”的质量管理带来不必要的管控成本。

■ 空间工程公司项目团队在试验现场留影

对于行云工程研制团队而言，降成本主要降的是设计成本。在以往的产品设计中，设计师往往在满足设计性能指标的前提下，采用高等级的器件方案，缺乏对成本的控制。但现在不同，他们不仅要在元器件、材料价格等方面“斤斤计较”，还要把成本作为设计要素进行充分考虑。这对设计师的成本意识和设计能力带来了新的挑战。

自去年以来，除设计成本之外，行云公司还引入了质量成本的概念。“质量成本就是所有与质量相关的成本，包括质量人员、质量评审、由于质量问题发生的“归零”以及由于质量问题带来的额外增加的成本，将各个环节中的质量成本进行统计分析，得出数据进行质量管控，并有针对性地采取措施。”项斌说。

用新技术去实现运力和成本的突破是未来进一步降低成本的有效方法。“技术创新看似与成熟度和低成本相矛盾，但实际上我们可以对商业空间工程中的核心要素进行识别，在保证产品任务可靠性的基础上，通过前沿的技术，在商业航天中应用工业级验证可靠的产品。”206所产品保证处副处长夏仲龙介绍，未来，将汽车行业中的优质产品运用在商业空间项目中的非核心部分，或将成为降低试验和材料成本的有效方法。

但即便如此，商业航天对工业级产品可靠性的要求依然非常高。“前期技术创新的投入是必须要交的‘学费’，低成本研制生产方法也必将建立在可靠性设计的基础上。”李晓辉说。

■ 每一件飞上太空的产品都要质量可靠

05 合作不能以牺牲质量为代价

 

 

项斌坦言，在商业航天的合作过程中，确实比以往传统型号项目要困难一些。“做型号项目，在程序上有依据，合作双方对质量要求认识很清晰，但交给个别商业航天企业，可能履约都存在问题。”

为了解决这些隐患，行云公司在质量要求上不断提高，与外协单位沟通时，在合作的前期就把质量问题和商业合同履约风险一一识别。“在这样严格的质量要求下，确实会给商业谈判带来一些困难，但是我们的合作不能以牺牲质量为代价。”项斌说。

针对商业卫星上使用的成熟货架类产品，空间工程公司重点关注“选、筛、用”这3个环节。姚艳生说。“选”这一环节立足国内国际两个市场，对供货商提供的货架产品开展充分调研和试验摸底，一定要“选”到工艺可靠、有上天经历的货架产品。“筛”环节要制定货架产品筛选方法，剔除缺陷、失效的产品，确保满足要求的产品入库存储。“用”环节要明确货架产品使用规范、抗空间环境的系统级设计方法，制定成熟货架类产品质量管理要求。

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/_T-JU-Y4eKOTpouzUlSI7g