以航天系統(tǒng)工程優(yōu)勢(shì)建造國(guó)際一流衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

□ 中國(guó)航天科技集團(tuán)公司副總經(jīng)理 袁家軍

2000年10月31日中國(guó)第一顆導(dǎo)航衛(wèi)星成功發(fā)射，拉開了我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的序幕。北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行了近10年，在我國(guó)國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。當(dāng)前，中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)區(qū)域系統(tǒng)進(jìn)入密集組網(wǎng)發(fā)射階段，同時(shí)全球系統(tǒng)也已開始全面實(shí)施。

中國(guó)航天科技集團(tuán)公司以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研制建設(shè)為契機(jī)，創(chuàng)造性地運(yùn)用航天系統(tǒng)工程理論和方法，堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新、體制機(jī)制創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，為我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展作出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

中國(guó)航天系統(tǒng)工程是完成北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程建設(shè)主要目標(biāo)是突破以星座組網(wǎng)、高精度時(shí)空基準(zhǔn)、星座自主運(yùn)行為主要特征的關(guān)鍵技術(shù)，整合國(guó)內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航資源，建成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。中國(guó)航天科技集團(tuán)公司在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航重大專項(xiàng)工程建設(shè)中主要承擔(dān)衛(wèi)星系統(tǒng)和運(yùn)載系統(tǒng)的研制發(fā)射任務(wù)。

中國(guó)航天科技集團(tuán)公司袁家軍副總經(jīng)理作報(bào)告

航天系統(tǒng)工程理論和方法是以錢學(xué)森為代表的中國(guó)航天工作者在具體工程實(shí)踐中，將科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新、組織管理創(chuàng)新和體制機(jī)制創(chuàng)新有機(jī)結(jié)合，將還原論與整體論辨證有機(jī)地統(tǒng)一，形成的解決復(fù)雜工程系統(tǒng)研制與建設(shè)的集成創(chuàng)新的理論和方法。

1958年，錢學(xué)森的《工程控制論》中文版出版，奠定了中國(guó)系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)。20世紀(jì)60至70年代，“兩彈一星”等國(guó)家重大項(xiàng)目開始系統(tǒng)工程方法的摸索與實(shí)踐。20世紀(jì)80至90年代，航天器型號(hào)設(shè)立總指揮和總設(shè)計(jì)師兩條指揮線，明確了總指揮作為航天器型號(hào)負(fù)責(zé)人，型號(hào)系統(tǒng)工程與項(xiàng)目管理進(jìn)一步發(fā)展。

從20世紀(jì)90年代中期開始，中國(guó)航天系統(tǒng)工程進(jìn)入全面發(fā)展階段，形成了諸如“集同設(shè)計(jì)”、“重心前移”、“從源頭抓起”、“零缺陷管理”的系統(tǒng)工程管理思想以及質(zhì)量問題歸零“雙五條”、技術(shù)狀態(tài)更改“五條”、“風(fēng)險(xiǎn)分析與控制要求”、元器件管理“五統(tǒng)一”等一系列方法規(guī)范。通過載人航天工程及探月工程等重大項(xiàng)目的實(shí)踐，系統(tǒng)工程和項(xiàng)目管理理念和方法進(jìn)一步改進(jìn)，并不斷向規(guī)范化方向發(fā)展。2006年10月，神舟六號(hào)系統(tǒng)工程實(shí)踐榮獲國(guó)際項(xiàng)目管理協(xié)會(huì)評(píng)選的年度唯一卓越大獎(jiǎng)。

經(jīng)過54年的探索和實(shí)踐，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司在航天系統(tǒng)工程方法、程序、工具、手段及團(tuán)隊(duì)建設(shè)、航天文化等方面形成了獨(dú)特的核心能力，是完成北斗導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的重要基礎(chǔ)。

逐步形成了以研發(fā)為基礎(chǔ)的發(fā)展戰(zhàn)略研究能力、復(fù)雜航天系統(tǒng)數(shù)字化集同設(shè)計(jì)環(huán)境以及復(fù)雜系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方法和程序以及風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與控制能力，包括創(chuàng)立了“九新”分析方法、制定了航天型號(hào)風(fēng)險(xiǎn)分析與控制指南等。復(fù)雜系統(tǒng)精細(xì)化質(zhì)量管理方法與程序，包括制定航天型號(hào)質(zhì)量精細(xì)化質(zhì)量管理要求、質(zhì)量歸零“雙五條”、技術(shù)狀態(tài)更改“五條”、元器件管理“五統(tǒng)一”和質(zhì)量與可靠性數(shù)據(jù)包等。大系統(tǒng)工程及項(xiàng)目管理方法與程序，包括責(zé)任令和計(jì)劃考核體系、項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)制、航天型號(hào)管理規(guī)定、衛(wèi)星和火箭研制程序、神舟飛船系統(tǒng)工程管理、航天型號(hào)項(xiàng)目管理手冊(cè)等。

還有經(jīng)過飛行驗(yàn)證的技術(shù)、產(chǎn)品、管理標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，經(jīng)過飛行驗(yàn)證的型譜化成熟產(chǎn)品體系，航天器系統(tǒng)集成及地面驗(yàn)證能力：具備5個(gè)航天器大型AIT中心和2個(gè)運(yùn)載AIT中心，具備年出廠20～25個(gè)航天器和20發(fā)運(yùn)載火箭的總裝、總測(cè)和試驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

跨學(xué)科集成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)快速成長(zhǎng)的管理模式：5個(gè)衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)部、2個(gè)運(yùn)載總體設(shè)計(jì)部、8個(gè)型號(hào)系統(tǒng)級(jí)研發(fā)中心團(tuán)隊(duì)，以及總設(shè)計(jì)師、總指揮200多人和100多個(gè)配置齊全的項(xiàng)目管理隊(duì)伍。

此外，以航天精神、“兩彈一星”精神、載人航天精神組成的航天“三大精神”為主的獨(dú)特的航天文化也是航天系統(tǒng)工程的重要組成部分。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)和對(duì)策

北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)應(yīng)用示意圖

盡管中國(guó)航天科技集團(tuán)公司在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)和區(qū)域系統(tǒng)建設(shè)中積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但面對(duì)全球系統(tǒng)建設(shè)的特點(diǎn)和難點(diǎn)，仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。

一、面臨的挑戰(zhàn)：

復(fù)雜系統(tǒng)工程組織管理

作為涉及研制單位眾多、組網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)量最多的宇航工程，傳統(tǒng)的組織管理模式難以適應(yīng)任務(wù)要求。需要在高效率頂層決策、各系統(tǒng)組織協(xié)調(diào)、舉國(guó)體制效能發(fā)揮及項(xiàng)目精細(xì)化控制等方面進(jìn)一步探索和實(shí)踐。

大系統(tǒng)總體方案優(yōu)化

信號(hào)體制、發(fā)射組網(wǎng)策略、入軌方式等因素協(xié)調(diào)和決策難度大，將直接制約衛(wèi)星和運(yùn)載系統(tǒng)方案優(yōu)化和確定。

如何建立開放的技術(shù)創(chuàng)新體系

發(fā)揮中國(guó)航天科技集團(tuán)公司的整體優(yōu)勢(shì)，并通過廣泛的產(chǎn)學(xué)研合作集智攻關(guān)是工程建設(shè)的有效途徑，但如何建立良性競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，完善科學(xué)、技術(shù)和工程協(xié)調(diào)體系是當(dāng)前面臨的重要課題。

3)根據(jù)普通光纜運(yùn)行工作特點(diǎn)，在事故易發(fā)地地點(diǎn)和路段增設(shè)警示識(shí)別標(biāo)志和加固保護(hù)裝置。加大日常巡檢力度，把握光纜線路沿線工程進(jìn)度，對(duì)施工單位做好電力設(shè)施保護(hù)和安全知識(shí)宣傳，告知其在作業(yè)時(shí)，必須與電力通信光纜設(shè)施保持的一定的安全距離。對(duì)已威脅光纜安全的施工作業(yè)，借助發(fā)揮警企聯(lián)動(dòng)機(jī)制，對(duì)其立即予以叫停。

復(fù)雜星座的控制與管理

較之于區(qū)域系統(tǒng)星座在軌運(yùn)行管理，全球系統(tǒng)在軌運(yùn)行衛(wèi)星數(shù)量多、覆蓋面積大、運(yùn)行控制模式更為復(fù)雜。因此，給復(fù)雜星座的在軌運(yùn)行管理、技術(shù)支持和應(yīng)急處理等帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化

國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)水平相對(duì)薄弱，部分國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品的研制進(jìn)度、性能和可靠性指標(biāo)、質(zhì)量等級(jí)、供貨能力等與工程建設(shè)要求尚有較大差距。

二、采取的措施：

提高復(fù)雜系統(tǒng)工程組織管理能力

探索總體設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成聯(lián)合工作模式，建立聯(lián)合項(xiàng)目辦。強(qiáng)化復(fù)雜系統(tǒng)頂層策劃、系統(tǒng)抓總和高效決策能力；強(qiáng)化復(fù)雜系統(tǒng)全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與控制能力；強(qiáng)化項(xiàng)目研制全過程精細(xì)化管理能力。

加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)優(yōu)化能力

整合優(yōu)勢(shì)資源，組建導(dǎo)航衛(wèi)星工程中心和運(yùn)載火箭上面級(jí)專職研制隊(duì)伍；對(duì)標(biāo)國(guó)際一流水平，把握全球系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律，加強(qiáng)系統(tǒng)頂層協(xié)同設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，保證系統(tǒng)先進(jìn)性；加強(qiáng)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)，識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，保證星座和衛(wèi)星系統(tǒng)高可靠；科學(xué)規(guī)劃星座組網(wǎng)、補(bǔ)網(wǎng)和備份策略，確保星座系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

集智攻關(guān)，吃透技術(shù)

發(fā)揮集團(tuán)公司整體優(yōu)勢(shì)，廣泛聯(lián)合國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)力量開展產(chǎn)學(xué)研大協(xié)作，突破關(guān)鍵技術(shù)；加強(qiáng)系統(tǒng)任務(wù)分析，合理分解技術(shù)指標(biāo)；加強(qiáng)設(shè)計(jì)和可靠性的地面和在軌試驗(yàn)驗(yàn)證，充分驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)正確性和產(chǎn)品可靠性；建立對(duì)導(dǎo)航重大技術(shù)問題的獨(dú)立評(píng)估機(jī)制，提高工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和控制能力。

袁家軍副總經(jīng)理仔細(xì)研究產(chǎn)品性能

加強(qiáng)基礎(chǔ)研究

針對(duì)單粒子、表面充放電等空間環(huán)境效應(yīng)開展試驗(yàn)與分析研究；通過建立衛(wèi)星抗輻射技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等手段，大力提升星上產(chǎn)品抗輻射能力；深入開展地面試驗(yàn)驗(yàn)證方法的研究和手段建設(shè)；加強(qiáng)在軌數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用，支持模型修正與設(shè)計(jì)改進(jìn)。

完善數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證平臺(tái)

實(shí)施國(guó)產(chǎn)化專項(xiàng)工程

借助北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，推動(dòng)關(guān)鍵產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化替代工作，加速核心元器件/部件國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，改變受制于人的局面；充分開展地面及在軌試驗(yàn)驗(yàn)證，確保國(guó)產(chǎn)化元器件/部件的性能指標(biāo)、可靠性滿足工程需要。

推進(jìn)產(chǎn)品定型，加速提升產(chǎn)品成熟度

中國(guó)航天科技集團(tuán)公司袁家軍副總經(jīng)理參觀中國(guó)航天科技集團(tuán)公司展區(qū)

充分繼承成熟技術(shù)，做好產(chǎn)品定型與貨架式產(chǎn)品管理，提高產(chǎn)品成熟度，滿足長(zhǎng)壽命、高可靠要求；制定產(chǎn)品成熟度規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系框架，形成“擇優(yōu)選用、系統(tǒng)最優(yōu)”的工作機(jī)制，確保在短期內(nèi)研制出高水平產(chǎn)品。

加強(qiáng)精細(xì)化質(zhì)量管理

以產(chǎn)品數(shù)據(jù)包為核心，嚴(yán)格控制技術(shù)狀態(tài)、強(qiáng)化產(chǎn)品工藝管理，精細(xì)化管理產(chǎn)品過程質(zhì)量。

建立面向小批量生產(chǎn)精細(xì)化質(zhì)量管理程序與方法；建立全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、產(chǎn)品規(guī)范、管理規(guī)范和產(chǎn)品保證規(guī)范等一系列標(biāo)準(zhǔn)體系。

加強(qiáng)科研生產(chǎn)體系建設(shè)

建立研制單位科研生產(chǎn)和質(zhì)量管理體系項(xiàng)目全生命周期持續(xù)評(píng)估機(jī)制，持續(xù)提升管理成熟度；建立重大短線、共性問題識(shí)別與處理機(jī)制，控制項(xiàng)目運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)：建立全生命周期管理信息化系統(tǒng)(PLM)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目高效管理。

加速培養(yǎng)一流創(chuàng)新型團(tuán)隊(duì)

加速培養(yǎng)和引進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域領(lǐng)軍人才；面向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)研發(fā)、工程實(shí)施和產(chǎn)品保證隊(duì)伍的分離；探索和研究適應(yīng)大型復(fù)雜星座工程項(xiàng)目的隊(duì)伍組織模式；加強(qiáng)航天精神、“兩彈一星”精神、載人航天精神的傳承，弘揚(yáng)航天文化。