國際空間站工程標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建模式初探

孫曉君 李富軍

（北京空間科技信息研究所，北京，100086）

國際空間站工程標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建模式初探

孫曉君 李富軍

（北京空間科技信息研究所，北京，100086）

文摘：以國際空間站標(biāo)準(zhǔn)（SSP標(biāo)準(zhǔn)）的基礎(chǔ)要素為出發(fā)點，結(jié)合具體案例，分析SSP標(biāo)準(zhǔn)的以實用性、繼承性、協(xié)調(diào)性為代表的構(gòu)建原則，介紹SSP標(biāo)準(zhǔn)具有的系統(tǒng)規(guī)劃下的“自上而下”和在標(biāo)準(zhǔn)化政策方向指導(dǎo)下的“自下而上”的構(gòu)建特點。

國際空間站（SSP）；空間站標(biāo)準(zhǔn)；工程標(biāo)準(zhǔn)化。

國際空間站（SSP）上的各種構(gòu)件、艙體、設(shè)備和供給由航天器多次運往軌道，然后由站上的航天員和遙控機(jī)械臂在軌道上進(jìn)行組裝，逐步形成規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)完善的空間站[1]。國際空間站各種部件是由參與合作的多個國家分別研制的，包含了多個承制方。其中，美國和俄羅斯提供的部件最多，其次是歐空局、日本、加拿大和意大利。如此多的艙段結(jié)構(gòu)，為了保證順利地組裝和對接，需要大量的制造類與生產(chǎn)類標(biāo)準(zhǔn)，才能實現(xiàn)共性的約束。國際空間站標(biāo)準(zhǔn)（SSP標(biāo)準(zhǔn)）作為以美國為主體、其他國家參與的工程標(biāo)準(zhǔn)，其目的在于確保各參與國之間空間站工程的合作協(xié)調(diào)順利進(jìn)行，以促進(jìn)多邊工程項目的有效研制和管理。

1 SSP標(biāo)準(zhǔn)文本信息

筆者通過國際空間站各個參與組織的官方網(wǎng)站、標(biāo)準(zhǔn)查詢網(wǎng)站以及國外研究報告數(shù)據(jù)庫等途徑，獲得了一系列與國際空間站相關(guān)的SSP標(biāo)準(zhǔn)完整文本的樣本。通過對SSP標(biāo)準(zhǔn)文本的閱讀，統(tǒng)計出其標(biāo)準(zhǔn)文本中包含的幾類標(biāo)準(zhǔn)化信息，涉及管理、信息、時間以及與其他文件關(guān)聯(lián)等多個維度，見表1。

2 SSP標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建原則

2.1 標(biāo)準(zhǔn)的實用性

為了保證國際空間站項目的順利高效開展，各有關(guān)參與方制定了空間站標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于國際空間站項目，由主要承包商和所有產(chǎn)品承包商來實施。在標(biāo)準(zhǔn)適用范圍內(nèi)，為了給項目的參與方實現(xiàn)目標(biāo)提供最大支持，保證項目參與方能夠及時的以最佳費效比完成合作，保證項目的高可靠性和安全性，實現(xiàn)并滿足國際空間站功能。在標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建和管理過程中，標(biāo)準(zhǔn)需要能直接的解決問題，因此具有極強(qiáng)的目標(biāo)導(dǎo)向性。

SSP標(biāo)準(zhǔn)本著需求牽引的原則，充分體現(xiàn)了“標(biāo)準(zhǔn)適用范圍明確，誰使用、誰制定”，以及“需要什么標(biāo)準(zhǔn)，就制修訂什么標(biāo)準(zhǔn)”的特點。

首先，在封面列出標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行方。如，為保證和便于宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán)（NASDA）、歐空局（ESA）、美國航空航天局（NASA）等三方協(xié)調(diào)開展國際空間站項目，制定了三方執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)SSP 5700.1《密封式有效載荷硬件接口控制文檔模板》；為保證和便于NASA、NASDA、加拿大航天局（CSA）、意大利航天局（ISA）等四方協(xié)調(diào)開展國際空間站項目，制定了SSP 30312《空間站項目的電氣、電子、機(jī)電（EEE）和機(jī)械零部件管理和執(zhí)行方案》。不同執(zhí)行方的適用范圍是不同的，通用性強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)或適用于一系列型號研制的標(biāo)準(zhǔn)，涉及執(zhí)行方的數(shù)量較多，專項性強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)則適用范圍較小。

表1 SSP標(biāo)準(zhǔn)文本中的標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)信息

其次，針對某一型號/項目提出特定的要求而制定的標(biāo)準(zhǔn)，從標(biāo)準(zhǔn)封面上標(biāo)明的合同編號可以明確看出該標(biāo)準(zhǔn)是應(yīng)用于哪一次的合作計劃，同一合同編號來源于同一項目/同一任務(wù)。例如，合同NAS15-10000對應(yīng)的總規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)SSP 41000中提出的一些工作模式和性能要求，在相關(guān)具體標(biāo)準(zhǔn)中，則有對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，包含人員、接口、軟硬件、試驗等一系列內(nèi)容。而SSP 41000對于外部操作相關(guān)的工作模式明確提出支持出艙活動（EVA）操作，在其對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中就有相關(guān)的SSP 30256《艙外活動（EVA）的標(biāo)準(zhǔn)接口控制文件》。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)的繼承性

由于國際空間站項目參與范圍廣，為空間站項目單獨制定一套詳細(xì)完整的、細(xì)化到具體操作點的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)需要很長時間。在國際空間站有新標(biāo)準(zhǔn)需求時，如何減少標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作量、且使其具有良好的使用性是十分重要的。

SSP標(biāo)準(zhǔn)充分體現(xiàn)了“選用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂”以及“盡量適用國際空間站”、“以參與方現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)”的特點。每提出一個新的需求，涉及一個新的項目，或新增一個成員國，都需要相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來約束和規(guī)范。但第一步都是觀察是否存在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，若有就先修訂現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)（包括內(nèi)容和適用范圍等）。如，SSP 30599《安全評審方法》，其版本A僅適用于NASA，而經(jīng)過幾次修訂后的版本D則適用于俄羅斯、加拿大、歐空局、日本、NASA等多個參與方；而SSP 50481《廢棄物管理方案》則在標(biāo)準(zhǔn)前言中說明了是以俄羅斯的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)制定的。

SSP標(biāo)準(zhǔn)的制修訂流程如圖1所示?？梢钥闯觯谧罱K的5種國際空間站適用標(biāo)準(zhǔn)的來源方式中，只有一種方式是制定全新的標(biāo)準(zhǔn)，其余4種方式都是在已有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行制修訂，或直接使用已有標(biāo)準(zhǔn)。這樣做，大大減少了標(biāo)準(zhǔn)制修訂的工作量，卻提高了標(biāo)準(zhǔn)的效率。

圖1 SSP標(biāo)準(zhǔn)制修訂流程

●多個參與方要執(zhí)行和遵守的標(biāo)準(zhǔn)。若針對空間站的且原來各參與方都沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)時，那么必然要制定新標(biāo)準(zhǔn)。若參與方有自身執(zhí)行的獨立標(biāo)準(zhǔn)時，則需要對各參與方標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估，當(dāng)存在某參與方的標(biāo)準(zhǔn)可以實現(xiàn)統(tǒng)一時，則以該標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，制定相應(yīng)的SSP標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)不存在可以實現(xiàn)統(tǒng)一的某參與方的標(biāo)準(zhǔn)時，則需協(xié)調(diào)所有參與方標(biāo)準(zhǔn)來制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

●單個參與方要執(zhí)行和遵守的標(biāo)準(zhǔn)。若標(biāo)準(zhǔn)不是所有國家都要遵守的，而是針對某一個參與方的，且對其他參與方無影響（如某一艙段的內(nèi)部設(shè)計），則可以采用相應(yīng)參與方所在國的標(biāo)準(zhǔn)，不需要制定SSP標(biāo)準(zhǔn)。因此，在SSP標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)中，存在大量的其他協(xié)會的引用標(biāo)準(zhǔn)。只有當(dāng)某一執(zhí)行方的標(biāo)準(zhǔn)與其他參與方中間存在相互影響時，才統(tǒng)一制定標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性

國際空間站項目涉及面廣，參與組織機(jī)構(gòu)較多，并且各參與成員機(jī)構(gòu)都具有獨立與完整的管理、研制、生產(chǎn)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。

SSP標(biāo)準(zhǔn)不但要保證其標(biāo)準(zhǔn)之間的協(xié)調(diào)性，還要保證與參與方已有執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)之間的協(xié)調(diào)。在SSP標(biāo)準(zhǔn)中，采用“引用和參考其他體系的標(biāo)準(zhǔn)”的方式，保證參與方在最短時間就能最高效的開展空間站項目，同時要保證對參與方自身標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性。如：SSP 57000《密封式有效載荷接口要求文檔》版本E的引用文件和參考文件中，就涉及了大量美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會、國際空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會、美國電子工業(yè)協(xié)會、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織、國際電工委員會、約翰遜空間中心等多個協(xié)會和組織的標(biāo)準(zhǔn)以及美國軍用標(biāo)準(zhǔn)、馬歇爾中心標(biāo)準(zhǔn)；SSP 30423《空間站認(rèn)可的電氣、電子、機(jī)電零部件清單》中，引用了與EEE器件相關(guān)的美國軍用標(biāo)準(zhǔn)、戈達(dá)德航天中心標(biāo)準(zhǔn)等一系列標(biāo)準(zhǔn)。SSP標(biāo)準(zhǔn)就在其他標(biāo)準(zhǔn)體系的支持下，既滿足了空間站標(biāo)準(zhǔn)需求，也滿足了與參與方原有標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性。

而對于空間站工程中需要廣泛采用的元器件、零部件標(biāo)準(zhǔn)，這是所有參與方都需要遵守的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，這類標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)在SSP標(biāo)準(zhǔn)的引用文件SSQ標(biāo)準(zhǔn)中，如SSQ 21005《電阻固定阻值薄膜芯片空間特性》等。

3 SSP標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建模式

現(xiàn)在的SSP標(biāo)準(zhǔn)源于自由號空間站。1984年，美國正式確立了研制永久載人軌道站的目標(biāo)，后稱“自由號空間站”，并邀請加拿大、歐洲和日本參加這一計劃，先后與加拿大航天局、歐空局、日本政府達(dá)成協(xié)議。1993年，美國重新審查空間站計劃，并重新進(jìn)行設(shè)計，最終選中“阿爾法方案”，這樣就變成了阿爾法國際空間站（InternationalSpaceStationAlphaProgram，ISSA），其基本準(zhǔn)則是：盡可能多的使用自由號空間站的硬件和系統(tǒng)（約75%的自由號設(shè)計注入ISSA）；繼續(xù)促成所有國際合作伙伴的加入，盡量減少沖突。與此同時，美國擴(kuò)大了與俄羅斯在載人航天領(lǐng)域的合作，并在1994年簽署協(xié)議，俄羅斯與其他合作伙伴一樣，加入空間站的工作。

由此可見，國際空間站在建立之初就具有較強(qiáng)的繼承性，而在之后隨著工程的逐漸開展，逐漸調(diào)整以滿足實際需求。SSP標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)按照系統(tǒng)規(guī)劃下的“自上而下”以及在標(biāo)準(zhǔn)化政策方向指導(dǎo)下的“自下而上”兩種模式建立。

所謂“自上而下”就是指：在設(shè)計之初就進(jìn)行全局的、總體的策劃，系統(tǒng)、全面地考慮標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)、功能和范圍，先勾畫出標(biāo)準(zhǔn)的范圍，規(guī)劃出標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展藍(lán)圖，然后再根據(jù)實際需求和技術(shù)發(fā)展開展具體標(biāo)準(zhǔn)的編制等工作。對于SSP標(biāo)準(zhǔn)，由于空間站本身具有較高的繼承性，標(biāo)準(zhǔn)也具有一定的繼承性，如管理系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品保證相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、美國艙段的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等，而這些標(biāo)準(zhǔn)之間的相互關(guān)系及結(jié)構(gòu)也是有繼承性的，這點從查到標(biāo)準(zhǔn)的要素中就能顯示出來。如，SSP 30695《驗收數(shù)據(jù)包要求規(guī)范》，該標(biāo)準(zhǔn)的版本A由NASA于1994年頒布（國際空間站計劃正式實施的前1年），標(biāo)準(zhǔn)要素中還標(biāo)明了該標(biāo)準(zhǔn)適用于阿爾法國際空間站，而相關(guān)的部分引用和參考文件來源于國際空間站項目（ISS）。再如，SSP 30599《安全評審方法》，該標(biāo)準(zhǔn)的版本A于1995年發(fā)布，標(biāo)明適用于ISSA，而發(fā)布于2000年的修訂后的版本B則標(biāo)明適用于ISS。這說明，在SSP標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)構(gòu)建之初沿用了前期的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)，或者說是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃，并由此提供給了SSP標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)一個雛形。

所謂“自下而上”就是指：在不具備標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃藍(lán)圖的情況下，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化主持單位或相關(guān)專業(yè)的技術(shù)委員會確定的標(biāo)準(zhǔn)化工作方向，編制方結(jié)合實際需求，申報標(biāo)準(zhǔn)編制項目，由標(biāo)準(zhǔn)化主持單位或相關(guān)的專業(yè)技術(shù)委員會予以批準(zhǔn)，并對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理。在國際空間站的建設(shè)過程中，除了一些具有共同性的標(biāo)準(zhǔn)需要合作伙伴共同遵守以外，還存在一些工程特有的標(biāo)準(zhǔn)，如，SSP 50094《關(guān)于ISS俄羅斯艙段的NASA/RSA聯(lián)合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)文件》和SSP 42007《美國在軌艙段與意大利迷你密封式后勤艙段接口控制文件》等。這些標(biāo)準(zhǔn)并不在原有的國際空間站系統(tǒng)規(guī)劃框架內(nèi)，都是在國際空間站工程逐漸開展后，根據(jù)發(fā)展方向需要，重新規(guī)劃、審批、組織制定的。這樣類似的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過不斷長期積累，逐漸形成了一定的規(guī)模。

由上述可知，SSP標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)的建設(shè)是在具有一個初步規(guī)劃的基礎(chǔ)上，基于實際需求，逐漸制定新的標(biāo)準(zhǔn)，而后再加入原有的規(guī)劃中。

SSP標(biāo)準(zhǔn)作為國際合作的代表性工程標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃過程中，前期繼承了美國阿爾法空間站的全局和總體策劃，很快構(gòu)成了系統(tǒng)的、全面的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)需求。對于工程基礎(chǔ)設(shè)計類標(biāo)準(zhǔn)，則沿用前期成熟標(biāo)準(zhǔn)、移植或繼承相關(guān)領(lǐng)域或國家/協(xié)會完善標(biāo)準(zhǔn)的方式，快速統(tǒng)一了國際合作的基礎(chǔ)需求。隨著國際空間站項目的不斷發(fā)展，重新規(guī)劃、審批、組織制定一些新增項目的專項標(biāo)準(zhǔn)，并不斷擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋范圍和結(jié)構(gòu)。這樣形成的SSP標(biāo)準(zhǔn)具有強(qiáng)大的實用性，對工程有著充分目標(biāo)的指導(dǎo)作用。

對于我國空間站而言，從頂層統(tǒng)籌的規(guī)劃和管理的角度，考慮到未來國際合作、軍民協(xié)調(diào)等發(fā)展需求，應(yīng)充分借鑒國際空間站的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)經(jīng)驗，在工程建設(shè)初期，以載人航天前期工程固化的國家標(biāo)準(zhǔn)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等為基礎(chǔ)，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)計要求類標(biāo)準(zhǔn)、接口統(tǒng)一性標(biāo)準(zhǔn)等的建設(shè)，從工程總體設(shè)計的頂層開始自上而下進(jìn)行推廣，避免研制過程中的反復(fù)修改，提高效率，為未來合作擴(kuò)展與對外接口的統(tǒng)一打下標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)。

[1]龐之浩．國際空間站現(xiàn)狀概述．載人航天[J]. 2006（3）．

孫曉君（1986年—），女，工程師，碩士研究生，主要研究方向為航天器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)制修訂管理等。