國內(nèi)首臺地球同步軌道高分辨凝視相機(jī)精細(xì)化管理

劉晨+周泉+馬國輝+王翰辰

摘要：高分四號相機(jī)系統(tǒng)是我國第一臺地球同步軌道高分辨率對地觀測相機(jī)，首次采用了面陣凝視成像體制，開辟了我國地球同步軌道高分辨率對地觀測技術(shù)的新領(lǐng)域。高分四號相機(jī)作為首發(fā)高軌面陣凝視成像相機(jī)，技術(shù)難度大，關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項目多，研制周期十分緊張，因此項目組在研制過程中制定了“策劃先行、制定關(guān)鍵路徑專題計劃、過程風(fēng)險控制、嚴(yán)格計劃監(jiān)控”的方法和原則，加強對項目關(guān)鍵路徑的計劃把控及監(jiān)督，有效的推動了項目的高效運行劃的推進(jìn)，為項目研制成功奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：地球同步軌道高分辨凝視相機(jī)；精細(xì)化管理

中圖分類號：V445.8 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2017）015-0-02

一、概述

高分四號地球同步軌道大面陣凝視相機(jī)是一臺工作于地球同步軌道上用于對地觀測的光學(xué)遙感相機(jī)。作為我國第一臺地球同步軌道高分辨率對地觀測相機(jī)，首次采用了面陣凝視成像體制，開辟了我國地球同步軌道高分辨率對地觀測技術(shù)的新領(lǐng)域。

相機(jī)同時具有可見光近紅外成像通道和中波紅外成像通道，技術(shù)難度大，關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項目多，研制周期十分緊張。

項目團(tuán)隊在研制過程中制定了“策劃先行、制定關(guān)鍵路徑專題計劃、過程風(fēng)險控制、嚴(yán)格計劃監(jiān)控”的方法和原則，將PMI項目管理體系應(yīng)用于型號研制管理，加強對項目范圍管理以及關(guān)鍵路徑的計劃把控及監(jiān)督，形成了一系列項目管理的基準(zhǔn)規(guī)范，有效的推動了項目的高效運行劃的推進(jìn)。

二、項目精細(xì)化管理

每個項目都會創(chuàng)造獨特的產(chǎn)品、服務(wù)或者成果，由于項目的獨特性，所以每一個項目會存在項目自身的主要制約因素，而對于高分四號相機(jī)的研制，由于相機(jī)研制周期短，關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)多，技術(shù)難度大，項目的主要制約因素就需要從范圍、進(jìn)度及風(fēng)險這三個方面重點分析及管理。

1.范圍管理

范圍管理的核心是界定項目的范圍，也就是要明確項目涉及的所有任務(wù)。由收集需求、范圍定義、創(chuàng)建WBS、范圍核實和范圍控制等幾方面構(gòu)成，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)項目管理，因而范圍管理是項目決策的設(shè)施基礎(chǔ)。

根據(jù)型號產(chǎn)品的責(zé)任體系表、產(chǎn)品技術(shù)流程及全周期策劃， 高分四號相機(jī)形成了產(chǎn)品研制的實現(xiàn)流程，再細(xì)化分解成了各個部組件的實現(xiàn)流程，各個部組件責(zé)任人根據(jù)組件實現(xiàn)流程持續(xù)跟進(jìn)產(chǎn)品的實現(xiàn)過程，通過型號每周的內(nèi)部計劃協(xié)調(diào)會，各個組件負(fù)責(zé)人匯報部組件的進(jìn)展及下周的計劃安排和需要協(xié)調(diào)的資源，如果實際進(jìn)度偏離了產(chǎn)品實現(xiàn)的進(jìn)度基準(zhǔn)，型號團(tuán)隊則討論并實施進(jìn)度壓縮措施，若進(jìn)度壓縮措施依然無法滿足偏離量，則采用型號進(jìn)度應(yīng)急儲備來修改產(chǎn)品實現(xiàn)流程以保證型號能夠按照里程碑節(jié)點完成研制及交付。

相機(jī)在全周期研制階段都貫徹及實施了上述的范圍管理措施，型號內(nèi)部凝聚力強，產(chǎn)品研制過程溝通及流轉(zhuǎn)順暢，研制工作項目明確，工作內(nèi)耗減至極低，圓滿的完成了型號研制任務(wù)。

2.時間管理

項目管理的重要環(huán)節(jié)是時間管理，而由于航天產(chǎn)品研制的特殊性，整星的發(fā)射節(jié)點制約著相機(jī)分系統(tǒng)的研制時間，所以對于相機(jī)研制的項目管理來說，時間管理是最關(guān)鍵也是最重要的一環(huán)，必須要確保項目在要求的時間內(nèi)順利完成。

高分四號相機(jī)的工程研制實現(xiàn)緊緊圍繞各類部組件設(shè)計、產(chǎn)品研制及試驗等任務(wù)開展，由于相機(jī)的組件較為復(fù)雜，需要占用大量的人力、設(shè)備和場地資源，不僅僅在型號內(nèi)部會產(chǎn)生資源沖突，同時，在目前多型號并行研制的情況下，資源沖突更為嚴(yán)重，多項目資源沖突的難以預(yù)測性和突發(fā)性對進(jìn)度管理影響不容忽視。

所以在相機(jī)研制過程的進(jìn)度管理計劃的控制層面，型號團(tuán)隊把進(jìn)度管理目前放在主要關(guān)鍵路徑上，針對關(guān)鍵路徑上的計劃活動，從技術(shù)、質(zhì)量、資源約束等制約因素逐項開展進(jìn)度風(fēng)險影響因子分析，列出影響因素，針對這些影響因素，使用專家咨詢、類推比較和經(jīng)驗教訓(xùn)研究等方法和工具開展定量進(jìn)度風(fēng)險評估，風(fēng)險值越高，進(jìn)度風(fēng)險越大，將每項活動的工期風(fēng)險值進(jìn)行排序，對風(fēng)險值高的計劃活動的各項影響因素制定應(yīng)對措施，形成進(jìn)度風(fēng)險管理計劃，并且隨著項目推進(jìn)，時刻對進(jìn)度風(fēng)險進(jìn)行監(jiān)控，一方面對新出現(xiàn)的進(jìn)度風(fēng)險進(jìn)行化解，另一方面更新影響因子列表，調(diào)整進(jìn)度風(fēng)險優(yōu)先級，形成新的進(jìn)度風(fēng)險管理計劃。

根據(jù)上述進(jìn)度管理控制方法，高分四號相機(jī)通過關(guān)鍵路徑法等進(jìn)度計劃工具確定了制約相機(jī)的短線計劃：可見光視頻電路的研制，并通過提前投產(chǎn)可見光CMOS視頻試驗板多輪測試的風(fēng)險減輕策略以及趕工、快速跟進(jìn)等進(jìn)度壓縮的應(yīng)對策略來規(guī)劃相機(jī)CMOS器件及其配套電路的風(fēng)險應(yīng)對措施及風(fēng)險管理計劃，讓可見光視頻產(chǎn)品的研制及調(diào)試工作縮短了一個月的周期，從而讓高分四號正樣產(chǎn)品按計劃順利交付整星。

3.風(fēng)險管理

項目團(tuán)隊在高分四號項目立項初期已識別相機(jī)研制全周期階段的風(fēng)險，要想取得型號研制成功，項目應(yīng)致力于整個項目期間積極、持續(xù)的開展風(fēng)險管理。在高分四號項目研制過程中，項目團(tuán)隊的各個層級都有意識的積極識別并有效管理風(fēng)險，制定了高分四號相機(jī)的風(fēng)險接受準(zhǔn)則，明確了項目風(fēng)險管理目標(biāo)及實施要求，為后續(xù)相機(jī)風(fēng)險管理工作的開展提供了依據(jù)。

根據(jù)風(fēng)險發(fā)生的可能性及嚴(yán)重性進(jìn)行了等級劃分，從風(fēng)險可能性等級和嚴(yán)重性等級兩個維度建立了風(fēng)險評價指數(shù)矩陣，如下表所示：

并且按照風(fēng)險綜合評級指數(shù)，型號項目風(fēng)險接受準(zhǔn)則如下：

Ⅲ類：指數(shù)20—25為高風(fēng)險，落在該區(qū)域的風(fēng)險不可接受，可能對型號有重大危害，應(yīng)制定專題計劃，專人負(fù)責(zé)跟蹤監(jiān)控；

Ⅱ類：指數(shù)5—16為中度風(fēng)險，落在該區(qū)域的風(fēng)險為不希望有的風(fēng)險，可能對型號有危害，應(yīng)積極地管理和考慮備選應(yīng)對措施；

Ⅰ類：指數(shù)1—4為低風(fēng)險，不經(jīng)評審即可接受，對型號基本無危害，應(yīng)監(jiān)控管理。

在高分四號項目啟動初期，項目團(tuán)隊就已將相機(jī)可見光探測器及其配套電路的研制列為相機(jī)研制階段的高風(fēng)險項目。

由于為了滿足地面像元分辨率和單景觀測幅寬要求，可見光近紅外通道探測器像元規(guī)模大，可見光近紅外譜段成像的探測器選型有CCD探測器和CMOS探測器兩種方案，這兩種類型的探測器各有優(yōu)缺點，采用這兩種類型探測器的相機(jī)技術(shù)途徑也存在區(qū)別，需進(jìn)行探測器的選型方案風(fēng)險進(jìn)行評估。

在進(jìn)行方案選擇時，項目組首先考慮了CCD探測器，大面陣CCD探測器在十一五預(yù)研的時候項目組已進(jìn)行了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在大面陣CCD器件高速低噪聲焦面電路和信號處理電路的研制已完成了技術(shù)積累，在預(yù)研相機(jī)系統(tǒng)性能測試時，器件性能表現(xiàn)優(yōu)越。

但是，大面陣CCD探測器方案存在不具備抗飽和溢出功能、需要機(jī)械快門配合成像、積分時間不能按需調(diào)整的不足。首先，不具備抗飽和溢出功能。其次，成像時需要高精度的機(jī)械快門，機(jī)械快門的工作時間長，是單點失效環(huán)節(jié)，技術(shù)風(fēng)險較大。再次，受機(jī)械快門工作方式限制，積分時間只能設(shè)置為3檔，不能按成像條件靈活調(diào)整積分時間，用戶無法獲得不同成像條件下的高信噪比圖像，所以大面陣CCD探測器方案風(fēng)險發(fā)生的可能性較大，影響程度也比較嚴(yán)重，風(fēng)險評估值較高。

而CMOS探測器的研制技術(shù)起步較晚，長期以來在成像性能上與CCD探測器有一定差距，近年來隨著CMOS探測器工藝的快速發(fā)展，大面陣CMOS探測器性能已與大面陣CCD探測器相差無幾，并且CMOS探測器具有1000倍的抗飽和溢出能力，避免了圖像飽和溢出影響，積分時間可按地面目標(biāo)反射率設(shè)置，能夠提高成像清晰度；探測器具有全局電子快門，不需要機(jī)械快門，但是由于CMOS器件為國外進(jìn)口， 為了確保該器件順利引進(jìn)，國外不進(jìn)行抗輻照性能等敏感指標(biāo)測試，從而帶來的器件可靠性的風(fēng)險無法規(guī)避。

并且CMOS探測器及其配套視頻焦面電路的研制，所內(nèi)也未開展一輪完整的研制，技術(shù)風(fēng)險較大，風(fēng)險綜合評價也比較高，但是通過兩個方案各自風(fēng)險控制措施，可以明顯看出大面陣CMOS探測器方案的風(fēng)險發(fā)生可能性大大降低。上述兩種方案的風(fēng)險評估結(jié)果見表2。

由上述風(fēng)險評估結(jié)構(gòu)得知，方案一發(fā)生風(fēng)險的可能性較高，且難于控制，導(dǎo)致整個風(fēng)險綜合評級較高，而方案二，需要對投產(chǎn)可見光CMOS視頻試驗板多輪測試及質(zhì)量控制過程方面進(jìn)行控制，可將風(fēng)險綜合評級指數(shù)降低到可接受的范圍。經(jīng)過比較，大面陣CMOS探測器在技術(shù)上更加適合高分四號相機(jī)分系統(tǒng)的應(yīng)用需求，最終確定選用該方案。

對于已識別的高分四號相機(jī)可見近紅外譜段探測器方案的高度風(fēng)險項目，除了制定相應(yīng)的控制措施，項目組還以周報的形式對風(fēng)險進(jìn)行持續(xù)跟進(jìn)，實時評估已識別的風(fēng)險，并對風(fēng)險降低后的性能和效果進(jìn)行確認(rèn)，關(guān)注風(fēng)險發(fā)展趨勢，確保風(fēng)險項目得到控制。通過以上管理措施，確保識別出的高風(fēng)險項目嚴(yán)格受控，逐步將高風(fēng)險降低至可接受的范圍，通過相機(jī)研制過程中監(jiān)控風(fēng)險，并根據(jù)風(fēng)險的變化及時跟新項目管理計劃，有效的進(jìn)行了過程風(fēng)險控制，為項目研制成功奠定了基礎(chǔ)。

三、結(jié)語

綜上所述，相機(jī)型號的管理不僅涉及到研制過程的各個方面，而且包括項目前期的立項階段和運行以及項目收尾階段的工作，強調(diào)了項目生命周期全過程和全方位的管理，強調(diào)型號研制隊伍與用戶之間的溝通，強調(diào)項目的計劃管理和跟蹤，范圍管理、風(fēng)險管理等。要從項目管理的角度對項目的全過程進(jìn)行管理和控制，型號研制只有真正實施項目管理，并運用之相配套的、規(guī)范的質(zhì)量保證體系，才能真正從根本上提高自身的管理水平和競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]練敏隆.“高分四號”衛(wèi)星凝視相機(jī)設(shè)計與驗證[J].航天返回與遙感，2016，4.

[2]馬文坡.“高分四號”衛(wèi)星凝視相機(jī)技術(shù)特點[J].航天返回與遙感，2016，4.