小衛(wèi)星總裝技術(shù)發(fā)展歷程與展望

張名毅 邱增帥 馬雙慶 丁勤 蘇文 張志堅(jiān)

(航天東方紅衛(wèi)星有限公司，北京 100094)

隨著小衛(wèi)星技術(shù)的迅猛發(fā)展，小衛(wèi)星生產(chǎn)模式已從單星手工研制發(fā)展到多星批量化并行生產(chǎn)，衛(wèi)星研制數(shù)量的增加不只是簡單的量變，更是能力建設(shè)和管理創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的寫照。作為小衛(wèi)星研制的最后一環(huán)，小衛(wèi)星總裝技術(shù)[1-3]在不斷升級(jí)，很好地適應(yīng)了小衛(wèi)星研制任務(wù)逐年增加的需求，實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星的產(chǎn)量和質(zhì)量雙保證。本文系統(tǒng)回顧小衛(wèi)星總裝技術(shù)發(fā)展歷程，對(duì)小衛(wèi)星總裝技術(shù)早期狀況、發(fā)展現(xiàn)狀以及未來規(guī)劃進(jìn)行系統(tǒng)闡述，并結(jié)合小衛(wèi)星任務(wù)的發(fā)展趨勢，展望小衛(wèi)星總裝技術(shù)未來的發(fā)展規(guī)劃。

1 小衛(wèi)星總裝技術(shù)發(fā)展歷程

實(shí)踐五號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射開啟了現(xiàn)代小衛(wèi)星研制的序幕，并奠定了技術(shù)、管理和人才基礎(chǔ)。早期小衛(wèi)星總裝采用單星研制模式組織生產(chǎn)，研制周期較長。這個(gè)階段主要是對(duì)相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了配備，具備了小衛(wèi)星研制生產(chǎn)所需的總裝硬件條件，初步建設(shè)了小衛(wèi)星總裝工藝設(shè)計(jì)、總裝設(shè)施、專業(yè)技術(shù)檢測等條件，能夠滿足小衛(wèi)星總裝任務(wù)需要。隨著小衛(wèi)星任務(wù)數(shù)量增加，小衛(wèi)星總裝逐漸進(jìn)入多星并行研制模式，多名裝配人員完成3～5顆小衛(wèi)星的總裝工作，最初的單星手工作業(yè)研制模式，從效率和過程管理、質(zhì)量管理等方面均已經(jīng)無法滿足需求。計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPP)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了從手工編制工藝到計(jì)算機(jī)輔助編制，提升了工藝編制效率和數(shù)據(jù)的共享效率，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。地面機(jī)械支持設(shè)備(MGSE)設(shè)計(jì)投產(chǎn)時(shí)考慮各種衛(wèi)星間的通用性，并基本建成了多個(gè)型譜的專用設(shè)備設(shè)施，保障了多星并行研制的需求。單星研制階段、多星并行研制尚未發(fā)展到航天器產(chǎn)品生產(chǎn)階段，存在研制周期長、過程管理以手工記錄和紙質(zhì)文件為主，雖滿足了當(dāng)時(shí)的小衛(wèi)星研制任務(wù)需求，但生產(chǎn)效率和過程管理方式亟待改善。

當(dāng)前階段，成組小衛(wèi)星數(shù)量增長顯著，逐漸進(jìn)入了成組小衛(wèi)星研制模式。該模式根據(jù)多星并行研制階段的工藝設(shè)計(jì)和總裝實(shí)施方法已無法滿足小衛(wèi)星研制對(duì)質(zhì)量和效率需求的現(xiàn)狀，重點(diǎn)考慮成組小衛(wèi)星的研制需求，利用數(shù)字化、信息化技術(shù)，開發(fā)了設(shè)計(jì)總裝生產(chǎn)全要素、全流程的自動(dòng)化、數(shù)字化工具，實(shí)現(xiàn)了過程管理和質(zhì)量管理的信息化、數(shù)字化，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了現(xiàn)場指導(dǎo)可視性，最終完成并行組批小衛(wèi)星的研制。組批小衛(wèi)星研制模式在多星并行研制模式的基礎(chǔ)上，逐漸向產(chǎn)品生產(chǎn)模式發(fā)展，當(dāng)前階段，小衛(wèi)星總裝技術(shù)包含了研制和產(chǎn)品生產(chǎn)的特點(diǎn)，總裝技術(shù)開始向自動(dòng)化、數(shù)字化發(fā)展，大幅地提高了小衛(wèi)星研制效率和過程管理能力。

近年來，國內(nèi)外掀起微納衛(wèi)星熱潮，涌現(xiàn)了大批微納衛(wèi)星及其組成的星座。面對(duì)微納衛(wèi)星星座數(shù)十顆乃至上千顆衛(wèi)星的需求，現(xiàn)有的小衛(wèi)星總裝研制模式難以滿足批量化生產(chǎn)的需求。為滿足小衛(wèi)星批量化生產(chǎn)需求，將整個(gè)小衛(wèi)星生產(chǎn)劃分為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的生產(chǎn)單元，并在小衛(wèi)星數(shù)字化模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的智能制造技術(shù)，通過開展物料設(shè)備智能儲(chǔ)存和流轉(zhuǎn)，艙段及系統(tǒng)級(jí)自動(dòng)裝配集成，一體化的自動(dòng)測試，高效智能化檢測，適應(yīng)批量化的大型試驗(yàn)和智能故障分析處理等先進(jìn)技術(shù)研究,提升小衛(wèi)星的批產(chǎn)能力。

小衛(wèi)星總裝技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了早期的單星研制模式、多星并行研制模式、成組小衛(wèi)星研制模式，未來將發(fā)展為批量化生產(chǎn)模式。根據(jù)各階段研制任務(wù)的特點(diǎn)，配備了相應(yīng)的總裝裝配和方法，滿足了各階段小衛(wèi)星總裝任務(wù)的需求。

2 小衛(wèi)星總裝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著小衛(wèi)星業(yè)務(wù)的快速增長，原工藝設(shè)計(jì)和總裝實(shí)施的效率較低，難以滿足小衛(wèi)星并行組批同步研制的需求。當(dāng)前對(duì)總裝過程除了效率和質(zhì)量的控制要求，對(duì)小衛(wèi)星總裝過程也需要進(jìn)行有效管理。為適應(yīng)小衛(wèi)星研制任務(wù)形勢的變化，利用日趨成熟的信息化、自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工藝設(shè)計(jì)數(shù)字化、數(shù)據(jù)管理信息化、總裝設(shè)備自動(dòng)化，并依托當(dāng)前迅速發(fā)展的智能制造技術(shù)，逐步將小衛(wèi)星總裝生產(chǎn)模式從手工作業(yè)向自動(dòng)化和智能化升級(jí)，有效保障了小衛(wèi)星研制的平穩(wěn)有序開展。

2.1 工藝設(shè)計(jì)數(shù)字化

傳統(tǒng)以紙質(zhì)文件為主的工藝設(shè)計(jì)方式存在設(shè)計(jì)過程主觀性強(qiáng)、文件傳遞效率低、查詢不便、管理難度大等問題[4]，已無法滿足目前多星并行研制的需求。在數(shù)字化技術(shù)迅猛發(fā)展的情況下，小衛(wèi)星工藝設(shè)計(jì)模式已實(shí)現(xiàn)數(shù)字化升級(jí)，主要包括：小衛(wèi)星工藝性仿真驗(yàn)證技術(shù)、小衛(wèi)星三維工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)技術(shù)、基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)的小衛(wèi)星線纜輔助裝配系統(tǒng)技術(shù)。

1)小衛(wèi)星工藝性仿真驗(yàn)證技術(shù)

針對(duì)小衛(wèi)星的總裝特點(diǎn)，開發(fā)小衛(wèi)星總裝工藝性仿真驗(yàn)證系統(tǒng)，進(jìn)行小衛(wèi)星結(jié)構(gòu)、單機(jī)設(shè)備、車間環(huán)境等的數(shù)字化建模，形成小衛(wèi)星總裝工位數(shù)字化模型?；谛⌒l(wèi)星總裝數(shù)字化模型，實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星總裝全流程仿真，分析設(shè)備安裝過程、小衛(wèi)星安裝環(huán)境等可能存在的干涉等條件限制，提前對(duì)小衛(wèi)星總裝流程進(jìn)行規(guī)劃和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星總裝流程最優(yōu)化。將工藝仿真分析過程提前到小衛(wèi)星方案階段，根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)的總裝可行性提出合理化改進(jìn)建議。

2)小衛(wèi)星三維工藝設(shè)計(jì)技術(shù)

小衛(wèi)星三維工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)(見圖1)，以三維模型為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)基于三維模型的自動(dòng)化、快速設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳遞和生產(chǎn)流程的快速仿真，構(gòu)建總裝三維工藝數(shù)據(jù)庫，通過三維工藝表達(dá)、集成、參數(shù)化等技術(shù)，將工藝方法庫、工藝流程庫和總裝工藝三維模型進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)工藝方法庫和工藝流程庫的便捷調(diào)用和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)基于模型參數(shù)的三維工藝編制和管理，全面打通設(shè)計(jì)到工藝再到總裝現(xiàn)場的快捷高效信息鏈路，滿足小衛(wèi)星快、好、省的研制要求。

圖1 三維工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)

3)基于AR的小衛(wèi)星線纜輔助裝配技術(shù)

基于AR的小衛(wèi)星線纜輔助裝配系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)視覺和三維環(huán)境感知技術(shù)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)在線感知線纜裝配操作現(xiàn)場多元信息，向操作人員輸出虛實(shí)融合的電纜布線工藝引導(dǎo)信息，實(shí)現(xiàn)原來的基于文字和圖片的二維工藝文件無法表達(dá)的走線要求和關(guān)鍵環(huán)節(jié)自動(dòng)檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)記錄。系統(tǒng)根據(jù)線纜實(shí)際裝配路徑，對(duì)線纜模型進(jìn)行更新，形成基于真實(shí)路徑的電纜數(shù)字化模型。

2.2 數(shù)據(jù)管理信息化

總裝過程需要大量數(shù)據(jù)支撐，又會(huì)產(chǎn)生大量的過程和結(jié)果數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)紙質(zhì)記錄、統(tǒng)計(jì)、保存的方法效率低，嚴(yán)重影響總裝效率[5]。針對(duì)以上問題，開發(fā)了小衛(wèi)星信息化管控系統(tǒng)，對(duì)小衛(wèi)星總裝過程產(chǎn)生的涉及人、機(jī)、料、法、環(huán)、測的全過程數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，確保數(shù)據(jù)受控、可追溯。

小衛(wèi)星信息化管控系統(tǒng)是整個(gè)總裝過程的控制中樞，該系統(tǒng)具備總裝生產(chǎn)工藝管理、產(chǎn)品驗(yàn)收、總裝狀態(tài)實(shí)時(shí)記錄反饋、關(guān)鍵檢驗(yàn)點(diǎn)和質(zhì)量全程控制、計(jì)劃和資源準(zhǔn)時(shí)化調(diào)配等功能，通過信息化手段提高了小衛(wèi)星研制過程信息的管理效率，能夠利用手持終端，記錄、實(shí)時(shí)拍照、同步上傳。實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星全生產(chǎn)周期自動(dòng)化、可視化、智能化管控及全過程數(shù)字化狀態(tài)控制；實(shí)現(xiàn)總裝全過程無紙化，質(zhì)量信息電子化。

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(見圖2)現(xiàn)場通過移動(dòng)設(shè)備(手持、電子稱量、電子智能測量、定制平板電腦等)對(duì)總裝、測試與試驗(yàn)(AIT)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，通過有線或者離線數(shù)據(jù)同步等手段將數(shù)據(jù)同步到系統(tǒng)后臺(tái)，系統(tǒng)后臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總處理。整個(gè)項(xiàng)目集成了多種硬件系統(tǒng)，減少了大量現(xiàn)場人工手工錄入數(shù)據(jù)的工作，增加了系統(tǒng)自動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)比及分析報(bào)表功能。提高了結(jié)果分析的輸出效率。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)集成先進(jìn)的自動(dòng)化智能化管控設(shè)備及管理方法，尤其是在小衛(wèi)星狀態(tài)控制、質(zhì)量控制和儀器設(shè)備條碼管控功能方面通過先進(jìn)的技術(shù)手段，提升過程控制能力和工作效率，通過應(yīng)用小衛(wèi)星數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，過程質(zhì)量數(shù)據(jù)采集錄入效率大幅度提升，解放總裝人員，整星工作效率顯著提高?？傃b過程檢驗(yàn)信息錄入更加規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了小衛(wèi)星總裝質(zhì)量的全流程監(jiān)控。

圖2 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理過程

2.3 總裝工具自動(dòng)化

小衛(wèi)星總裝階段按先后順序可劃分為產(chǎn)品驗(yàn)收、總裝實(shí)施、總裝檢測3個(gè)環(huán)節(jié)，針對(duì)這3個(gè)環(huán)節(jié)的總裝工具，目前均進(jìn)行了自動(dòng)化升級(jí)。

1)自動(dòng)化驗(yàn)收檢驗(yàn)系統(tǒng)

小衛(wèi)星總裝前需對(duì)各分系統(tǒng)的設(shè)備、直屬件、線纜、輔料進(jìn)行驗(yàn)收檢驗(yàn)。主要檢驗(yàn)項(xiàng)目包括機(jī)械接口、電接口、外觀狀態(tài)、線纜狀態(tài)等，原手工檢驗(yàn)方法檢測效率低、檢測精度差，且存在大量不可檢或易錯(cuò)檢的項(xiàng)目，已經(jīng)無法滿足當(dāng)前小衛(wèi)星研制的需求。為適應(yīng)新形勢下的小衛(wèi)星研制需求，針對(duì)產(chǎn)品驗(yàn)收檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，開發(fā)了如下自動(dòng)化驗(yàn)收檢驗(yàn)系統(tǒng)。

(1)自動(dòng)化電纜測試系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)了一次插拔即可完成電纜網(wǎng)檢測，替代了原單針檢測的電纜驗(yàn)收模式，有效防止了錯(cuò)檢、漏檢，大幅度提高了檢驗(yàn)效率。

(2)多功能星上設(shè)備智能檢測系統(tǒng)：利用機(jī)器視覺、聽覺、模式識(shí)別、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)星載設(shè)備機(jī)械接口、電接口、質(zhì)量等特征的一體化快速檢測。實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)、入庫一步完成，同時(shí)檢驗(yàn)過程關(guān)鍵特征保留圖像，檢測過程可追溯。其中機(jī)械接口的檢測界面如圖3所示，包含機(jī)械接口狀態(tài)監(jiān)視，平面度、孔徑、孔徑測量，測量誤差分析等功能。

圖3 衛(wèi)星單機(jī)設(shè)備機(jī)械接口檢測

自動(dòng)化驗(yàn)收檢驗(yàn)系統(tǒng)的研制和應(yīng)用不僅提高了檢測效率和檢測準(zhǔn)確率，同時(shí)將原來的不可檢項(xiàng)目變成可檢、易檢，增加了驗(yàn)收檢驗(yàn)環(huán)節(jié)的覆蓋面，減小了有缺陷設(shè)備上星的可能性，有效提高了小衛(wèi)星的總裝可靠性。

2)自動(dòng)化總裝實(shí)施設(shè)備

總裝實(shí)施是將各分系統(tǒng)設(shè)備組裝成整星的過程，是小衛(wèi)星總裝階段的核心環(huán)節(jié)，涉及熱控實(shí)施、設(shè)備安裝、電纜網(wǎng)鋪設(shè)、太陽翼對(duì)接等多個(gè)工序。隨著小衛(wèi)星任務(wù)的快速增加，原人工總裝實(shí)施模式存在效率低、質(zhì)量一致性差等問題，無法滿足小衛(wèi)星研制需求。為提高總裝實(shí)施效率，保證總裝質(zhì)量一致性，開展了自動(dòng)化總裝實(shí)施裝備的研制。

(1)多層大料自動(dòng)化鋪設(shè)設(shè)備：將1張多層大料鋪設(shè)工時(shí)由4人2 h減少到2人10 min，效率提高了12倍，實(shí)現(xiàn)鋪設(shè)平整度高、零錯(cuò)層、零廢料，鋪設(shè)效率和鋪設(shè)質(zhì)量顯著提高。

(2)太陽翼自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)：可實(shí)現(xiàn)對(duì)小衛(wèi)星星體空間6個(gè)自由度的自動(dòng)調(diào)整，提升太陽翼裝配工藝技術(shù)，提高裝配的自動(dòng)化水平，提升與改進(jìn)裝配方法對(duì)提高操作效率，增強(qiáng)裝配可靠性、操作性。

針對(duì)總裝實(shí)施環(huán)節(jié)中耗費(fèi)大量人工的工序，研制了自動(dòng)化總裝實(shí)施設(shè)備，如姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整設(shè)備(見圖4)，將總裝實(shí)施效率和質(zhì)量大幅提高，確保在小衛(wèi)星研制任務(wù)不斷增加的情況下保質(zhì)保期實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星交付。

圖4 姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整設(shè)備

3)自動(dòng)化總裝檢測裝備

總裝檢測是小衛(wèi)星總裝階段檢測小衛(wèi)星的各項(xiàng)特性是否符合設(shè)計(jì)要求的過程，主要包括設(shè)備安裝精度檢測質(zhì)量特性檢測、漏率檢測?？傃b檢測在一個(gè)總裝周期中需反復(fù)多次進(jìn)行，消耗大量人工和總裝周期，尤其在當(dāng)前小衛(wèi)星研制任務(wù)越來越多的情況下，人工總裝檢測方法已經(jīng)無法滿足需求。為提高總裝檢測效率，縮短小衛(wèi)星總裝周期，開展了自動(dòng)化總裝檢測系統(tǒng)的研制。

(1)自動(dòng)化精測系統(tǒng)：小衛(wèi)星自動(dòng)化精測系統(tǒng)集成了經(jīng)緯儀自動(dòng)準(zhǔn)直模塊、測量數(shù)據(jù)自動(dòng)解算模塊、坐標(biāo)系換算模塊、反算規(guī)劃模塊、人工輔助模塊、測量數(shù)據(jù)管理模塊等功能模塊，實(shí)現(xiàn)了小衛(wèi)星重要設(shè)備安裝姿態(tài)的高精度快速測量與姿態(tài)矩陣解算，數(shù)據(jù)自動(dòng)保存。顯著提升了精測效率和精度(見圖5)。

圖5 自動(dòng)化精測系統(tǒng)

(2)一體化快速質(zhì)測系統(tǒng)：針對(duì)小衛(wèi)星和微小衛(wèi)星主要產(chǎn)品，分別研制了基于三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的自動(dòng)質(zhì)測系統(tǒng)和質(zhì)量特性一體化檢測系統(tǒng)。將質(zhì)測過程簡化成了一次操作即可完成，提升了測試精度、測試效率和測試的安全性。

(3)高效檢漏系統(tǒng)：檢漏系統(tǒng)自動(dòng)化升級(jí)包括自動(dòng)化充排氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了小衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)充放氣過程中溫度、壓力的實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測和控制；自動(dòng)化真空檢漏系統(tǒng)，包括自動(dòng)化真空抽氣系統(tǒng)、自動(dòng)真空容器大門、自動(dòng)化漏率定標(biāo)系統(tǒng)、自動(dòng)化檢漏數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。自動(dòng)化檢漏系統(tǒng)的應(yīng)用顯著地提高了檢漏效率，解放了人工，增強(qiáng)了檢漏過程的可信度。

總裝檢測裝備的自動(dòng)化升級(jí)使小衛(wèi)星總裝檢測效率大大提升，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，縮減了小衛(wèi)星總裝周期，有效保障了小衛(wèi)星多星并行研制。

3 小衛(wèi)星總裝技術(shù)展望

新一代衛(wèi)星星座如SpaceX、波音等多個(gè)公司的星座數(shù)量都達(dá)到數(shù)百顆甚至成千上萬顆量級(jí)，這對(duì)小衛(wèi)星的設(shè)計(jì)理念、生產(chǎn)方式等都帶來了巨大挑戰(zhàn)。小衛(wèi)星將進(jìn)入衛(wèi)星批量化生產(chǎn)模式，該模式包含了4個(gè)方面的變革：模塊化設(shè)計(jì)、智能化生產(chǎn)、快速AIT、優(yōu)化供應(yīng)鏈[6-8]。為適應(yīng)這4個(gè)方面的變革，需要開展基于智能裝配單元的小衛(wèi)星快速集成技術(shù)研究；開發(fā)可視化流程規(guī)劃模型的三維工藝系統(tǒng)和小衛(wèi)星AIT大數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)；研究小衛(wèi)星智能建模與健康診斷技術(shù)、自動(dòng)化快速總裝檢測技術(shù)、基于系統(tǒng)布局規(guī)劃的智能工廠虛擬重構(gòu)技術(shù)；構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多源信息感知孿生仿真平臺(tái)。通過這些技術(shù)和系統(tǒng)的開發(fā)，未來小衛(wèi)星逐步實(shí)現(xiàn)批量快速集成，研制過程數(shù)字化、工藝精益化、過程管控信息化、設(shè)備自動(dòng)化、生產(chǎn)敏捷化，提高研制效率，降低研制成本。提升航天裝備制造水平、縮短與歐美領(lǐng)先者的差距、提高我國航天工業(yè)核心競爭力，形成涵蓋小衛(wèi)星產(chǎn)品全生命周期工藝、制造、管理的小衛(wèi)星柔性智能高效AIT生產(chǎn)線。

小衛(wèi)星批量化生產(chǎn)模式基于柔性化生產(chǎn)線，針對(duì)批量化生產(chǎn)特點(diǎn)，將整個(gè)小衛(wèi)星生產(chǎn)劃分為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的生產(chǎn)單元，并在小衛(wèi)星數(shù)字化模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的智能制造技術(shù)，通過開展物料設(shè)備智能儲(chǔ)存和流轉(zhuǎn)，艙段及系統(tǒng)級(jí)自動(dòng)裝配集成，一體化的自動(dòng)測試，高效智能化檢測，適應(yīng)批量化的大型試驗(yàn)和智能故障分析處理等先進(jìn)技術(shù)研究,提升小衛(wèi)星的批產(chǎn)能力。小衛(wèi)星柔性化生產(chǎn)線建設(shè)未來需解決以下6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括信息化存儲(chǔ)物流技術(shù)、快速總裝集成技術(shù)、一體化測試技術(shù)、智能化總裝檢測技術(shù)、批量化大型試驗(yàn)技術(shù)、故障分析處理技術(shù)。

1)信息化存儲(chǔ)物流技術(shù)

信息化存儲(chǔ)物流技術(shù)是小衛(wèi)星柔性化生產(chǎn)線的重要組成之一，貫穿生產(chǎn)線的始終，是小衛(wèi)星批產(chǎn)化有效運(yùn)作的關(guān)鍵。涵蓋單機(jī)及物料存儲(chǔ)、出入庫、配送，整星技術(shù)區(qū)流轉(zhuǎn)和存儲(chǔ)等諸多環(huán)節(jié)?？筛鶕?jù)數(shù)字化模型中的裝入件物料清單(BOM)信息自動(dòng)生成完整的單機(jī)產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)件、輔材配套，利用自動(dòng)化立體貨柜和物料控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)單機(jī)及物料進(jìn)行存儲(chǔ)并根據(jù)配套方案及時(shí)、自動(dòng)調(diào)取設(shè)備及物料[9]。

2) 快速總裝集成技術(shù)

快速總裝集成技術(shù)通過分析及處理上游傳遞下來的三維設(shè)計(jì)及三維工藝信息，利用可視化三維模型中的設(shè)計(jì)信息鏈路和標(biāo)準(zhǔn)工藝信息庫，依托單元化生產(chǎn)、機(jī)械人(臂)、柔性制造等數(shù)字化技術(shù)，完成小衛(wèi)星單元化產(chǎn)品、單機(jī)設(shè)備、艙板、艙段等不同層級(jí)的智能化、快速總裝集成，并將裝配檢驗(yàn)信息自動(dòng)收集、整理、分析和反饋[10]。

3)一體化測試技術(shù)

小衛(wèi)星一體化通用集成測試技術(shù)將原來不同設(shè)備、不同的總線形式進(jìn)行統(tǒng)一，將原來所有設(shè)備統(tǒng)一為同一種總線形式。對(duì)于不同廠家的不同儀器，將設(shè)備功能模塊化，使用模塊化的產(chǎn)品統(tǒng)一接口。突破傳統(tǒng)的“設(shè)備組成系統(tǒng)”理念，采用“板卡集成系統(tǒng)”的方式，從設(shè)備級(jí)到板卡級(jí)轉(zhuǎn)變，不僅僅是“量”的變化，更是“質(zhì)”的變化。“量”意味著系統(tǒng)體積有了很大的改觀，系統(tǒng)不再龐大、笨重；“質(zhì)”代表著測試設(shè)備更加靈活、簡單，不繁雜。

4)智能化總裝檢測技術(shù)

智能化總裝檢測技術(shù)為小衛(wèi)星的批產(chǎn)研制周期提供了有力保障。總裝檢測包括精度檢測、質(zhì)量特性測試和漏率檢測3個(gè)方面的內(nèi)容，其中自動(dòng)化精度檢測技術(shù)可實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星不同總裝階段精測任務(wù)的快速執(zhí)行，其系統(tǒng)構(gòu)成如圖6所示；自動(dòng)化質(zhì)量特性測試系統(tǒng)可一站式實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星的質(zhì)量特性獲取和自動(dòng)配平；漏率檢測滿足多星并行漏率檢測需求。采用智能化總裝檢測技術(shù)的系統(tǒng)根據(jù)研制要求穿插在小衛(wèi)星生產(chǎn)流程中，實(shí)現(xiàn)與總裝流程、大型試驗(yàn)流程無縫對(duì)接。

圖6 自動(dòng)化精測系統(tǒng)組成

5)批量化大型試驗(yàn)技術(shù)

針對(duì)小衛(wèi)星批量化生產(chǎn)的特點(diǎn)，利用全周期大數(shù)據(jù)技術(shù)，收集、分析整星全周期各項(xiàng)試驗(yàn)大數(shù)據(jù)，根據(jù)分析結(jié)果合理優(yōu)化批生產(chǎn)模式下的試驗(yàn)流程及項(xiàng)目，縮短大型試驗(yàn)工作周期。針對(duì)設(shè)計(jì)驗(yàn)證和工藝驗(yàn)證的不同，對(duì)首發(fā)星和批量裝備星試驗(yàn)內(nèi)容和試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行分析，部分小衛(wèi)星進(jìn)行抽檢試驗(yàn)，縮短試驗(yàn)周期。

6)故障分析處理技術(shù)

故障分析處理技術(shù)基于智能故障判讀系統(tǒng)，智能故障判讀系統(tǒng)有故障模式分類、故障模式表示、故障模式管理、故障診斷模型、故障預(yù)測技術(shù)，并能進(jìn)行知識(shí)更新，通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和測試過程建模技術(shù)建立故障模式庫，具備故障爭端和處理能力，直接快速響應(yīng)小衛(wèi)星批產(chǎn)流程中的異常現(xiàn)象，提高小衛(wèi)星批量化生產(chǎn)的可靠性、安全性和生產(chǎn)效率。

4 結(jié)束語

本文系統(tǒng)總結(jié)了小衛(wèi)星總裝技術(shù)的發(fā)展歷程，始終秉承航天務(wù)實(shí)和科學(xué)的發(fā)展思路，單星任務(wù)時(shí)采用純手工作業(yè)，多星并行時(shí)開始借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，成組研制時(shí)大量應(yīng)用自動(dòng)化和數(shù)字化技術(shù)各階段的總裝技術(shù)均能滿足小衛(wèi)星研制的需求，保障小衛(wèi)星按時(shí)高質(zhì)量交付。對(duì)未來大量星座小衛(wèi)星的生產(chǎn)需求背景進(jìn)行了介紹：原小衛(wèi)星研制模式從生產(chǎn)效率、質(zhì)量管理、過程管理等各個(gè)方面均無法滿足要求，利用柔性生產(chǎn)線進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)是未來小衛(wèi)星總裝技術(shù)發(fā)展的方向。小衛(wèi)星總裝技術(shù)的發(fā)展是航天技術(shù)發(fā)展的一個(gè)典型代表，其技術(shù)和方案可以為其他航天器生產(chǎn)、研制提供參考。