這家“星”工廠有望每年造星200 顆

文/任長(zhǎng)勝

▲各國(guó)星座建設(shè)工作如火如荼

在智能新時(shí)代，各國(guó)資源開發(fā)的焦點(diǎn)瞄準(zhǔn)了空間，空間資源的地位逐日攀升，廣袤美麗的空間也隨之變得熱鬧而擁擠。

人類仰望夜空，看到的將不僅是漫天閃耀的恒星，還將有數(shù)量眾多的衛(wèi)星。國(guó)外如“星鏈”“一網(wǎng)”等星座項(xiàng)目，目標(biāo)是建立覆蓋全球的低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，主要提供寬帶網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，目前已完成數(shù)千顆衛(wèi)星發(fā)射。

近年來，中國(guó)的星座建設(shè)項(xiàng)目蓬勃發(fā)展，航天科技集團(tuán)、航天科工集團(tuán)等企業(yè)通過“鴻雁”“虹云”等項(xiàng)目拉開星座建設(shè)序幕，多家國(guó)內(nèi)民營(yíng)航天公司也紛紛公布物聯(lián)網(wǎng)星座等造星計(jì)劃。

2021 年4 月以來，隨著新組建的大型央企——中國(guó)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司落戶雄安，我國(guó)星座建設(shè)工作全面加速開展。這意味著，在不久的將來，將有更多的“中國(guó)星”出現(xiàn)在廣袤的夜空。

向天上“撒星星”，需要“瞄得準(zhǔn)”，需要“力氣”大，更需要“星星”多。2019 年以來，航天科技集團(tuán)五院?jiǎn)?dòng)天津衛(wèi)星柔性智造中心建設(shè)工作，目前已全面建成，一座高水準(zhǔn)的“星星”工廠已然矗立在五院天津航天產(chǎn)業(yè)基地內(nèi)。

“柔性”“智能”衛(wèi)星生產(chǎn)線

以國(guó)家京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略、著力疏解非首都功能等要求為指引，五院加速天津高端制造產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)工作，在天津?yàn)I海高新區(qū)地方政府的大力支持與密切配合下，一座集“天時(shí)、地利、人和”特點(diǎn)于一身的衛(wèi)星柔性智造中心應(yīng)運(yùn)而生。

▲生產(chǎn)線上的機(jī)器人

近年來，五院持續(xù)推動(dòng)“宇航智造工程”實(shí)施，針對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)、運(yùn)輸、裝配、檢測(cè)、測(cè)試、試驗(yàn)等環(huán)節(jié)，形成了一系列“智能單元”等成果，在生產(chǎn)線上進(jìn)行系統(tǒng)集成和全面應(yīng)用。衛(wèi)星柔性智造中心由五院通信與導(dǎo)航衛(wèi)星總體部抓總建設(shè)，充分融合了五院豐富的宇航產(chǎn)品研制經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，具有“柔性”“智能”“系統(tǒng)”等顯著特點(diǎn)。

所謂“柔性”，體現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)對(duì)象的良好適應(yīng)性，如果把衛(wèi)星比作汽車，線上既可以生產(chǎn)小尺寸的經(jīng)濟(jì)型轎車，又可以生產(chǎn)大尺寸的豪華轎車，只要在設(shè)計(jì)指標(biāo)包絡(luò)范圍內(nèi)，均可上線生產(chǎn)。

所謂“智能”，揭示項(xiàng)目充分應(yīng)用了五院宇航智造工程的“數(shù)字化、信息化”成果，具備智能制造的典型特點(diǎn)，將改變傳統(tǒng)宇航產(chǎn)品“人工作業(yè)”為主的生產(chǎn)模式。

此外，五院堅(jiān)持“系統(tǒng)”觀念，以衛(wèi)星柔性智造中心為牽引，同步開展多個(gè)模塊生產(chǎn)線及關(guān)鍵單機(jī)生產(chǎn)線產(chǎn)能建設(shè)，協(xié)同各供應(yīng)鏈單位同步提升研制能力，實(shí)現(xiàn)全鏈條智能制造，支撐星座產(chǎn)業(yè)鏈健康發(fā)展。

據(jù)五院通信與導(dǎo)航衛(wèi)星總體部項(xiàng)目計(jì)劃經(jīng)理張海江介紹，在天津衛(wèi)星生產(chǎn)線上，高效物流、自動(dòng)裝配、一體測(cè)試、自動(dòng)試驗(yàn)等多項(xiàng)智能制造成果實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，可大大提升人員、設(shè)備、場(chǎng)地等資源應(yīng)用效率，系統(tǒng)提升衛(wèi)星研制能力。

由于具有較強(qiáng)適應(yīng)性及技術(shù)先進(jìn)性的衛(wèi)星AIT 基礎(chǔ)條件，衛(wèi)星柔性智造中心可全面適應(yīng)各類商業(yè)衛(wèi)星、應(yīng)用衛(wèi)星的研制需要，對(duì)國(guó)內(nèi)各領(lǐng)域衛(wèi)星用戶都是完全開放的。綜合來看，衛(wèi)星柔性智造中心的整體建設(shè)思路及能力水平對(duì)標(biāo)國(guó)際一流，與一網(wǎng)公司佛羅里達(dá)生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平相當(dāng)，基礎(chǔ)條件及適應(yīng)性更強(qiáng)。

預(yù)計(jì)年產(chǎn)衛(wèi)星200 顆以上

實(shí)地探訪生產(chǎn)線廠區(qū)，近4000平方米潔凈生產(chǎn)區(qū)域?qū)挸髁粒?3 個(gè)生產(chǎn)站點(diǎn)依次布局，另有生產(chǎn)準(zhǔn)備區(qū)協(xié)調(diào)流程，物流、裝配、測(cè)試、試驗(yàn)等工藝設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)順暢。目前，廠家已通過驗(yàn)證星對(duì)衛(wèi)星生產(chǎn)流程進(jìn)行驗(yàn)證，平均1～2 天可以完成1 個(gè)站點(diǎn)的生產(chǎn)任務(wù)。后續(xù)，按照節(jié)拍化模式運(yùn)行，在量產(chǎn)階段預(yù)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)每周出廠4～5 顆衛(wèi)星，年產(chǎn)能可達(dá)200 顆以上。

由于生產(chǎn)線具有很好的“柔性”，凡是需要“走量”并組建星座系統(tǒng)的衛(wèi)星，比如通信、導(dǎo)航、遙感等各類應(yīng)用衛(wèi)星，都可以上線生產(chǎn)。不過，衛(wèi)星在設(shè)計(jì)過程中必須遵循“面向批產(chǎn)”的設(shè)計(jì)理念及規(guī)范要求，以實(shí)現(xiàn)高集成度、模塊化設(shè)計(jì)，發(fā)揮生產(chǎn)線最優(yōu)效能。

“卓別林在《摩登時(shí)代》默片里呈現(xiàn)了工業(yè)革命時(shí)期流水線的作業(yè)模式，我們生產(chǎn)線按照‘脈動(dòng)式’節(jié)拍化生產(chǎn)，在傳統(tǒng)流水線基礎(chǔ)上進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)，星線協(xié)同設(shè)計(jì)，人機(jī)協(xié)同操作，生產(chǎn)階段可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)節(jié)拍，有效提升生產(chǎn)效率?！睆埡＝f。

▲衛(wèi)星試驗(yàn)區(qū)

▲智能管控大廳

廠家以建設(shè)衛(wèi)星制造行業(yè)的“黑燈工廠”為目標(biāo)，部署大量一線機(jī)器人，追求“有人值守、無人操作”，基本消除現(xiàn)場(chǎng)工程師的“難活”“累活”，持續(xù)提升生產(chǎn)線智能化水平。

“智能管控中心”是整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的控制中樞，被部署在生產(chǎn)線上。它就像大腦一樣，對(duì)生產(chǎn)線任務(wù)計(jì)劃執(zhí)行情況、質(zhì)量數(shù)據(jù)情況以及各模塊、單機(jī)等配套供應(yīng)鏈情況進(jìn)行實(shí)時(shí)管控，確保對(duì)整體生產(chǎn)流程及各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)“協(xié)同、穿透”式管理。

針對(duì)生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)工作，管控系統(tǒng)可結(jié)合任務(wù)要求，自動(dòng)指揮現(xiàn)場(chǎng)物流AGV、裝配機(jī)器人等啟動(dòng)工作，自動(dòng)發(fā)布數(shù)字工藝進(jìn)行操作指導(dǎo)，現(xiàn)場(chǎng)人員重點(diǎn)開展關(guān)鍵環(huán)節(jié)確認(rèn)及異常問題處置。通過人機(jī)協(xié)作技術(shù)應(yīng)用，有效降低現(xiàn)場(chǎng)人員工作強(qiáng)度，通過一致的生產(chǎn)過程及穩(wěn)定的工藝設(shè)備，確保衛(wèi)星在生產(chǎn)線全流程質(zhì)量可靠、過程可控。

狠抓“三高”持續(xù)降成本

“三高”指“高質(zhì)量、高效率、高效益”。衛(wèi)星具有“高質(zhì)量”的本質(zhì)要求，但在生產(chǎn)線高效率的基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)高效益，確?？沙掷m(xù)運(yùn)營(yíng)，必須著力優(yōu)化壓縮過程成本，以實(shí)現(xiàn)更高的性價(jià)比。

張海江介紹，以五院衛(wèi)星柔性智造中心為牽引，對(duì)于后續(xù)衛(wèi)星批量研制任務(wù)，五院在衛(wèi)星設(shè)計(jì)、物料選型、管理模式等方面做優(yōu)化、想辦法，積極試點(diǎn)，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)降本增效。

衛(wèi)星設(shè)計(jì)方面，按照星線協(xié)同理念，結(jié)合生產(chǎn)線接口及運(yùn)行模式需要，強(qiáng)化面向批產(chǎn)的衛(wèi)星設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星模塊化設(shè)計(jì)制造與高效集成。雖然上線衛(wèi)星外形不同，功能多樣，但是按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行優(yōu)化，全面做好衛(wèi)星平臺(tái)公用化、功能模塊集成化、典型單機(jī)產(chǎn)品化等工作，充分適應(yīng)各類任務(wù)需求，在設(shè)計(jì)包絡(luò)范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，最大程度統(tǒng)一接口形式及生產(chǎn)模式，確保適應(yīng)上線生產(chǎn)需要。

▲衛(wèi)星低成本批量生產(chǎn)是大勢(shì)所趨

▲衛(wèi)星批量生產(chǎn)線已在國(guó)內(nèi)多地開工

▲某衛(wèi)星批量生產(chǎn)操作臺(tái)

物料選型方面，研究采用專用的選型標(biāo)準(zhǔn)，同類物料盡最大可能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)型，大幅壓縮器件種類。同時(shí)，各類物料的質(zhì)量保證要求實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，不搞“一刀切”。與衛(wèi)星健康緊密相關(guān)的“心臟級(jí)”器件，嚴(yán)格質(zhì)量要求；對(duì)于采用冗余設(shè)計(jì)的部分器件，優(yōu)化質(zhì)量等級(jí)要求，甚至可以選擇工業(yè)級(jí)器件。此外，部分需求量大的物料采用組批采購、按需交付，發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，有效降低成本。

管理模式方面，面向批產(chǎn)任務(wù)需要，積極研究適應(yīng)批產(chǎn)任務(wù)的流程與方法。從基于模型的數(shù)字化設(shè)計(jì)，到開放包容的模塊化配套，再到柔性智能的自動(dòng)化集成，以天津柔性智造中心為牽引，五院正在積極構(gòu)建適應(yīng)批產(chǎn)的管理模式，實(shí)現(xiàn)宇航產(chǎn)業(yè)研制模式轉(zhuǎn)型發(fā)展，踐行航天科技集團(tuán)“三高”要求，確保實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

一系列衛(wèi)星設(shè)計(jì)、管理等規(guī)范經(jīng)過積累、總結(jié)，有望催生相關(guān)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)來源主要有兩方面：一是衛(wèi)星用戶的具體要求，尤其是合同約定要求，貼合市場(chǎng)需求，遵循某項(xiàng)具體的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；二是五院作為具體工作的承擔(dān)方，通過實(shí)踐所積累并驗(yàn)證成熟有效的，與衛(wèi)星用戶共同商議確定?？傊?，廠家將以開放、包容的心態(tài)，認(rèn)真學(xué)習(xí)、借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的衛(wèi)星制造模式及成功經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)優(yōu)化完善。

▲某衛(wèi)星批量生產(chǎn)線

目前，五院天津柔性智造中心已經(jīng)啟動(dòng)試生產(chǎn)工作，整體處于“試營(yíng)業(yè)”階段，正持續(xù)優(yōu)化工藝及流程，確保充分跑合，力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)預(yù)期產(chǎn)能，后續(xù)將積極承擔(dān)相關(guān)領(lǐng)域衛(wèi)星研制任務(wù)。

未來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和空間能力持續(xù)提升，各行各業(yè)對(duì)衛(wèi)星的需求一定會(huì)越來越大，期盼功能更豐富、價(jià)格更親民。大膽暢想，衛(wèi)星訂單的發(fā)展趨勢(shì)很可能近似汽車、手機(jī)。因此，具備批量化、定制化、快捷化的研制能力，將是對(duì)科研生產(chǎn)單位的能力新要求。我們像定制電動(dòng)汽車一樣定制“專屬衛(wèi)星”，登錄網(wǎng)站、選擇配置、砍價(jià)下單、組合投產(chǎn)、發(fā)射上天一氣呵成，這一天應(yīng)該不會(huì)遙遠(yuǎn)。

相信在不遠(yuǎn)的將來，“星星”們將源源不斷地生產(chǎn)下線，運(yùn)往“點(diǎn)亮”它們的發(fā)射場(chǎng)，助力“中國(guó)星座”完美綻放，個(gè)性化“星星”閃耀寰宇。