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北斗系统 做中国的启明星

导读: 在中国航天数十年的发展历程中,北斗导航卫星只能算是冉冉升起的“新星”,但其战略影响力却可以从行业内人员的一句话中管窥一斑:“六七十年代我们有原子弹,现在我们有原子钟。”原子钟是导航卫星的核心产品,导航服务的品质主要取决于星载原子钟的品质和可靠性。

   在中国航天数十年的发展历程中,北斗导航卫星只能算是冉冉升起的“新星”,但其战略影响力却可以从行业内人员的一句话中管窥一斑:“六七十年代我们有原子弹,现在我们有原子钟。”原子钟是导航卫星的核心产品,导航服务的品质主要取决于星载原子钟的品质和可靠性。

  作为全球第三个成熟的卫星导航系统,北斗卫星导航系统的建设在中国航天史上创下了诸多第一。

  在短短几年时间内实现大规模星座体系建设,从方案论证到密集发射组网,从地面研制试验到太空星座维护,从技术保障到工程管理,北斗卫星导航系统实现了很多“含金量”非常高的创新和突破,对后续航天工程的实施具有重大的借鉴意义。随着一段时间的积淀和总结,北斗卫星导航系统管理的“创新手册”也逐渐浮出水面。

  日前,“北斗导航系统多星多线研产一体化工程管理”荣获第二十届国家级企业管理现代化创新成果一等奖,并在激烈的角逐中始终以高票遥遥领先。北斗卫星导航系统的现代管理理念和模式,已经成为航天系统乃至更广范围内企业管理的最新典范,树起了企业管理创新的新风标。

  将实验室产品做成流水线产品

  2010年,随着从航天大国向航天强国迈进的号角的吹响,中国航天进入了高密度发射阶段。北斗区域卫星导航系统更是要在3年内完成14颗卫星的研制生产与发射任务,工程建设时间紧、任务重。

  而在此之前,在几年磨一箭、数载送一星的航天事业发展阶段,国内的星箭研制模式主要是基于单发卫星(飞船)研制流程进行设计,可谓“一星一设计、一箭一更改”,形成了较为稳定的单线研制模式。在此模式之下,单星研制依据卫星的研制特点、产品构成、分工需要等独立安排,星上产品以技术实验

  室研发为主,每款产品都是实验室精心打磨出来的“精品”甚至是“孤品”,很少考虑产品化问题。

  北斗卫星导航系统饱满的任务量决定了需要多颗卫星并行研制、进度交错推进、研制与批量生产交替进行。这种卫星研制批量生产一体化的新特点要求产品状态相对固化,要求星箭具备“一次设计、组批生产”的能力,这都已经远远不是原来单星单线研制生产分离模式所能适应的,迫切需要航天系统在批量生产卫星研制模式上进行大胆创新。

  产品化是第一个突破口。

  从单星研制到多星组批生产、从单星独立工作到多星组网运行、从先建后用到边建边用,这些北斗导航卫星多星多线研制生产一体化工程管理的新思路、新模式,运用通用化、系列化、组合化的手段,推进了航天产品化进程,有效地缩短了产品研制周期,降低了研制成本。

  将实验室产品做成流水线产品,最怕的就是产品有“瑕疵”,一旦出现质量问题,原来是“一坏坏一个”,变成流水线研制生产后,就面临着“一坏坏一批”的严重后果。所以,产品质量成为卫星批量生产形式下最为核心和基础的环节。

  “在型号管理上,我们始终坚持‘产品质量至上’的原则。”北斗导航卫星型号总指挥李长江介绍说。为了将实验室产品成功做成流水线产品,顺利实现完美过渡,北斗导航卫星团队始终将产品的质量稳定性和性能一致性作为基础,从设计、工艺、生产、检验、测试五大环节进行量化控制,下大力气进行单机的可靠性分析以及可靠性验证,以此确保导航卫星批量生产研制的工程质量。

  全生命周期开启信息化模式

  过去的航天制造业多多少少带有“手工作坊”的色彩,“慢工出细活”的单品、精品意识深入人心。那时候,规模要靠人堆、工艺要看人艺、质量要靠人控,组织结构体系、业务流程、分配机制、管理方法和思想意识都受到极大局限。

  事半功倍和事倍功半之间,很多时候只差在了一个方式方法上。设计、生产、测试、管理……当越来越多的环节搭上信息化的高速列车,北斗导航卫星团队尝到了实实在在的甜头。

  “ 北斗导航卫星在型号设计、生产、测试和日常管理中,积极采用并普及信息化手段,不仅工作效率成倍提升,产品质量也更加可控。”李长江感慨道。

  原来的设计流程,是单线流转的工序,完成总体设计的“大框架”后,再依次交由总装、结构和热控等各个环节完成“分设计”,时间就在等待和交接的过程中流走。

  而卫星总体设计软件和三维协同设计系统,则实现了产品总体、总装、结构和热控等诸多环节的一体化协同设计,“大框架”和“分设计”可以在同一时间、同一模型上协同完成。如此一来,总体设计到结构出图从6个月缩短到2个月、图纸设计周期由1 个月减少到7天,而且图纸从未发生过干涉和孔位错误的情况,既提效又保质,为后续的生产加工,节约出大量宝贵时间。

  北斗导航卫星的地面测试环节也看得到信息化的痕迹。

  多套通用地面通道测试设备和性能专用测试设备按照多工位方式进行布局,通过总控和统一的计算机局域网络系统,将支持不同阶段卫星测试的前端设备和专用设备连成网络,实现对测试和设备的集中管理、资源共享和灵活配置,并由此形成了卫星地面多工位、并行测试的流水线。“在测试的不同阶段,卫星从一个测试工位转移到另一个测试工位,实现了工序的有效衔接。”李长江统计过,在测试高峰期,能同时支持6颗~8颗卫星并行开展总装测试和试验,满足了高密度发射任务要求。

  一套集部分分系统测试功能在内的卫星自动化测试平台,在提高卫星测试安全性和灵活性的同时,确保了测试效率,大大缩短了测试周期。同时,在型号总装、产品数据判读和型号日常管理等方面,北斗导航卫星团队也都引入了信息化手段,大大提升了各项工作的效率和质量。

  “ 信息化手段就像一个大马力的代步工具,让我们的型号研制生产工作能够加足马力向前冲。”李长江生动地做了个比喻。

  流程优化寻求最优排列组合

  在一定的时间、空间内,做好最优排列组合,让有限的资源最大限度地“活”起来,并减少、杜绝闲置和浪费,是北斗导航卫星团队交上的又一张漂亮的答卷。

  图纸系列化,用单套图纸指导系列卫星总装,大幅减少了设计重复劳动,劳动强度降低了50%以上;工装通用化,通过优化工装通用接口,实现仅用单类3套工装即可满足14颗卫星总装研制的需要,使工装生产成本降低了60%;直属件产品化,实现总装直属件货架式管理,使两类卫星公用一套直属件,降低了研制成本;文件模板化,通过标准化模板使原来1 个月才能完成的报告缩短到7 天就可以高效完成……这“四化”,看似只是简单的规范化调整,却实实在在地缩短了近30%的卫星研制周期。

  首次“流水线”装配和测试,让人和物在单位时间内的任务量都“饱满”了起来。在不改变最大并行任务量的前提下,以识别测试周期最长的项目和阶段作为测试主线,尽可能地增加并行测试项目,从而缩短卫星测试总周期,提高批量生产测试验证的效率。

  “这就好比做体检,确定了一个最为耗时的主检查项之后,把尽可能多又互不干扰的其他检查项目也都穿插进来,在同一时间段内一并完成,这样就省了再逐个分项检查的时间。”李长江解释道。

  通过流程优化,14 颗卫星的测试只需要50 人,相较于传统型号测试队伍减少了50%,进场前的总装与测试周期缩短了1 个月。通过航天器流程再造,研制周期累计缩短了1 年以上,研制成本节约了2000万元左右。

  多类型、小批量、并行生产、密集发射,虽然每一个特点对航天系统而言都是全新的挑战,但北斗导航卫星团队在管理和技术上大胆改革、创新突破,在短时间内成功实现了大规模星座体系建设。这与其确立的多星多线研产一体化管理思路和管理体系密不可分,与其产品化路径和信息化手段密不可分,与其严格的流程、质量和技术状态管理密不可分。

  北斗卫星导航系统的推进,开创了我国导航卫星批量生产研制的新模式、带动了航天科技工业各方面的发展创新,推动了航天科研生产的转型升级,也标志着我国航天科技工业研制生产能力继载人航天工程之后又一次全面提升。

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