莊家禮 張濤（北京跟蹤與通信技術(shù)研究所）

衛(wèi)星工程總體是航天系統(tǒng)管理部門組織管理衛(wèi)星工程全壽命周期工作的主要抓手，是中國特色的以總體為核心的組織架構(gòu)在衛(wèi)星工程層級的實(shí)現(xiàn)樣式。伴隨中國航天事業(yè)跨越式發(fā)展，經(jīng)過10 多年實(shí)踐磨合，逐步形成了設(shè)計、協(xié)調(diào)、試驗(yàn)、評估等多位一體的衛(wèi)星工程總體工作模式?？傮w設(shè)計是工程總體首要工作，是開展總體協(xié)調(diào)、試驗(yàn)和評估等工作的前提和基礎(chǔ)。工程總體設(shè)計成果是衛(wèi)星工程全壽命周期各項(xiàng)工作開展的基本依據(jù)，直接影響衛(wèi)星工程能否立項(xiàng)批復(fù)、工程研制技術(shù)難度和系統(tǒng)運(yùn)行使用效果。

在航天系統(tǒng)管理部門領(lǐng)導(dǎo)下，在工程系統(tǒng)各利益相關(guān)方支持配合下，衛(wèi)星工程總體創(chuàng)建衛(wèi)星任務(wù)概念，定義工程系統(tǒng)體系框架，論證系統(tǒng)性能指標(biāo)，平衡利益相關(guān)方要求，篩選優(yōu)化總體方案，制定衛(wèi)星工程總體技術(shù)流程和計劃流程。工程總體設(shè)計受政治、經(jīng)濟(jì)、戰(zhàn)略、社會文化、工業(yè)和科學(xué)，以及其他廣泛因素的影響，工程總體努力在衛(wèi)星應(yīng)用體系架構(gòu)下構(gòu)建平衡利益相關(guān)方要求的衛(wèi)星工程任務(wù)型號，用最可靠的技術(shù)、最少的代價、最短的時間、最有利的配合、最有效的適應(yīng)性和最有遠(yuǎn)見的前瞻性，制定出最可行的衛(wèi)星工程總體方案。

1 衛(wèi)星工程總體設(shè)計概況

衛(wèi)星工程任務(wù)型號是衛(wèi)星應(yīng)用體系的有機(jī)組成部分，是由衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、運(yùn)控、應(yīng)用、測控、發(fā)射場等系統(tǒng)組成的衛(wèi)星工程系統(tǒng)。工程總體設(shè)計是對衛(wèi)星工程各系統(tǒng)之間或之上，涉及工程系統(tǒng)全局的任務(wù)進(jìn)行規(guī)劃和安排。一方面要滿足衛(wèi)星應(yīng)用體系頂層要求和衛(wèi)星任務(wù)各項(xiàng)約束條件；另一方面要實(shí)現(xiàn)工程各系統(tǒng)平衡匹配和良性互動，促使工程系統(tǒng)整體特性涌現(xiàn)，滿足用戶使用要求。

美歐等國總結(jié)航天系統(tǒng)工程幾十年經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，建立了規(guī)范的航天系統(tǒng)設(shè)計流程，提出了明確的設(shè)計成果要求。例如，美國國家航空航天局（NASA）系統(tǒng)工程手冊把航天系統(tǒng)設(shè)計劃分為多次迭代遞歸的明確利益相關(guān)方期望、確定技術(shù)要求、要求邏輯分解和設(shè)計實(shí)現(xiàn)方案等四個環(huán)節(jié)，通過權(quán)衡實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求、系統(tǒng)體系框架和運(yùn)行概念的協(xié)調(diào)一致，明確系統(tǒng)總體設(shè)計方案。四個系統(tǒng)設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)用于航天工程各層次結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，努力實(shí)現(xiàn)各層次系統(tǒng)總體方案的平衡協(xié)調(diào)。在系統(tǒng)設(shè)計師把系統(tǒng)設(shè)計流程應(yīng)用于航天工程系統(tǒng)層次時，此時的系統(tǒng)設(shè)計流程相當(dāng)于我們討論的衛(wèi)星工程總體設(shè)計。在航天任務(wù)概念研究、初步設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計等壽命周期階段，系統(tǒng)設(shè)計師經(jīng)過2～3 輪衛(wèi)星工程總體設(shè)計工作迭代遞歸，逐步深化細(xì)化，形成航天任務(wù)范圍、技術(shù)要求、運(yùn)行概念、系統(tǒng)體系架構(gòu)、系統(tǒng)工程管理計劃等工作成果，并建立任務(wù)基線，置于技術(shù)狀態(tài)控制之下。

在一個衛(wèi)星工程任務(wù)型號一條龍的組織管理模式下，工程總體設(shè)計主要工作成果是衛(wèi)星工程總體方案。衛(wèi)星工程總體方案設(shè)計通常在工程型號立項(xiàng)批復(fù)后開始組織實(shí)施，在衛(wèi)星任務(wù)各系統(tǒng)總體方案基礎(chǔ)上，工程總體組織衛(wèi)星任務(wù)型號各系統(tǒng)總體，采用小核心大外圍工作方式，協(xié)同開展工程總體設(shè)計。在衛(wèi)星系統(tǒng)初樣研制階段結(jié)束前，工程總體方案完成編制、評審并報送航天系統(tǒng)管理部門審批印發(fā)。工程總體組織開展星地一體化指標(biāo)論證，提出衛(wèi)星工程總體技術(shù)要求，設(shè)計相關(guān)系統(tǒng)間接口，安排各系統(tǒng)間對接試驗(yàn)，制定衛(wèi)星工程研制建設(shè)總體技術(shù)流程和計劃流程。工程總體方案設(shè)計主要是工程相關(guān)各系統(tǒng)總體方案的集成綜合，真正意義上的總體設(shè)計成分少，既沒有篩選優(yōu)化衛(wèi)星工程各系統(tǒng)總體方案，也沒有做到在衛(wèi)星應(yīng)用體系框架下滿足多用戶使用要求。工程總體方案的主要作用是為航天系統(tǒng)管理部門和衛(wèi)星型號總體人員提供工程系統(tǒng)全局視圖。

在航天系統(tǒng)管理體制機(jī)制改革調(diào)整的新形勢下，在從航天大國向航天強(qiáng)國轉(zhuǎn)型拓展過程中，正在建立組合任務(wù)型號航天系統(tǒng)組織管理新模式。衛(wèi)星工程總體設(shè)計也在從單一任務(wù)型號工程總體設(shè)計向組合任務(wù)型號工程總體設(shè)計轉(zhuǎn)型拓展。工程總體在做好單一任務(wù)型號工程總體設(shè)計基礎(chǔ)上，還要做好不同任務(wù)型號之間統(tǒng)籌以及與衛(wèi)星應(yīng)用體系之間的頂層設(shè)計工作，這也意味著工程總體必須更加關(guān)注衛(wèi)星工程型號立項(xiàng)批復(fù)前的系統(tǒng)頂層設(shè)計和工程研制總體可行性分析論證，明確衛(wèi)星工程與其上一層次系統(tǒng)和同層次其他工程系統(tǒng)之間的聯(lián)系和接口關(guān)系。如果衛(wèi)星工程不能成體系設(shè)計，建成的衛(wèi)星系統(tǒng)就很難形成體系整體能力，不可能真正滿足各類用戶使用要求。

2 衛(wèi)星工程總體設(shè)計要求

衛(wèi)星工程總體設(shè)計活動存在于政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、自然、信息和人際關(guān)系等特定的環(huán)境條件中，環(huán)境條件對衛(wèi)星工程立項(xiàng)、研制和運(yùn)行起到約束性作用，總體設(shè)計必須充分考慮頂層要求、項(xiàng)目管理要求、物理和技術(shù)要求，理解和明確工程系統(tǒng)和所處環(huán)境條件的相互關(guān)系、環(huán)境條件對工程系統(tǒng)的影響及可能產(chǎn)生的后果，劃定工程系統(tǒng)和環(huán)境條件邊界。

頂層要求

衛(wèi)星工程系統(tǒng)頂層要求關(guān)鍵是在衛(wèi)星應(yīng)用體系框架下滿足多用戶使用要求。當(dāng)前，我們已經(jīng)建成衛(wèi)星應(yīng)用基本體系，衛(wèi)星工程型號是整個應(yīng)用體系有機(jī)組成部分。因此，衛(wèi)星工程立項(xiàng)、研制、運(yùn)行都要在已有衛(wèi)星應(yīng)用體系架構(gòu)下開展。工程總體要主動了解航天發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃計劃工作成果，要準(zhǔn)確把握衛(wèi)星應(yīng)用體系對衛(wèi)星工程型號頂層要求，明確工程型號與其他任務(wù)型號關(guān)系，并以此為前提開展工程總體設(shè)計。

滿足用戶使用要求是衛(wèi)星工程立項(xiàng)、研制、運(yùn)行的根本目的，單一任務(wù)型號工程系統(tǒng)不可能滿足多用戶使用要求，只能通過構(gòu)建衛(wèi)星應(yīng)用體系形成體系整體能力，才有可能滿足多用戶要求。長期以來，衛(wèi)星工程總體設(shè)計主要集中在系統(tǒng)技術(shù)性能的工程實(shí)現(xiàn)上，而對衛(wèi)星系統(tǒng)的好用管用關(guān)注不夠。為了保證在軌衛(wèi)星系統(tǒng)便于操控、穩(wěn)定運(yùn)行和高效應(yīng)用，必須高度重視多用戶應(yīng)用需求和使用要求，把衛(wèi)星可用度、快速響應(yīng)能力、系統(tǒng)應(yīng)用效能，以及體系能力貢獻(xiàn)率等頂層指標(biāo)納入測試考核要求，在衛(wèi)星工程總體設(shè)計中重點(diǎn)論證。

衛(wèi)星工程總體設(shè)計必須考慮政治、經(jīng)濟(jì)和社會文化環(huán)境等影響，充分領(lǐng)會并貫徹航天系統(tǒng)管理部門意圖，爭取各級領(lǐng)導(dǎo)和機(jī)關(guān)的指導(dǎo)和支持，為總體設(shè)計創(chuàng)造有利條件。管理部門的意圖影響工程系統(tǒng)任務(wù)范式確定，影響衛(wèi)星工程任務(wù)成功判定，直接影響甚至很大程度上決定工程總體設(shè)計結(jié)果。

物理和技術(shù)要求

衛(wèi)星任務(wù)物理和技術(shù)條件是衛(wèi)星工程得以存在的基礎(chǔ)，主要包括物理環(huán)境、繼承系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和科技發(fā)展等方面。航天器在發(fā)射主動段要經(jīng)受過載、振動、噪聲和沖擊環(huán)境，入軌后要在高真空、強(qiáng)輻射、微重力、超低溫空間環(huán)境中運(yùn)行多年。復(fù)雜惡劣的物理環(huán)境條件是工程總體設(shè)計不可回避的制約因素。

繼承系統(tǒng)的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和在軌運(yùn)行情況是新衛(wèi)星工程型號總體設(shè)計基礎(chǔ)；新工程系統(tǒng)只能在已有運(yùn)行系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施基礎(chǔ)上研制，不可能推倒重來；新衛(wèi)星系統(tǒng)納入已有衛(wèi)星應(yīng)用體系，可以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)體系整體能力。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)的系統(tǒng)化，衛(wèi)星工程總體設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循適用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范?？傮w設(shè)計中充分采用國際、國家、行業(yè)和部門頒布的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，可以提高設(shè)計質(zhì)量，節(jié)約時間，降低成本。如果有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制約工程總體設(shè)計創(chuàng)新發(fā)展，工程總體需裁剪折衷，甚至棄用。但標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范裁剪或棄用要有分析說明并履行一定報批手續(xù)，不能隨心所欲。

工程總體設(shè)計要盡可能采用有一定基礎(chǔ)的新技術(shù)，只有這樣，才能既保證衛(wèi)星工程研制具有較高技術(shù)水平，不會落后過時，又不至于因?yàn)榧夹g(shù)不成熟，出現(xiàn)不可控技術(shù)風(fēng)險。工程總體要關(guān)注航天預(yù)研發(fā)展和技術(shù)成熟度，按照工程研制程序有序組織管理。適度從國外引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品是提高工程技術(shù)水平的一項(xiàng)可行措施。

衛(wèi)星任務(wù)項(xiàng)目管理要求

只關(guān)注衛(wèi)星系統(tǒng)性能要求的工程總體設(shè)計方案是不能指導(dǎo)實(shí)際工程研制的，在工程總體設(shè)計過程中要充分考慮組織、經(jīng)費(fèi)、進(jìn)度和風(fēng)險等項(xiàng)目管理因素影響。工程總體組織結(jié)構(gòu)及其與工程相關(guān)系統(tǒng)組織關(guān)系，對工程總體設(shè)計影響很大。工程總體組織的戰(zhàn)略目標(biāo)、管理結(jié)構(gòu)、資源支持強(qiáng)度、組織文化，以及工程總體與各系統(tǒng)的工作關(guān)系，都影響工程總體設(shè)計效率和質(zhì)量。

衛(wèi)星工程壽命周期經(jīng)費(fèi)制約工程總體方案設(shè)計。如果衛(wèi)星工程任務(wù)范式是經(jīng)費(fèi)驅(qū)動型的，那么工程總體只能在給定經(jīng)費(fèi)額度內(nèi)設(shè)計滿足工程任務(wù)要求的總體方案。例如，雖然大型對地觀測衛(wèi)星能夠提供更高性能和圖像質(zhì)量的影像產(chǎn)品，但受制于經(jīng)費(fèi)約束，工程總體可能選擇低成本的小型對地觀測衛(wèi)星方案。

工程研制計劃進(jìn)度也制約著工程總體設(shè)計。為了保證衛(wèi)星工程計劃進(jìn)度，按時交付使用，在開展工程總體設(shè)計時，盡可能選用成熟技術(shù)和產(chǎn)品；只在不能滿足任務(wù)要求，且沒有引進(jìn)渠道的情況下，才花費(fèi)時間開展新技術(shù)攻關(guān)。對于“深度撞擊”這樣的進(jìn)度驅(qū)動型衛(wèi)星任務(wù)，由于發(fā)射窗口的硬性約束，必須圍繞按時發(fā)射合理安排各項(xiàng)工作任務(wù)，否則就可能錯過任務(wù)時機(jī)。

衛(wèi)星工程研制建設(shè)存在各種各樣風(fēng)險，工程總體在開展工程總體設(shè)計時，要重視風(fēng)險分析，規(guī)避系統(tǒng)風(fēng)險，降低風(fēng)險概率，減輕風(fēng)險發(fā)生時的危害，把風(fēng)險控制在可接受范圍內(nèi)。

工程總體還應(yīng)關(guān)注衛(wèi)星系統(tǒng)頻率和軌位資源的占用申請、運(yùn)載火箭運(yùn)載能力和整流罩尺寸限制、衛(wèi)星特殊的一次性使用特點(diǎn)等要求，確保工程總體方案最大程度滿足要求。

3 衛(wèi)星工程總體設(shè)計程序和流程

衛(wèi)星工程總體設(shè)計程序既可以按階段劃分，也可以按系統(tǒng)層次劃分，還可以按邏輯步驟劃分，或者在上述三種劃分類型基礎(chǔ)上建立三維結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行綜合劃分。

按階段劃分的工程總體設(shè)計程序

按不同時間階段工作深入程度不同，把工程總體設(shè)計劃分為系統(tǒng)頂層設(shè)計、工程總體可行性論證、工程總體方案設(shè)計、工程總體技術(shù)固化等工程總體工作順序。系統(tǒng)頂層設(shè)計在預(yù)研階段開展，對系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃計劃進(jìn)行深化論證，解決衛(wèi)星系統(tǒng)任務(wù)概念、發(fā)展思路、總體構(gòu)想等頂層問題，初步明確衛(wèi)星工程型號在衛(wèi)星應(yīng)用體系中的定位以及與其他衛(wèi)星系統(tǒng)之間的關(guān)系；工程總體可行性論證在立項(xiàng)綜合論證階段開展，對衛(wèi)星工程研制的總體性能、經(jīng)費(fèi)、進(jìn)度、風(fēng)險等進(jìn)行綜合研究，解決衛(wèi)星工程立項(xiàng)研制的必要性、可行性和緊迫性問題，初步明確衛(wèi)星系統(tǒng)使命任務(wù)、總體要求和工程總體可行性方案；工程總體方案設(shè)計在方案設(shè)計和初樣研制階段開展，對星地一體化指標(biāo)、工程各系統(tǒng)方案、系統(tǒng)間接口關(guān)系等進(jìn)行深化論證，明確衛(wèi)星工程研制建設(shè)總體要求和各系統(tǒng)研制建設(shè)方案；衛(wèi)星工程總體技術(shù)固化工作在正樣研制與發(fā)射階段開展，固化工程總體設(shè)計工作成果，提煉工程總體設(shè)計經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，持續(xù)提升工程總體設(shè)計質(zhì)量。在這類設(shè)計程序中，盡管前一階段工作是后一階段工作的基礎(chǔ)，后一階段是前一階段的繼續(xù)，但每一階段工作都有相對的獨(dú)立性。因此，每一階段都以完成該階段工作成果評審為結(jié)束點(diǎn)。

按層次劃分的工程總體設(shè)計程序

這類設(shè)計程序，根據(jù)工程系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，先解決衛(wèi)星系統(tǒng)適應(yīng)其外部環(huán)境和條件的問題，再解決衛(wèi)星工程總體設(shè)計問題，而后進(jìn)行衛(wèi)星工程下一層次，即各構(gòu)成系統(tǒng)的設(shè)計，從高層次往低層次按順序安排設(shè)計工作。在工程系統(tǒng)上一層次設(shè)計工作中，工程總體主要根據(jù)衛(wèi)星應(yīng)用體系要求和用戶使用要求，明確衛(wèi)星工程頂層要求、物理和技術(shù)要求、項(xiàng)目管理要求等衛(wèi)星工程總體設(shè)計要求；在衛(wèi)星工程系統(tǒng)設(shè)計工作中，工程總體主要根據(jù)衛(wèi)星工程總體設(shè)計要求，明確工程系統(tǒng)指標(biāo)體系、框架結(jié)構(gòu)和運(yùn)行概念；在衛(wèi)星工程下一層次設(shè)計工作中，工程總體主要是對衛(wèi)星工程各構(gòu)成系統(tǒng)提出總體要求，并優(yōu)選其總體方案。在這類設(shè)計程序中，工程總體設(shè)計符合“先高后低、先外后內(nèi)”和“先整體后局部”的順序安排，符合局部服從整體的整體優(yōu)化原則。

按問題解決的邏輯步驟劃分衛(wèi)星工程總體設(shè)計程序

這類設(shè)計程序，按邏輯順序安排工程總體設(shè)計工作，分為明確任務(wù)和目標(biāo)、探索可行方案、優(yōu)化和選擇、檢驗(yàn)和決策等多個邏輯步驟。明確任務(wù)和目標(biāo)步驟，分析工程總體設(shè)計要求，說明總體設(shè)計重點(diǎn)與范圍，確定總體設(shè)計任務(wù)和目標(biāo)；探索可行方案步驟，擬定總體設(shè)計工作計劃，搜集整理相關(guān)資料，依據(jù)搜集資料找出其中的相互關(guān)系，尋求實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)的多個可行方案；優(yōu)化和選擇步驟，對各可行方案進(jìn)行定量與定性相結(jié)合的綜合分析，給出每種方案利弊得失和費(fèi)用效益，同時考慮各種有關(guān)因素，如政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、理論等，所有因素加以合并考慮和研究，在此基礎(chǔ)上，優(yōu)選若干可行方案；檢驗(yàn)和決策步驟，以試驗(yàn)、抽樣、仿真模擬等方式，在不同假設(shè)條件下對優(yōu)選的可行方案進(jìn)行比較，融合提出最佳方案和意見建議，報送相關(guān)部門決策實(shí)施。

按三維結(jié)構(gòu)模型劃分的工程總體設(shè)計流程

工程總體設(shè)計既沒有固定不變的內(nèi)容，也沒有固定不變的程序和流程?？傮w設(shè)計程序和流程雖因國家、管理部門、任務(wù)范式和技術(shù)成熟度等有一定差異，但基本程序總體上是一致的。融合工程總體設(shè)計程序劃分類型，結(jié)合工程總體設(shè)計工作實(shí)際情況，綜合提出工程總體設(shè)計流程。

步驟A，確定工程系統(tǒng)綜合需求，也就是系統(tǒng)任務(wù)的定性目標(biāo)。應(yīng)用需求是工程立項(xiàng)研制根本出發(fā)點(diǎn)和最終落腳點(diǎn)，全面、準(zhǔn)確、科學(xué)的綜合需求分析是系統(tǒng)指標(biāo)體系論證和總體方案優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)。在衛(wèi)星應(yīng)用體系框架內(nèi)，圍繞如何滿足應(yīng)用需求展開深入分析。依托主要用戶代表開展應(yīng)用需求分析，在此基礎(chǔ)上匯總、綜合分析，形成衛(wèi)星工程型號綜合需求。

衛(wèi)星工程總體設(shè)計流程

步驟B，確定衛(wèi)星系統(tǒng)使用要求。根據(jù)需求綜合分析結(jié)果和已有系統(tǒng)運(yùn)行使用經(jīng)驗(yàn)，考慮各種約束條件，提出衛(wèi)星系統(tǒng)使用要求。依托主要用戶代表，根據(jù)其實(shí)際情況和任務(wù)需要，提出多用戶系統(tǒng)使用要求，在此基礎(chǔ)上匯總、協(xié)調(diào)平衡，得到衛(wèi)星系統(tǒng)運(yùn)行使用要求。

步驟C，確定星地一體化指標(biāo)體系，既要明確指標(biāo)種類數(shù)量，又要確定具體指標(biāo)范圍。星地一體化指標(biāo)研究在工程相關(guān)系統(tǒng)協(xié)同配合下，在前期研究成果的基礎(chǔ)上，多次迭代逐步確定。

步驟D，確定衛(wèi)星工程系統(tǒng)架構(gòu)。根據(jù)系統(tǒng)綜合需求、運(yùn)行使用要求和星地一體化指標(biāo)，分析設(shè)計系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)體制和工作原理，找出影響系統(tǒng)性能、經(jīng)費(fèi)和進(jìn)度等的主導(dǎo)要素，據(jù)此有針對性地開展總體設(shè)計，盡快收斂可選方案。

步驟E，確定系統(tǒng)技術(shù)性能指標(biāo)并逐級向低層次系統(tǒng)分配。通過權(quán)衡研究和咨詢決策，確定系統(tǒng)體系架構(gòu)，分析各系統(tǒng)功能、性能和接口關(guān)系，力求做到系統(tǒng)技術(shù)性能優(yōu)化，指標(biāo)分配合理、平衡、匹配。

步驟F，確定工程各系統(tǒng)總體方案并開展系統(tǒng)間接口設(shè)計。依托工程相關(guān)系統(tǒng)，在前期工作成果基礎(chǔ)上，確定工程各系統(tǒng)組成、功能、技術(shù)性能、信息流程和接口關(guān)系，多次迭代逐步確定工程各系統(tǒng)總體方案。

步驟G，確定技術(shù)途徑、工程經(jīng)費(fèi)概算和初步研制周期。根據(jù)確定的工程總體及各系統(tǒng)總體方案，開展技術(shù)可行性分析，提煉關(guān)鍵技術(shù)并提出可能解決的途徑；分析系統(tǒng)產(chǎn)品配套情況，估算工程研制費(fèi)用，提出工程研制總體計劃安排建議。

步驟H，驗(yàn)證總體方案設(shè)計的合理性和科學(xué)性，評估系統(tǒng)建成后的使用效能。組織開展工程總體仿真研究，科學(xué)分配星地一體化指標(biāo)，保證各系統(tǒng)指標(biāo)協(xié)調(diào)平衡；權(quán)衡優(yōu)選各系統(tǒng)總體方案，力求工程整體優(yōu)化；構(gòu)建使用效能評估準(zhǔn)則，通過系統(tǒng)工程流程、運(yùn)行模式仿真，準(zhǔn)確客觀地評估系統(tǒng)使用效能，量化支撐衛(wèi)星工程總體設(shè)計決策。

需要強(qiáng)調(diào)的是，和其他系統(tǒng)設(shè)計流程類似，雖然衛(wèi)星工程總體設(shè)計流程看上去是按照順序連貫開展的，但實(shí)際工作中，這些步驟是相互作用、相互依賴、多次迭代循環(huán)的。在衛(wèi)星工程壽命周期不同階段，工程總體設(shè)計以不同形式展現(xiàn)。

4 衛(wèi)星工程總體設(shè)計驗(yàn)證和評估

經(jīng)過衛(wèi)星任務(wù)系統(tǒng)頂層設(shè)計、工程總體可行性論證、工程總體方案設(shè)計、工程總體技術(shù)固化等各階段衛(wèi)星工程總體設(shè)計工作，衛(wèi)星工程任務(wù)型號從概念設(shè)想到研制建設(shè)，再到在軌運(yùn)行使用。工程總體設(shè)計通過工程研制和在軌運(yùn)行得到最終的驗(yàn)證和評估。這樣的驗(yàn)證和評估雖然最有說服力，需要做到位，但也有其缺陷。如果工程總體設(shè)計弱點(diǎn)或不合理不能及時得到調(diào)整和優(yōu)化，等到工程研制，甚至在軌運(yùn)行再發(fā)現(xiàn)問題，必然為時已晚，造成無法挽回的損失。因此，每個階段都應(yīng)對工程總體設(shè)計進(jìn)行驗(yàn)證和評估，確保工程總體設(shè)計科學(xué)性和優(yōu)越性。

衛(wèi)星工程總體設(shè)計是在衛(wèi)星應(yīng)用體系框架下，根據(jù)用戶需求，平衡優(yōu)選工程各系統(tǒng)總體設(shè)計成果，綜合集成形成工程總體設(shè)計成果。工程總體設(shè)計是否與工程總體要求相一致，是否實(shí)現(xiàn)工程各系統(tǒng)間的平衡優(yōu)化，可以通過多種定性定量方法驗(yàn)證和評估，但在精細(xì)化科學(xué)決策情況下，基于仿真演示系統(tǒng)開展驗(yàn)證試驗(yàn)和評估是無法回避的方法。

衛(wèi)星工程總體設(shè)計驗(yàn)證和評估流程

第一步，定義總體設(shè)計驗(yàn)證和評估的目標(biāo)和試驗(yàn)條件。在工程總體設(shè)計和工程各系統(tǒng)設(shè)計驗(yàn)證試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，合理定義工程總體設(shè)計驗(yàn)證和評估的目標(biāo)和相關(guān)約束條件，經(jīng)充分協(xié)商，在各方達(dá)成共識的情況下，有序開展總體設(shè)計驗(yàn)證和評估工作。

第二步，總體仿真演示系統(tǒng)選擇。工程總體設(shè)計驗(yàn)證和評估是衛(wèi)星工程總體具體開展還是委托工程相關(guān)系統(tǒng)或第三方有資質(zhì)部門開展，需要根據(jù)任務(wù)要求和資源條件，由工程兩條指揮線協(xié)商確定。為便于工程總體設(shè)計工作持續(xù)深入開展，應(yīng)在工程技術(shù)總體部門搭建的總體仿真演示系統(tǒng)環(huán)境下，工程總體和各相關(guān)方共同開展總體設(shè)計的驗(yàn)證和評估工作。

第三步，仿真試驗(yàn)和數(shù)據(jù)整理。按照預(yù)先商定的仿真演示方案開展仿真試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證和確認(rèn)選用的仿真演示系統(tǒng)，獲得所需試驗(yàn)數(shù)據(jù)。對多次仿真模擬獲得的多樣本試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和必要的統(tǒng)計推斷，得到預(yù)期的試驗(yàn)結(jié)果。如果試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期目標(biāo)不相適應(yīng)，要認(rèn)真組織研究解決，發(fā)現(xiàn)問題和不足，探索調(diào)整優(yōu)化的方向和辦法。工程總體設(shè)計驗(yàn)證和評估工作，要保證總體仿真演示驗(yàn)證試驗(yàn)可控，試驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)可信，試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)得起檢驗(yàn)。

第四步，工程總體設(shè)計改進(jìn)優(yōu)化?？傮w設(shè)計和試驗(yàn)驗(yàn)證相互促進(jìn)、相互支撐。工程總體根據(jù)驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果改進(jìn)優(yōu)化總體設(shè)計，從中得到一個能滿足總體設(shè)計要求的綜合評估為最滿意的工程總體方案。

第五步，衛(wèi)星工程總體設(shè)計方案評審和審批。在總體仿真演示系統(tǒng)驗(yàn)證試驗(yàn)支持下，經(jīng)過多次迭代優(yōu)化，得到滿足工程總體設(shè)計要求的衛(wèi)星工程總體方案。這樣的總體方案只有通過富有經(jīng)驗(yàn)和知識水平高的專家組評審?fù)ㄟ^后，才能上報管理機(jī)關(guān)審批。通過專家的集思廣益能對總體方案做出合理的評價和認(rèn)可。工程總體方案經(jīng)管理機(jī)關(guān)審批后，作為工程系統(tǒng)相關(guān)方開展工作的基本依據(jù)。

5 結(jié)束語

衛(wèi)星工程任務(wù)型號必須在衛(wèi)星應(yīng)用體系框架內(nèi)，與其他衛(wèi)星系統(tǒng)協(xié)同工作，滿足多用戶整體使用要求。工程總體設(shè)計受政治、經(jīng)濟(jì)、戰(zhàn)略、社會文化、工業(yè)和科學(xué)，以及其他因素的影響，必須與工程總體協(xié)調(diào)、試驗(yàn)、評估等其他總體工作緊密配合，在航天系統(tǒng)管理部門和工程各系統(tǒng)總體協(xié)同支持下，才有可能設(shè)計出綜合優(yōu)化的工程總體方案。

工程總體設(shè)計貫穿于衛(wèi)星工程壽命周期多個階段，不同階段形成不同的工作成果，實(shí)現(xiàn)不同的任務(wù)目標(biāo)。工程總體根據(jù)衛(wèi)星工程總體設(shè)計要求，在工程壽命周期過程中對總體設(shè)計成果進(jìn)行多次迭代，不斷深化、細(xì)化，直到滿足任務(wù)要求。

當(dāng)前，衛(wèi)星工程總體設(shè)計處于轉(zhuǎn)型發(fā)展階段。工程總體設(shè)計組織管理不到位，總體設(shè)計能力不足，總體設(shè)計成果指導(dǎo)性不大，不能很好地滿足工程系統(tǒng)立項(xiàng)、研制和運(yùn)行要求。衛(wèi)星工程任務(wù)型號只有成體系設(shè)計、研制和運(yùn)行，才有可能形成體系整體能力，才能真正滿足各類用戶使用要求。在航天系統(tǒng)管理體制機(jī)制改革調(diào)整的新形勢下，在從航天大國向航天強(qiáng)國轉(zhuǎn)型拓展過程中，衛(wèi)星工程總體設(shè)計，特別是組合任務(wù)型號衛(wèi)星工程總體設(shè)計至為關(guān)鍵。