国内首台地球同步轨道高分辨凝视相机精细化管理

刘晨+周泉+马国辉+王翰辰

摘要：高分四号相机系统是我国第一台地球同步轨道高分辨率对地观测相机，首次采用了面阵凝视成像体制，开辟了我国地球同步轨道高分辨率对地观测技术的新领域。高分四号相机作为首发高轨面阵凝视成像相机，技术难度大，关键技术攻关项目多，研制周期十分紧张，因此项目组在研制过程中制定了“策划先行、制定关键路径专题计划、过程风险控制、严格计划监控”的方法和原则，加强对项目关键路径的计划把控及监督，有效的推动了项目的高效运行划的推进，为项目研制成功奠定了基础。

关键词：地球同步轨道高分辨凝视相机；精细化管理

中图分类号：V445.8 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2017）015-0-02

一、概述

高分四号地球同步轨道大面阵凝视相机是一台工作于地球同步轨道上用于对地观测的光学遥感相机。作为我国第一台地球同步轨道高分辨率对地观测相机，首次采用了面阵凝视成像体制，开辟了我国地球同步轨道高分辨率对地观测技术的新领域。

相机同时具有可见光近红外成像通道和中波红外成像通道，技术难度大，关键技术攻关项目多，研制周期十分紧张。

项目团队在研制过程中制定了“策划先行、制定关键路径专题计划、过程风险控制、严格计划监控”的方法和原则，将PMI项目管理体系应用于型号研制管理，加强对项目范围管理以及关键路径的计划把控及监督，形成了一系列项目管理的基准规范，有效的推动了项目的高效运行划的推进。

二、项目精细化管理

每个项目都会创造独特的产品、服务或者成果，由于项目的独特性，所以每一个项目会存在项目自身的主要制约因素，而对于高分四号相机的研制，由于相机研制周期短，关键技術攻关多，技术难度大，项目的主要制约因素就需要从范围、进度及风险这三个方面重点分析及管理。

1.范围管理

范围管理的核心是界定项目的范围，也就是要明确项目涉及的所有任务。由收集需求、范围定义、创建WBS、范围核实和范围控制等几方面构成，并在此基础上实现项目管理，因而范围管理是项目决策的设施基础。

根据型号产品的责任体系表、产品技术流程及全周期策划， 高分四号相机形成了产品研制的实现流程，再细化分解成了各个部组件的实现流程，各个部组件责任人根据组件实现流程持续跟进产品的实现过程，通过型号每周的内部计划协调会，各个组件负责人汇报部组件的进展及下周的计划安排和需要协调的资源，如果实际进度偏离了产品实现的进度基准，型号团队则讨论并实施进度压缩措施，若进度压缩措施依然无法满足偏离量，则采用型号进度应急储备来修改产品实现流程以保证型号能够按照里程碑节点完成研制及交付。

相机在全周期研制阶段都贯彻及实施了上述的范围管理措施，型号内部凝聚力强，产品研制过程沟通及流转顺畅，研制工作项目明确，工作内耗减至极低，圆满的完成了型号研制任务。

2.时间管理

项目管理的重要环节是时间管理，而由于航天产品研制的特殊性，整星的发射节点制约着相机分系统的研制时间，所以对于相机研制的项目管理来说，时间管理是最关键也是最重要的一环，必须要确保项目在要求的时间内顺利完成。

高分四号相机的工程研制实现紧紧围绕各类部组件设计、产品研制及试验等任务开展，由于相机的组件较为复杂，需要占用大量的人力、设备和场地资源，不仅仅在型号内部会产生资源冲突，同时，在目前多型号并行研制的情况下，资源冲突更为严重，多项目资源冲突的难以预测性和突发性对进度管理影响不容忽视。

所以在相机研制过程的进度管理计划的控制层面，型号团队把进度管理目前放在主要关键路径上，针对关键路径上的计划活动，从技术、质量、资源约束等制约因素逐项开展进度风险影响因子分析，列出影响因素，针对这些影响因素，使用专家咨询、类推比较和经验教训研究等方法和工具开展定量进度风险评估，风险值越高，进度风险越大，将每项活动的工期风险值进行排序，对风险值高的计划活动的各项影响因素制定应对措施，形成进度风险管理计划，并且随着项目推进，时刻对进度风险进行监控，一方面对新出现的进度风险进行化解，另一方面更新影响因子列表，调整进度风险优先级，形成新的进度风险管理计划。

根据上述进度管理控制方法，高分四号相机通过关键路径法等进度计划工具确定了制约相机的短线计划：可见光视频电路的研制，并通过提前投产可见光CMOS视频试验板多轮测试的风险减轻策略以及赶工、快速跟进等进度压缩的应对策略来规划相机CMOS器件及其配套电路的风险应对措施及风险管理计划，让可见光视频产品的研制及调试工作缩短了一个月的周期，从而让高分四号正样产品按计划顺利交付整星。

3.风险管理

项目团队在高分四号项目立项初期已识别相机研制全周期阶段的风险，要想取得型号研制成功，项目应致力于整个项目期间积极、持续的开展风险管理。在高分四号项目研制过程中，项目团队的各个层级都有意识的积极识别并有效管理风险，制定了高分四号相机的风险接受准则，明确了项目风险管理目标及实施要求，为后续相机风险管理工作的开展提供了依据。

根据风险发生的可能性及严重性进行了等级划分，从风险可能性等级和严重性等级两个维度建立了风险评价指数矩阵，如下表所示：

并且按照风险综合评级指数，型号项目风险接受准则如下：

Ⅲ类：指数20—25为高风险，落在该区域的风险不可接受，可能对型号有重大危害，应制定专题计划，专人负责跟踪监控；

Ⅱ类：指数5—16为中度风险，落在该区域的风险为不希望有的风险，可能对型号有危害，应积极地管理和考虑备选应对措施；

Ⅰ类：指数1—4为低风险，不经评审即可接受，对型号基本无危害，应监控管理。

在高分四号项目启动初期，项目团队就已将相机可见光探测器及其配套电路的研制列为相机研制阶段的高风险项目。

由于为了满足地面像元分辨率和单景观测幅宽要求，可见光近红外通道探测器像元规模大，可见光近红外谱段成像的探测器选型有CCD探测器和CMOS探测器两种方案，这两种类型的探测器各有优缺点，采用这两种类型探测器的相机技术途径也存在区别，需进行探测器的选型方案风险进行评估。

在进行方案选择时，项目组首先考虑了CCD探测器，大面阵CCD探测器在十一五预研的时候项目组已進行了关键技术攻关，在大面阵CCD器件高速低噪声焦面电路和信号处理电路的研制已完成了技术积累，在预研相机系统性能测试时，器件性能表现优越。

但是，大面阵CCD探测器方案存在不具备抗饱和溢出功能、需要机械快门配合成像、积分时间不能按需调整的不足。首先，不具备抗饱和溢出功能。其次，成像时需要高精度的机械快门，机械快门的工作时间长，是单点失效环节，技术风险较大。再次，受机械快门工作方式限制，积分时间只能设置为3档，不能按成像条件灵活调整积分时间，用户无法获得不同成像条件下的高信噪比图像，所以大面阵CCD探测器方案风险发生的可能性较大，影响程度也比较严重，风险评估值较高。

而CMOS探测器的研制技术起步较晚，长期以来在成像性能上与CCD探测器有一定差距，近年来随着CMOS探测器工艺的快速发展，大面阵CMOS探测器性能已与大面阵CCD探测器相差无几，并且CMOS探测器具有1000倍的抗饱和溢出能力，避免了图像饱和溢出影响，积分时间可按地面目标反射率设置，能够提高成像清晰度；探测器具有全局电子快门，不需要机械快门，但是由于CMOS器件为国外进口， 为了确保该器件顺利引进，国外不进行抗辐照性能等敏感指标测试，从而带来的器件可靠性的风险无法规避。

并且CMOS探测器及其配套视频焦面电路的研制，所内也未开展一轮完整的研制，技术风险较大，风险综合评价也比较高，但是通过两个方案各自风险控制措施，可以明显看出大面阵CMOS探测器方案的风险发生可能性大大降低。上述两种方案的风险评估结果见表2。

由上述风险评估结构得知，方案一发生风险的可能性较高，且难于控制，导致整个风险综合评级较高，而方案二，需要对投产可见光CMOS视频试验板多轮测试及质量控制过程方面进行控制，可将风险综合评级指数降低到可接受的范围。经过比较，大面阵CMOS探测器在技术上更加适合高分四号相机分系统的应用需求，最终确定选用该方案。

对于已识别的高分四号相机可见近红外谱段探测器方案的高度风险项目，除了制定相应的控制措施，项目组还以周报的形式对风险进行持续跟进，实时评估已识别的风险，并对风险降低后的性能和效果进行确认，关注风险发展趋势，确保风险项目得到控制。通过以上管理措施，确保识别出的高风险项目严格受控，逐步将高风险降低至可接受的范围，通过相机研制过程中监控风险，并根据风险的变化及时跟新项目管理计划，有效的进行了过程风险控制，为项目研制成功奠定了基础。

三、结语

综上所述，相机型号的管理不仅涉及到研制过程的各个方面，而且包括项目前期的立项阶段和运行以及项目收尾阶段的工作，强调了项目生命周期全过程和全方位的管理，强调型号研制队伍与用户之间的沟通，强调项目的计划管理和跟踪，范围管理、风险管理等。要从项目管理的角度对项目的全过程进行管理和控制，型号研制只有真正实施项目管理，并运用之相配套的、规范的质量保证体系，才能真正从根本上提高自身的管理水平和竞争力。

参考文献：

[1]练敏隆.“高分四号”卫星凝视相机设计与验证[J].航天返回与遥感，2016，4.

[2]马文坡.“高分四号”卫星凝视相机技术特点[J].航天返回与遥感，2016，4.