中科院可靠性助力天宫二号世界第一

发布时间:2019-04-29

 

  2年前,中秋佳节夜,皓月当空,中国航天人极其自信地以现场直播的方式发射了天宫二号空间实验室。这种自信背后是对可靠性的自信,这种自信是对我国航天工程体系的自信,向所有中国航天人致敬。

  直到今天,在轨2周年,中科院空间应用中心可靠性中心的我们才能安心,为什么呢?

  天宫二号之所以伟大,因为里面还有中科院空间应用中心“抓总”的一系列“世界第一”的空间科学与应用任务载荷,比如“三千万年误差1秒”的空间冷原子钟、“从种子到种子”的空间生命科学实验(意味着去外星球也可以从种子到种子种植的可能性)和遥感仪器等,让这些精密仪器设备2年“无故障”运行,获取大量科学与应用成果,这是空间应用中心可靠性团队的厉害之处。

  “故障”就是可靠性工程要解决的对象,仪器设备的功能性能如何在时间维度上保持,符合应用需求,这就是可靠性工程要干的工作。很多航天器在轨出了“故障”,就意味着成百上千甚至上万人几年的“梦想”、国家投资的数亿元“打水漂”,直接成本和机会成本损失巨大,甚至影响科技进步,所以航天的可靠性工程最系统、最全面。为了确保航天任务的成功,有时候甚至“不惜代价”。据国内外统计,航天器在轨故障的原因,除了单粒子效应(呵呵)(真真假假说不清),至少有一半以上的原因是元器件。

  所以,这两年,我们有点“提心吊胆”,因为“世界第一”的创新需求,导致载荷设备的性能指标特别高,所以我们没有按“常规”使用“宇航级”元器件,我们批量使用了性能指标极高创新性极强的COTS元器件,将其“宇航用”,这就有潜在的巨大的可靠性工程风险,这些“工程”问题也带动了我们的科研创新——“如何使用低可靠的元件组成高可靠的系统”。这句话为啥打着双引号呢?因为这句话不是我说的,是钱学森先生说的。

  “工程”往上游走,就是创新(科研)

  工程需求牵引,可靠性保障中心建立了一套COTS元器件空间应用的可靠性保障体系,目前还保持着国内纪录——天宫一号空间科学与应用任务批量使用COTS元器件在轨可靠运行近5年,天宫二号空间科学与应用任务批量使用COTS元器件在轨可靠运行超过2年,加起来,目前没人比我们的用量这么大,还这么可靠了。欢迎商业航天客户、传统航天航空和军工单位前来探讨合作。

  可靠性保障中心除了COTS元器件可靠性保障体系外,还有以下从“元器件到单机,再到整星和系统”的可靠性保障能力(不仅投了数亿资产,还有国家级CMA/CNAS/DiLAC/GJB等资质,而且还是国家科技重大专项空间站等的定点机构)(括号里的信息还是很重要很重要的^_^):

  1)元器件与可靠性工程解决方案(就是元器件“五统一”和GJB450里面的各类工作);

  2)元器件使用质量保证(下厂监制验收、到货检验、DPA、补充筛选、超期复验、失效分析等)和应用验证,还有与权威机构的联合实验室等;

  3)工艺可靠性、SMT PCBA等高可靠制造(已为神舟、天宫、空间站、嫦娥、北斗、量子卫星、暗物质卫星等提供定点高可靠制造服务,对了,还有为苹果试制iPhone手机);

  4)标准10米法EMC测试及整改解决方案(客户覆盖中科院、航天五院、中电科、中船重工、民参军企业等等,95%都是外部客户);

  5)环境可靠性试验及解决方案(振动台有3t/6t/16t/35t,真空罐有KM1/1.2/2/3,温度试验箱有1立方/2立方/3立方,还有摆锤式冲击试验台、加速度试验台等)

  检测试验费用太贵了?!nonono,我们一定让客户享有航天的品质、绝非航天的价格。

  空间应用中心可靠性保障能力,除了以上,还有软件评测中心,尤其是针对FPGA的测试是我们的“绝活”。

  另外,除了这些可靠性保障设备,我们还有“可靠”的团队,稍微介绍下:

  1)有XX部元器件自主可控专家组成员、通用质量特性/可靠性专业专家库成员、国家科技重大专项空间应用系统元器件专家组组长/可靠性专家组组长及成员,国家实验室认可评委等等;

  2)负责编制了第一份“高可靠&降成本”国家级的可靠性标准,GJB XXXX-2018(正在发布,请保持关注),主导编制了EMC编制GJB151B,以及一些列工程专项标准、企业标准等;

  3)因为总体和可靠性工作突出,COTS元器件使用可靠性保障的好,获得了系列军队科技进步奖:获奖人次超过了团队人数的50%;对了,还有国家级的“中国载人航天工程突出贡献者”奖章(好像还是最年轻获奖的纪录保持者);

  4COTS元器件可靠性“沉淀”及推广也得到了认可:“民间官方”质量可靠性最高机构——中国质量协会评定认可的“第二届可靠性管理发表赛”一等奖以及最佳展示奖(就是一等奖中的第一名的意思),还有全国级别的“中国质量技术奖”优秀项目奖;

  5)团队里面不乏国家权威机构“跳槽”来的,还有中国科学院青年创新促进会成员、首届中科院北京分院“启明星”人才,以及优秀党员、优秀团员、优秀员工等;

  6)团队还是“全国可靠性实验室联盟”的副理事长单位、国防科技工业抗辐照应用技术创新中心的理事单位等;

  7)除了解决工程问题,可靠性保障中心还开展了国家自然科学基金、装发预研基金、国家级标准项目、中科院项目、中心前瞻性课题,以及企事业单位等各方面的科研创新工作。

  所以,我们提供的不仅仅是检测、试验,还有“工程”中生长出来的一系列“被认可”的可靠性系统工程创新解决方案。

  不仅如此,干活的时候还会深刻发扬“载人航天精神”,航天人周末加班常见,周末停电了还在加班干活或许就不常见了,如下图,为了赶某重大任务进度,除了电装组“5+2”“白+黑”,可靠性中心和赛思库其他人员周末出动“赋能”,周末停电,没关系,我们用“火眼金睛”,“团结就是力量”!

  这段小结下:可靠性设备资产很优质、可靠性团队专业很优秀、“可靠”文化实践很给力。重申下:可靠性保障对客户是航天的服务品质、绝非航天的价格。

  “工程”往下游走,就是创业(产业化)

  军民融合很响亮,融什么?“民”对“军”的价值就是他的创新性,所以,货架产品COTS元器件很受“追捧”,支撑了世界第一;“军”对“民”的价值在哪里?2035年要实现“质量强国”的目标,这就是“军”应该干的,“军”最擅长的就是质量可靠性啊。怎么可能把军用战机大炮转给民用。。。什么?案例有军方的阿帕网转成民用的“互联网”,那是那个科技时代,如今科技创新时代,美军都用DARPA,甚至在硅谷设立DIUx办公室来吸收“民参军”的创新了。所以,“军”的特点可能就是质量可靠性了(欢迎对该观点留言探讨)。从民品到工业、从军工到航空、从航空到航天、从航天到载人航天、从载人航天到载人空间站,从载人空间站再到……(暂时没了),可靠性要求依次提升(理由不用我“废话”了吧),可靠性工作系统性、全面性依次提升,载人空间站的可靠性工程就像是在“珠峰”了,尤其是再加个“经济性”,“可靠性与经济性”作为优化目标,做到“高可靠降成本”可能只有这个“珠峰”了。“高可靠、降成本”听上去是不是很耳熟,写成这样您就认识了——“提质降本增效”,这不就是供给侧结构性改革的措施么?!这不就是“高质量发展”的具体措施么?!这不就是《中国制造2025》所急需的么?!那还不产业化、积极响应“军转民”还迟疑什么——于是赛思库出现了——元器件使用可靠性智慧化解决方案的引领者。

  结论:“工程”是创新创业承上启下的重要桥梁!能够承担参与国家科技重大任务,干过世界第一、被XX大报告点赞,对社会有重大价值,尤其是还干过“工程”的总体,这就是我们这支队伍一辈子的一大幸事。尤其是还“年轻”的时候。


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