缩短商业航天领域的产品上市时间

商业航天业最近正在经历转型。之前该行业的标配是单个大卫星，但现在已经开始转向建设小卫星星座。实现这些星座的运行需要更多数量的卫星，同时还需要缩短建造时间并降低成本。由于需要以更低成本进行更频繁的发射，运载火箭也面临着类似的挑战。

产品上市时间的重要性从未像现在这样凸显，但现有流程的设计并不能满足当今世界所需的速度和适应性。

当越来越紧迫的时间线与需要序列化决策的传统瀑布式流程相冲突时，只有两种可能的结果：项目超预算或发布日期推迟。两者都不是可取的，并且会对航天市场中任何参与者的持续发展和成功造成阻碍。

这个问题并不是调整某个项目就能解决的，而是要从根本上转变思维：转变决策的制定方式和航天产品的开发方式。当一家公司能够将其最具风险的项目决策从稳定的已知需求中剥离出来时，即使在技术不确定的情况下，项目仍可继续推进。类似的流程同样适用于测试这些运载工具中日益复杂的系统。 

这些变化目前已成为事实。如果公司采用基于信号的工程方法来开发灵活、可重配置的测试系统，即可大幅节省测试时间。即便项目的复杂性不断增加，也能缩短产品上市时间，提高竞争优势。 

在本技术白皮书中，测试行业引领者Tech180将探讨小卫星和运载火箭项目当前面临的挑战，并介绍采用敏捷流程和基于信号的工程方法且具备可重配置性的解决方案。 

^{图1：小型卫星电子和控制系统的典型功能测试和硬件在环测试系统}

​尽管卫星领域存在诸多变化，但也有一些不变的事实。卫星的组件仍然需要支持太阳能电池板、燃料、通信设备和推进器等有效载荷。即使是不同的项目，卫星的I/O也非常相似，小卫星尤其如此。 

^{图2：典型卫星}

然而，现在对卫星建造速度的预期以及可用于开发（和测试）这些卫星的预算已经不同以往。当建造平面卫星实验室时，我们建造的并不是一次性产品，而是需要花费数年的时间进行开发，然后再花数年的时间进行验证测试。该卫星后续可能会被复制数十次，进而组成一个大型的卫星星座。因此，测试不仅限于验证，还需要考虑生产测试。

具有代表性的卫星组件和I/O

• 太阳能电池板
• 电池
• 命令和数据处理系统
• 电力系统
• 推进器
• 高度控制系统
• 制导、导航和控制系统
• LVDS
• RS422

​整体式测试系统设计加上产品需求不明会导致瀑布式流程以及开发进程的延迟。现在卫星和运载火箭项目都开始转向敏捷开发流程，即设计、试错、迭代。测试系统计划未采用敏捷流程的公司已经远远落后。 

在现代航天市场中，从设计、建造到验证测试的所有生产阶段都必须采用敏捷流程。

“商业航空航天不能再墨守成规。对于新的航天市场来说，传统的流程过于落后。”  

- Greg Sussman，业务开发经理，Tech180

​“时间进度、重量或成本，择二而选的时代”已去而不返了。 现在，三个方面都必须满足目标，缺一不可。换言之，企业必须在预算范围内简化设计，从而缩短产品上市时间。

与卫星一样，运载火箭项目涉及的组件也具有一致性。而项目与项目之间的I/O并不完全相同，但可供选择的I/O却非常有限。大量需求的重叠使得对常见信号类型进行标准化势在必行，这也是加快扩大测试覆盖范围和缩短产品上市时间的关键所在。

图3：项目三要素

                                                                                                                               ^{图4：典型的运载火箭组件}

典型的运载火箭I/O

• 电磁负载
• 以太网
• LVDT
• 伺服电机
• 4至20mA的输入电流
• 模拟I/O
• 离散I/O
• CAN总线
• 热电偶

对于运载火箭，率先发布产品对于获得市场份额至关重要。在竞争激烈的市场中，时间进度的推迟就意味着把机会拱手于人。

控制时间进度、简化设计并率先进入市场才能制胜。 

“时间为王。进度缓慢，别人便会先你一步。”  

– Chris Bakker，首席执行官，Tech 180

​对于商业航天业来说，加速产品上市的关键是简化设计。通过基于信号的工程方法实现标准化和模块化，能够为实现可重配置的系统以缩短产品上市时间奠定基础。下面将讨论这些策略如何相辅相成，以实现更高效率。 

可重配置性 

可重配置测试系统是缩短产品上市时间策略的核心。过去，不断变化的需求使得测试环境中的敏捷决策成为问题。测试系统设计完成后，任何需求变化都会造成延误和返工，使时间进度往后推移。如能具备可重配置性，便能在需求变化时轻松更改测试系统，进而解决上述问题。可重配置性是可以通过模块化系统设计实现的，即标准化组件及采用基于信号的工程学方法。本文稍后将对此进行讨论。

稳健测试策略的关键组成部分是针对更大规模的生产的可重配置性。可复用于生命周期测试中不同阶段的测试系统将完胜传统上仅适用于生命周期单个阶段的测试系统。以前的卫星公司由于是小规模开发，不需要生产策略，但如今他们亟需针对100颗卫星的生产策略。 

可重复使用的测试系统能够让您以最少的时间和精力灵活地从验证测试过渡到生产测试。生命周期各阶段的可重配置性并不是仅有的优势，凭借可重配置性，测试系统也能够适用于不同的项目。

基于标准组件的模块化系统设计

如上所述，可重配置性依赖于模块化系统设计策略，该策略使用的是标准且已通过整体兼容性测试的现成组件。

在构建可重配置的测试系统时，对商用现成组件进行标准化是关键所在。 

NI PXI和开关负载和信号调理(SLSC)平台提供了一套COTS组件，您可以将其配置到系统中，以确保获得所需的可重配置性来实现灵活的现代测试策略。Tech180使用此类平台作为系统的基础，这样就能够使用一套已通过整体兼容性测试的COTS组件来创建测试系统。

^{图5：NI PXI和SLSC机箱}

基于信号的工程方法的作用

基于信号的工程方法是更快速、更模块化测试系统方法的最重要组成部分。利用此方法，能够以完全独立的方式设计单个信号，从而实现信号隔离模块化硬件和基于信号的工程方法相辅相成，可避免序列化的测试系统设计。此外，您可以随着需求的变化单独设计、构建和验证系统的各个部分。发生变化时，您可以重新配置和调整某个部分，而不影响系统的其余部分。

成本和时间进度

可重配置测试系统的成本和时间因所需测试信号的复杂性和数量而异，但像Tech180这样的公司可以在大约12周内交付系统。可重配置的完全一站式系统适用于生命周期不同阶段或不同项目，售价约为40万美元。该系统具有的灵活性使其能够适应不断变化的需求，同时仍能够按照测试时间安排为测试做好准备。Tech180可提供不同规模的测试解决方案，包括基本平台配置和完全一站式系统，能够满足时间进度和预算需求。 

Tech180简介

Tech180致力于为航空航天业提供可重配置的测试系统，以应对日益增加的复杂性，从而减少花在测试方面的精力，更多地关注未来的创新。模块化测试系统减少了将产品需求转换为测试系统规格所需的时间和精力，从而可以更快地提供高质量的系统。无论是测试当前先进的航空器和宇宙飞船，还是未来测试超乎想象的运载工具，模块化系统测试系统均可助您轻松应对。