縮短商業太空領域產品的上市時程

近年來，商業太空作業正持續轉型。以往的業界標準是採用單一的大型衛星，但現在業界已逐漸改為採用較小型衛星組成的衛星星座。要保持這些星座的正常運作，就需要能以更短時間和更低成本製造出數量更多的衛星。由於發射衛星的頻率增加、發射成本需要降低，發射載具自然也面臨到同樣的限制。

也因此，上市時程更顯重要，但是現有的流程卻已跟不上當今世界的速度與變化。

傳統的瀑布式流程固定需要進行一連串的決策，而當緊湊時程的需求與這種流程相衝突時，就只會產生兩種結果：計畫預算超支，或是發射日期延後。對於投入太空市場的公司而言，這兩種不僅不受歡迎，同時也對於營運的長久性與成功造成阻礙。

要解決這個問題，就需要從根本上改變思考方式，而不是一套適用於任何計畫的解決方案。也因此，必須改變決策制定的方式，以及太空產品的開發方式。當公司在進行最具風險的計畫決策時，如果有能力脫離牢固的既有需求束縛，則即便遇到充滿技術不確定性的狀況，也能順利推展計畫。同樣地，在測試這些載具更形複雜的系統上，也適用這個道理。 

這些改變才能符合目前實際的情況。願意採用透過訊號式工程開發的靈活、可重設的測試系統，公司就能省下測試時間，進而縮短上市時程並提高競爭優勢，即使計畫的複雜性提升也不是問題。 

在這篇技術文章中，測試產業領導者 Tech180 將帶領您了解小型衛星與發射載具計畫目前面對的挑戰，並認識各種具備可重新配置性、靈活流程與訊號式工程的解決方案。 

^{圖 1：小型衛星電子和控制系統適用的代表性功能測試與硬體迴路測試系統}

​即便衛星發展有這麼多改變，某些內容仍舊維持不變。這些內容包括支援負載的元件，也就是太陽能面板、燃料、通訊裝置與推進器。即使是不同的計畫，所有衛星的 I/O 裝置 (尤其是小型衛星) 也非常相似。 

^{圖 2：代表性的衛星}

然而現在對衛星的預期建造速度，以及可用於開發與測試這類衛星的預算，都已經與以往不同。如果您要打造平板衛星實驗室，您要打造的不是需要耗費數年時間開發，並在開發完成後再花費數年時間進行驗證測試的產品；而是能夠進行數十次複製，並組成大型衛星星座的產品。同時，測試作業也不再侷限於驗證，而是同時需要考慮到量產測試。

代表性的衛星元件與 I/O 裝置

• 太陽能面板
• 電池
• 指令與資料處理系統
• 電力系統
• 推進系統
• 高度控制系統
• 導引、導航與控制系統
• LVDS
• RS422

​龐大的測試系統設計加上產品需求終止，導致傳統的瀑布式流程與時程延後。現在的衛星與發射載具計畫均已轉而採用靈活的流程：設計、失敗、重新來過。因此，公司若在測試系統計畫上缺乏靈活的流程，勢必在競爭中遠遠落後。 

能否在從設計到建置驗證測試的所有生產階段改用靈活的流程，在現代的太空市場中至關重要。

「商業航太的營運不能再採用以往的方法了。因為這種方法根本跟不上新太空市場的速度。」  

– Tech180 業務開發經理 Greg Sussman

​過去「時程、重量或成本，從中選兩樣」的日子已不再， 現在您得三樣兼顧。其實只要簡化設計流程，就能在預算內縮短上市時程。

跟衛星一樣，發射載具計畫也整合了一致的元件。雖然各計畫之間所用的 I/O 裝置不盡相同，但可選用的方案相當有限。這些方案基本上相同，因此已足以標準化常見訊號類型，而這正是加速測試時間與縮短上市時程的關鍵步驟。

圖 3：計畫選擇三要素

                                                                                                                               ^{圖 4：代表性的發射載具元件}    

代表性的發射載具 I/O 裝置

• 螺線管負載
• 乙太網路
• LVDT
• 伺服馬達
• 輸入電流 4-20 mA
• 類比 I/O
• 離散 I/O
• CAN 匯流排
• 熱電偶

在發射載具產業，公司必須更快地進入發射階段才能搶得市佔率。在這個競爭激烈的市場，時程延後就會失去致勝的先機。

唯有控制時程並簡化設計流程，才能取得市場第一。 

「時程就是一切。如果你晚了一步，對手就會領先。」  

– Tech 180 執行長 Chris Bakker

​在商業太空產業加快上市時程的關鍵，在於減少設計空間。在訊號式工程上能採用標準化與模組化流程，就能順利採用可重設系統，進而縮短上市時程。下一節將帶您了解上述每種策略如何互補，進而獲得最高的效率。 

可重設性 

縮短上市時程策略不可或缺的關鍵，就是可重設的測試系統。對於在測試環境中制訂靈活的決策，以傳統方式轉移需求存在著多種問題。在測試系統已設計完成後進行任何需求的更改，都會拖慢進度並導致重複作業，從而造成時程延後。可重設性意味著能輕鬆隨著需求變化來變更測試系統，因此能解決這個問題。只要透過使用標準化元件與訊號式工程方法 (本文後段會討論到) 的模組化系統設計流程，就能夠實現這個目標。

可靠的測試策略還有另一項關鍵，就是能針對比過去更大規模的生產進行重設的特性。可針對生命週期移轉至另一階段而變更用途的測試系統，具有傳統單一生命週期階段測試系統所沒有的優點。以往公司在少量開發衛星時並，不需要制定生產策略，但現在時代已變，要開發高達 100 個衛星就勢必得制定相關策略。 

可變更用途的測試系統讓您能以最少的時間與人力成本，靈活地從驗證測試階段轉換至量產測試階段。除了生命週期階段可重設性的優點之外，測試系統同樣也能透過重設來用於下一個計畫。

使用標準元件的模組化系統設計

如上所述，可重設性仰賴模組化系統設計的策略，而這種設計流程使用現成可用的標準元件，且這些元件均通過相容性測試。

在建立可重設的測試系統時，關鍵就是標準化商用現成元件。 

NI 的 PXI 與切換負載訊號處理 (SLSC) 平台提供一整套 COTS 元件，這些元件可供您設定到系統中，確保系統擁有制定現代靈活測試策略所需的可重設性。Tech180 將這些平台做為系統基礎，讓相關人員能夠從各套均已通過相容性測試的 COTS 元件，建立測試系統。

^{圖 5：NI PXI 與 SLSC 機箱}

訊號式工程所扮演的角色

對於效率更快且更模組化的測試系統方式而言，最重要的就是訊號式工程。訊號式工程能夠完全分開個別訊號，進而隔離每一個訊號的執行作業，讓您順利針對個別的訊號進行設計。模組化硬體搭配訊號式工程，能夠確保測試系統設計需求不會序列化。反之，您可以根據需求變化，個別設計、建置與驗證系統的任一部分。只要有任何變更，您就可以重設該部分並加以調整，不會影響到系統的其餘部分。

成本與時程

根據需要測試的訊號之複雜度與數量，可重設測試系統所需的成本與時間也不盡相同，但如 Tech180 等公司只需要約 12 週，即可備好系統。經過重設即可適用於各個生命週期階段或計畫的完整現成系統，所需成本約 400,000 美元。這些系統能夠靈活應對不斷變化的需求，並且仍舊可以在排定的測試日期順利運作。Tech180 提供從基本平台設定到完整現成系統的測試解決方案，能滿足您的時程與預算需求。 

關於 Tech180

Tech180 提供航太產業可重設的測試系統，能減輕因複雜性而產生的負擔，讓您無需投入太多時間在測試設備上，而能專注於創新未來的產品。對於將產品需求轉換至測試系統規格，模組化測試系統可有效降低所需的時間與人力成本，進而讓您能更快建立優質的系統。無論是先進飛機、太空船或尚未成形的載具，您不但可以測試正在打造的產品，也可以測試未來即將開發的產品。