1衛(wèi)星制造行業(yè)發(fā)展歷程

1、傳統(tǒng)衛(wèi)星制造階段——科研生產(chǎn)模式

傳統(tǒng)衛(wèi)星制造主要是單件研制的孤島模式，具有高度定制化特點，設計、制造、發(fā)射周期理論上通常在26~32個月，其中：衛(wèi)星的論證階段大約需要8~10個月，時間占比30%；研制、生產(chǎn)及測試需要16~20個月，交付與發(fā)射時間大約需要兩個月。

我國體制內(nèi)衛(wèi)星規(guī)劃周期在3~5年，通常由總體部門牽頭組織隊伍論證，需經(jīng)歷模樣設計、初樣設計、正樣設計、在軌驗證等環(huán)節(jié)，研制流程從方案論證到詳細設計、產(chǎn)品投產(chǎn)和交付、衛(wèi)星AIT（集成總裝測試）的研制流程基本為串行模式，需要消耗大量的時間、空間和人力資源，效率較低，且生產(chǎn)成本遠高于規(guī)模化生產(chǎn)的通用工業(yè)產(chǎn)品，難以實現(xiàn)衛(wèi)星的大規(guī)模低成本制造。

 

圖 | 傳統(tǒng)衛(wèi)星研制模式時間周期通常在26~32個月,來源：中金研究

2、“工業(yè)化”大規(guī)模生產(chǎn)時代

當前商業(yè)航天快速發(fā)展，在衛(wèi)星小型化、星座巨型化、星座組網(wǎng)計劃加快落地實施的背景下，組網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)量大幅增加對衛(wèi)星的設計理念、生產(chǎn)方式等都帶來了挑戰(zhàn)，降低衛(wèi)星制造成本與提高運營速度成為必然要求，強力推動衛(wèi)星設計和制造從傳統(tǒng)的定制化模式向批量化工廠化模式快速轉(zhuǎn)變。

衛(wèi)星批量生產(chǎn)不僅能使成本大幅降低、生產(chǎn)效率大幅提升，而且也是構(gòu)建大規(guī)模衛(wèi)星星座必要的基礎條件。

通過模塊化設計、柔性生產(chǎn)、智能制造等技術，采用流水線并行生產(chǎn)等方式，可以把衛(wèi)星的設計生產(chǎn)周期壓縮到數(shù)周甚至數(shù)天，同時大幅降低衛(wèi)星的制造成本。例如，Oneweb衛(wèi)星生產(chǎn)能力可以達到每天1~3顆，而Starlink衛(wèi)星的生產(chǎn)速度可以達到每周45顆左右。巨型星座的組網(wǎng)建設，有望成為推動我國衛(wèi)星科研生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型的主要因素。

•定制化轉(zhuǎn)為工廠化設計趨勢明顯。世界各國衛(wèi)星制造商相繼提出系列化衛(wèi)星平臺，采用“搭積木”式的模塊化設計，可實現(xiàn)工裝配置系統(tǒng)重復使用、平臺內(nèi)及平臺間各結(jié)構(gòu)模塊互通互用。

•衛(wèi)星制造的標準化、模塊化、工廠化促使衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)制造成本降低與運營速度的提升。材料采購規(guī)模效應、大量組批生產(chǎn)調(diào)試成本與時間的縮短，能有效降低平臺研制成本，縮短生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)業(yè)門檻。

圖 | 標準化衛(wèi)星平臺

OneWeb在佛羅里達州建立的衛(wèi)星制造廠，借鑒空客飛機生產(chǎn)的工業(yè)化、標準化、自動化研發(fā)生產(chǎn)理念生產(chǎn)小衛(wèi)星，未來每顆小衛(wèi)星的研發(fā)生產(chǎn)成本將降到50萬美元，實現(xiàn)每天生產(chǎn)3顆星的生產(chǎn)能力。

 

圖 | Oneweb模塊化、工廠化生產(chǎn)示意圖，來源：網(wǎng)絡

在衛(wèi)星批量生產(chǎn)過程中，銀河航天通過 3D 打印技術實現(xiàn)高頻微距波導、高性能天線等載荷加工，將部分載荷互聯(lián)的空間壓縮到傳統(tǒng)占用空間的三分之一，同時提升了電性能、部分單機及系統(tǒng)性能。

2衛(wèi)星制造產(chǎn)業(yè)鏈分析

衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈可劃分為衛(wèi)星制造(研制)、發(fā)射服務、地面設備制造和衛(wèi)星運 營服務等四大領域。

 

圖 | 衛(wèi)星及其應用產(chǎn)業(yè)鏈,資料來源：艾瑞咨詢

衛(wèi)星制造(研制)是衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)關鍵環(huán)節(jié)，分為衛(wèi)星平臺、衛(wèi)星荷載、其他元器件、衛(wèi)星總裝四個板塊，相關企業(yè)有中國衛(wèi)星、長光衛(wèi)星等。衛(wèi)星平臺可分為結(jié)構(gòu)、熱控、姿控、推進、電源、綜合電子學等分系統(tǒng)。

 

圖 | 衛(wèi)星制造

衛(wèi)星有效載荷用于直接完成特定的航天任務，例如遙感載荷主要包括光學相機或合成孔徑雷達等，用于獲取地面圖像或數(shù)據(jù)，完成對地觀測任務。

單從衛(wèi)星生產(chǎn)和測試上來看，衛(wèi)星的生產(chǎn)制造模式與火箭類似，都是由設計，生產(chǎn)，測試，總裝組成。所以從一顆衛(wèi)星整體來說，可以分成六大分系統(tǒng):電源系統(tǒng)、姿控系統(tǒng)、星務系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。由于衛(wèi)星不像火箭那樣具備一個非常核心的動力系統(tǒng)，更注重衛(wèi)星的功能，并且和火箭相比，衛(wèi)星和傳統(tǒng)的制造業(yè)有更多相似的地方，這就使得衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈的變化趨勢具備制造業(yè)的特質(zhì)，所以它的系統(tǒng)和供應商均比較復雜。

在傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中，如果一條產(chǎn)業(yè)鏈的完善程度較低，那么各家終端制造商產(chǎn)業(yè)鏈的向前一體化戰(zhàn)略就會為企業(yè)帶來更多壓縮成本的空間。

目前無論民營衛(wèi)星公司還是體制內(nèi)的衛(wèi)星公司，使用的分系統(tǒng)及元件制造商重合度非常高，也就是說衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈是一條相對封閉，且競爭不充分的產(chǎn)業(yè)鏈，與汽車、工業(yè)品相比，完善度還有一定差距。所以在整個衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)中，就呈現(xiàn)出向前一體化的趨勢。主要表現(xiàn)為:做衛(wèi)星應用的公司涉獵衛(wèi)星制造，衛(wèi)星制造公司開是涉獵更上游的元件生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

3衛(wèi)星制造價值鏈分析

衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)價值鏈呈“金字塔”型，四大環(huán)節(jié)價值鏈比例如下圖所示：

 

2021年，美國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SIA)發(fā)布的關于全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)規(guī)模數(shù)據(jù)也符合這一金字塔式分布，衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈中衛(wèi)星制造、發(fā)射服務、地面設備制造和衛(wèi)星服務占總市場規(guī)模的比例，分別為5%、2%、51%和42%。其中衛(wèi)星平臺各系統(tǒng)的價值量占比如下：

 

資料來源：艾瑞咨詢，華泰研究

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