כיצד להצליח בחלל החדש

תוכנית החלל החדש מעוררת התלהבות רבה בענף החלל. חברות חדשות נכנסות לענף וחברות ותיקות מתאימות את עצמן. מודלים עסקיים חדשים לחלוטין הולכים ומתפתחים, ומציבים אתגרים בפני האסטרטגיות והתהליכים הקיימים של התכנון והבדיקה

ענף החלל מצוי כיום במהלכו של שינוי מלהיב ודרמטי - החלל החדש. הביטוי מגדיר ענף גלובלי מתפתח אשר כולל חברות ויזמים פרטיים שממוקדים בעיקר בלקוחות מסחריים, מגובים על-ידי הון סיכון ששואף להחזר, ומפיקים רווחים ממוצרים או שירותים חדשניים, שפותחו בחלל או למענו. אף על פי שהחלל החדש מציין שלב מלהיב במיוחד עבור ענף החלל, הוא גם טומן בחובו אתגרים ? בהיקף שטרם נראה כמותם מאז המרוץ המקורי לחלל בשנות ה-60 של המאה הקודמת.

אחד האתגרים העיקריים נובע מהתכנון האלקטרוני, האסטרטגיות ותהליכי הבדיקה אשר נוצרו בעקבות התפתחות המודלים העסקיים החדשים של החלל החדש. ההתגברות על אתגרים אלה הנה קריטית להבטחת היקפי הייצור הגבוהים, העלויות הנמוכות והמוצרים האיכותיים הנדרשים.

מאות חברות

מספר רב של חברות נכנסות כיום לעסקי החלל. כאשר יצא NewSpace Global לדרך בשנת 2011, לקחו חלק בפרויקט כ-125 חברות. כיום, הוא מונה מעל 800 חברות, אשר מתוכן כ-700 נמצאות בבעלות פרטית.

רוב האנשים עקבו אחר הכיסוי העיתונאי של SpaceX, OneWeb, Google ו-Facebook ותוכניותיהן ל"שינוי קנה המידה העולמי". ללא ספק, חברות אלה יניעו את השינוי בקנה מידה נרחב, אולם הן לא היחידות שיעשו כן. מאות חברות אחרות חודרות כיום לתחום החלל, כשהן מביאות עמן מגוון עצום של מודלים עסקיים וסוגי משימות ? החל בתקשורת, הדמיה של כדור הארץ וחיזוי מזג אוויר וכלה בכריית אסטרואידים וקיום אנושי בין-כוכבי.

בניגוד לחברות החלל המסורתיות, חברות החלל החדש מתמקדות בעיקר בארגונים מסחריים והמשמעות היא, כי העקרונות העסקיים המסחריים חלים עליהן. אחד המאפיינים הבולטים של החלל החדש הוא סבילות לסיכונים. מבחינת יוזמות החלל המסורתיות, הסיכון נתפס כגורם רע, לכן כמויות עצומות של זמן, מאמצים והוצאות מושקעים בניסיון למנוע אותו. לעומת זאת, חברות החלל החדש מבינות כי הסיכון הוא דבר מה שיש לקחת בחשבון, להעריכו ולנהל אותו ? במקום לסלקו בכל מחיר.

אחת המגמות המרכזיות שמאפיינות את החלל החדש היא עלות השקה נמוכה יותר. כמה מן השיטות שבהן נעשה שימוש כדי לאפשר זאת הן שיתוף נסיעות, ניצול בוסטרים לשימוש חוזר ופיתוח רכבים קטנים, שמיועדים להעברת מטענים קט?ים יותר במחיר נמוך יותר ובתדירויות שיגור גבוהות יותר.

הצמיחה המהירה של לוויינים קטנים בעלויות נמוכות יחסית (SmallSats) מהווה כוח מניע נוסף בתנועת החלל החדש. לווינים אלה משתנים בגודלם, מקטנים במיוחד (לדוגמה, PocketQube שמשקלו 150 גרם) ועד ללוויינים שמשקלם 500 גרם.

כמו כן, מספר הלוויינים המשויכים למשימות/מודלים עסקיים רבים של החלל החדש גדול בהרבה מאשר נורמות החלל המסורתיות. למעשה, עסקי SmallSat רבים מתכננים לפרוס קונסטלציות גדולות ? עשרות, מאות ואף אלפי לוויינים ? שרובם ינועו במסלול לווייני נמוך (LEO). משך החיים המיועד המאפיין את המשימות קצר בהרבה: שנתיים עד 5 שנים או פחות, לעומת 15 השנים שאפיינו את רוב הלוויינים המסורתיים.

המספר הגדול של חברות שפורסות קונסטלציות, גודל הקונסטלציות וחיי המסלול הקצרים יחסית משתלבים ומניעים צמיחה דרמטית בהיקפי הייצור של לווייני SmallSat, עד כדי כך שהערכות מסוימות מתייחסות ל-2500 עד 4000 לווייני SmallSat חדשים שישייטו במסלול עד לסוף העשור.

לאור דרישות התכנון המחמירות פחות, תכנוני SmallSat רבים מסתמכים במידה ניכרת על חלקים מסחריים המוכנים לשימוש (COTS). חלקים אלה, שמיועדים ליישומים קרקעיים, הנם זולים בהרבה, זמינים יותר ולרוב מתקדמים יותר מבחינת ביצועיהם מאשר חלקים המיועדים לשימוש בחלל. אף על פי שהשימוש בהם עלול להיות כרוך בסיכון, מפתחי החלל החדש מבצעים בדרך כלל בדיקת איכות מסוימת של רכיבי COTS, אשר עולה בקנה אחד עם המשימה המיועדת, פרופיל הסיכון והמודל העסקי, וזאת על מנת להפוך אותם ל"תואמי חלל במידה מסוימת".

בנוסף, נעשה שימוש גם בחלקים תעשייתיים כולל מתעשיית הרכב, אשר כפופים לתהליך הסמכה מחמיר יותר מאשר אלקטרוניקה צרכנית, ואשר גם הם זולים בהרבה מאשר חלקים המיועדים לשימוש בחלל.

השגת הצלחה עסקית במסגרת החלל החדש

תכנון ובדיקה אלקטרוניים מהווים חלק בלתי נפרד מתהליכי הפיתוח והפריסה של רכבי חלל. בעת ש- החלל החדש מקדמת שינוי דרך אתגרים הקשורים בהיקפי ייצור, עלויות ולוח זמנים, כך גם הפילוסופיות, האסטרטגיות, התהליכים והדרישות הקשורים בתכנון אלקטרוני, פיתוח, ייצור, בדיקה ומדידה נדרשים אף הם להשתנות. דרך אפשרית אחת להבטחת מודל עסקי מוצלח ובר קיימא עבור תנועת החלל החדש הינה שימוש בדרכי עבודה ממגזר האלקטרוניקה המסחרית, תוך יישור קו עם הצרכים הייחודיים לחלל.

השגת הצלחה עסקית במסגרת החלל החדש מצריכה אסטרטגיות ותהליכים מוגדרים היטב של תכנון אלקטרוני ובדיקה. השיקולים העסקיים מניעים את יעדי התכנון והבדיקה, אשר מכתיבים בתורם את מאפייני התכנון ותהליך הבדיקה שנדרשים לצורך עמידה ביעדים אלה ובסופו של דבר אף מקדמים גישת הטמעה ספציפית. כמה משיקולי המפתח שרלוונטיים לאסטרטגיית התכנון והבדיקה הם דרישות פונקציונאליות, ביצועיות ופיזיות; ציר הזמן וחלון השוק; דרישות עלות, דרישות היקפי ייצור ותפוקה, פרופיל סיכונים, תוכניות עתידיות וליבה לעומת הקשר.

בעוד שרבים מהיבטים אלה עשויים להיראות ברורים מאליהם, נקודות אחרות הנן ברורות פחות ולעתים אף נדחקות הצידה כאשר מדובר בסביבה מאתגרת, הכפופה לאילוצי זמנים ועלויות. תיעוד ומעקב אחר דרישות, אשר עלולות להידחק הצדה במקרה של פיתוחים הכפופים ללוחות זמנים תובעניים, מהווים דוגמה מושלמת. במקרה כזה, נגרם בלבול בין המתכננים לבין מפתחי הבדיקות והדבר גורם לעתים מזומנות לחריגה מלוחות הזמנים.

מבחינה היסטורית, גישת התכנון, האימות והבדיקה שבה נעשה שימוש בענף החלל הייתה שונה במידה ניכרת מהגישה שאפיינה את ענף האלקטרוניקה המסחרי. במקרה של ענף החלל המסורתי, העדיפות הגבוהה ביותר במסגרת התהליך הייתה שמורה למניעת סיכונים, לעתים גם במחיר של לוח זמנים ועלויות ? בדוק הכול, וכל המרבה בבדיקות הרי זה משובח. לעומת זאת, תוכנית החלל החדש מוכנה לקבל רמה מסוימת של סיכון. כתוצאה מכך, אחד ממרכיבי המפתח של אסטרטגיית הגישה שלה הנו הגדרת הסיכונים הקבילים ואלה שאינם קבילים ? על-ידי גיבוש ותיעוד של פרופיל סיכונים.

אחת הנקודות שנוטים לדחוק הצדה במהלך הגדרת התהליך היא התפיסה של ליבה לעומת הקשר. המונח "ליבה" מתייחס לתוכן שארגון מסוים מסוגל לבצע בצורה טובה, מהירה או זולה יותר מאשר מקור חוץ. "הקשר" הוא כל שאר הדברים הנחוצים להצלחה עסקית, אולם אינם חלק מן הליבה. לאור שיקולים אלה, ניתן להצביע על מספר דרכים שבהן יכולות חברות החלל החדש להשיג היקפים גדולים יותר בעלויות נמוכות בהרבה, תוך שמירה על איכות המוצר.

חסינות התכנון

מידול אפקטיבי ומדויק מגביר את הביטחון ביכולתם של מוצר או קונספט מערכתי לעמוד בדרישות ולעלות בקנה אחד עם המודל העסקי. כלי ההדמיה שבהם נעשה שימוש צריכים לתמוך בניתוח מרווח וביכולת להכליל נתונים שנמדדו. מרווח שלא מנוהל כראוי עלול להוסיף עלויות וסיכונים משמעותיים לתוכנית. אם המרווח גבוה מדי, עלויות מיותרות נדחקות כלפי מטה, אל מערכות המשנה והרכיבים. אם המרווח לא מוקפד דיו, הוא עלול להתעצם ולגרום לביצועי מערכת ירודים או לכשל.

גישת Highly Accelerated Life Testing או Highly Accelerated Stress Testing מהוות אף הן פתרון יעיל לזיהוי מוקדם של בעיות בתכנון וכשל מוקדם. הרמה והפורמאליות של גישת ה-HATL/HAST שבה נעשה שימוש, צריכה להיות עקבית ביחס למוצר ולמודל העסקי. לדוגמה, כדי לבדוק את איכות משך החיים של חיבורים חשמליים, ניתן לבצע בדיקה סביבתית משולבת של המאפיינים התרמיים והתנודות, על מנת להוסיף מתחים. הדבר עשוי להוביל לגילוי של עייפות חומר או שבר, שייתכן ויחלפו שנים בטרם יבואו לידי ביטוי ככשל. על-ידי ביצוע בדיקה מהירה שעשויה להוות אחוז מסוים ממספר מחזורי משך החיים הצפוי, ניתן לזהות בעיות מבלי שיהיה צורך במחזורי בדיקה ארוכים במיוחד.

מיכון תהליכי

טכניקות ה-Design-for-manufacturability, design-for-integration, design-for-test, design-for-quality ו- design-for-cost הנן חיוניות למודל עסקי רווחי. טכניקות DFx אלה קשורות קשר הדוק ולפיכך, יש לשקול ולסקור אותן בשלב מוקדם של התהליך. הסקירות צריכות להקיף את כל בעלי העניין המרכזיים ? מחקר ופיתוח, הנדסת בדיקות, ייצור ואיכות. משוב מוקדם לגבי בעיות DFx יתברר כמשתלם מבחינת תפוקה ותוצרים משופרים בשלב הייצור.

מיכון תהליכי הוא כלי רב עוצמה בהקשר עם תהליך בדיקת ההיקפים, מעצם כך שהוא מספק יתרונות משמעותיים כגון התקנה מצומצמת של מערכות בדיקה וזמן מדידה מופחת, סיכון מועט לשגיאות של מפעילי בדיקה ושימוש מרבי בציוד הקיים. בנוסף, הוא אף משפר את היבול ומפחית את העבודה החוזרת והבדיקות החוזרות, כמו גם את משך הזמן המצריך השגחת אדם. עם זאת, המיכון כרוך לרוב בהוצאות מוקדמות נוספות ובזמן התקנה ראשוני.

ניהול עלויות

מיקור חוץ נמצא בשימוש נרחב בתעשיית האלקטרוניקה המסחרית. עבור אותם דברים שנתפסים כהקשר ולא כליבה, מיקור החוץ עשוי בהחלט להיות חלופה ממשית שמספקת יתרונות בכל הנוגע לנצילות התהליך ולעלות הכוללת.

בעת התאמת תהליך התכנון והבדיקה למודל העסקי, אחד מהגורמים העיקריים שיש להבין הוא האופן שבו מושפעת העלות. הגורמים המרכזיים שתורמים לעלויות כוללים את התשואה, התפוקה וזמן הבדיקה, שימוש ועלות ציוד.

בעת חישוב עלות הציוד, יש להתמקד בהיבט "עלות הבעלות הכוללת" (TCO) של התהליך ובערך המשויך אליו. המונח TCO מוגדר כעלות הכוללת הנלווית לבעלות על פריט ציוד ולהפעלתו במהלך חייו השימושיים. לעתים מזומנות, עלות הציוד נתפס רק במונחי הרכישה הראשונית. ה-TCO הנו גורם מפתח בכל הנוגע להבנת העלות הממשית וההשפעה הנלווית על המודל העסקי.

סיכום

תוכנית החלל החדש מעוררת התלהבות רבה בענף החלל. חברות חדשות נכנסות לענף וחברות ותיקות מתאימות את עצמן. מודלים עסקיים חדשים לחלוטין הולכים ומתפתחים, ומציבים אתגרים בפני האסטרטגיות והתהליכים הקיימים של התכנון והבדיקה. למרבה המזל, כיום עומדות לרשותנו מספר גישות שיכולות לסייע בהתמודדות עם אתגרים אלה;

עם זאת, המשימה של הבטחת איכות המוצר תוך הגדלה דרמטית של היקפי ייצור והפחתת עלויות ממשיכה להיות מורכבת. כדי שניתן יהיה לממש את הפוטנציאל של החלל החדש במלואו, חיוני להגיע לכדי איזון ממשי בין ענפי האלקטרוניקה המסחרית והחלל המסורתי ולשלבם עם גילויים חדשים לחלוטין. בדומה לכך, מימוש הפוטנציאל של המודלים העסקיים של החלל החדש במלואו מצריך שילוב המיטב מתחומי הבדיקה והתכנון האלקטרוני של יישומים מסחריים ויישומי החלל.

מאת גרג פיטרס, Keysight Technologies, Inc