基于知識的裝備通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺設(shè)計

/中國運載火箭技術(shù)研究院戰(zhàn)術(shù)武器事業(yè)部

在2014年頒布的裝備通用質(zhì)量特性管理工作規(guī)定中，通用質(zhì)量特性主要是指可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性和環(huán)境適應性等，簡稱“六性”?！傲浴笔怯绊懷b備作戰(zhàn)效能及壽命周期費用的重要因素，國內(nèi)外實踐經(jīng)驗均表明其在現(xiàn)代質(zhì)量觀中具有戰(zhàn)略性、全局性和基礎(chǔ)性的地位和作用。隨著高新技術(shù)的引入，新型武器裝備的功能集成化程度越來越高，實戰(zhàn)任務剖面和使用環(huán)境條件日益復雜，使得“六性”工作面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。同時，軍方對裝備的“六性”提出了許多全新的要求，逐漸將其上升到與性能同一高度層次，對“六性”工作高度重視，不僅要在定型時對裝備“六性”進行考核，同時要求在整個研制階段全程參與工作的監(jiān)督與控制。

近年來，國內(nèi)武器裝備研制單位逐漸認識到“六性”工作的重要性，開始注重其專業(yè)建設(shè)，成立專業(yè)組織機構(gòu)，在裝備研制過程中大力推動工作的開展，積極引入“六性”新技術(shù)，取得了一定的成效，但在各項工作的協(xié)同性、數(shù)據(jù)的一致性、流程的規(guī)范性等方面尚存在一定的不足，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

一是“六性”協(xié)同設(shè)計能力有待提升?！傲浴币髲谋举|(zhì)上是互相滲透、互相影響的，并對裝備的壽命周期費用有著重大影響，單純依靠單項技術(shù)的分散應用已不適應當前裝備研制進度緊、指標要求高、交聯(lián)關(guān)系復雜的現(xiàn)實需求。特別是隨著高新技術(shù)的引入，新型裝備的功能集成化程度越來越高，任務剖面和使用環(huán)境條件日益復雜，這使得與性能獨立或串行的傳統(tǒng)“六性”設(shè)計、分析與評價方法難以滿足要求。

二是“六性”數(shù)據(jù)積累利用機制尚不健全。“六性”設(shè)計分析能力的提升離不開知識及產(chǎn)品數(shù)據(jù)的積累，包括設(shè)計準則、設(shè)計分析方法、失效率數(shù)據(jù)、故障模式數(shù)據(jù)、試驗數(shù)據(jù)以及使用階段相關(guān)數(shù)據(jù)等。目前，在“六性”數(shù)據(jù)的收集和管理方面，還沒有形成完善的機制及相關(guān)工具，不利于能力的提升及人才的培養(yǎng)。

三是“六性”工作流程管理有待規(guī)范。當前，型號“六性”工作滯后的現(xiàn)象比較普遍，其管理主要體現(xiàn)在制定工作計劃以及型號研制重要節(jié)點的審查或評審，對于在產(chǎn)品研制的同時是否同步開展了“六性”設(shè)計分析缺乏有效的過程監(jiān)控，大部分單位只有在審查前才補充相關(guān)報告，“六性”工作開展不夠理想。

建立一體化的裝備通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺，轉(zhuǎn)變目前“六性”工作的模式和管理機制，完善設(shè)計分析工具，實現(xiàn)知識共享，是新時期裝備研制的迫切需求。

一、建設(shè)思路

裝備通用質(zhì)量特性工作具有協(xié)同、數(shù)據(jù)量大以及對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依賴大等特點，借鑒成熟的產(chǎn)品集成開發(fā)平臺的建設(shè)經(jīng)驗，裝備通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺建設(shè)的指導思想包括以下幾個方面：

一是嚴格執(zhí)行“六性”標準。通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺的開發(fā)應以裝備可靠性工作通用要求等“六性”相關(guān)標準規(guī)范為依據(jù)，工作內(nèi)容、方法及各項要求應符合標準要求，對標執(zhí)行。

二是具有較好的可擴展性。通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺應便于后續(xù)的升級和擴展，隨著“六性”技術(shù)的不斷發(fā)展和“六性”知識的積累，逐步完善、更新平臺的模型、方法，研發(fā)更加高效的設(shè)計分析工具。

三是具備方便的協(xié)同機制。應建立跨單位、跨部門及跨專業(yè)的“六性”協(xié)同工作數(shù)字化集成環(huán)境，支持多方協(xié)同開展工作，實現(xiàn)設(shè)計分析數(shù)據(jù)的自動傳遞以及知識共享，確保各項工作的數(shù)據(jù)一致性。

四是支持高效的數(shù)據(jù)共享?！傲浴毕嚓P(guān)設(shè)計分析工具之間能夠互相調(diào)用產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，同時建設(shè)各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和知識庫，相關(guān)設(shè)計分析工具能夠與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行自動匹配。

五是符合保密管理要求。通用質(zhì)量特性協(xié)同平臺為涉密信息系統(tǒng)，其建設(shè)應符合國家及各單位的相關(guān)保密要求，滿足涉密信息系統(tǒng)分級保護測評相關(guān)要求。

二、建設(shè)內(nèi)容

通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺采用“平臺框架+工具集”的建設(shè)方案，各工具集能夠獨立完成相應的功能，同時可借助協(xié)同工作平臺框架實現(xiàn)各工具集之間的數(shù)據(jù)傳遞，實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計分析及工作管控。平臺建設(shè)采用開放式架構(gòu)，具有較好的可擴展性。隨著“六性”技術(shù)的不斷發(fā)展以及新型設(shè)計分析工具的開發(fā)，可基于平臺框架補充和完善現(xiàn)有工具，不斷完善平臺功能。

通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺主要由服務器、計算機終端以及相關(guān)軟件組成，其中軟件工具包括協(xié)同工作平臺框架、知識及數(shù)據(jù)庫管理工具、設(shè)計過程控制和管理工具、要求仿真論證工具、設(shè)計分析工具、要求驗證與評價工具、設(shè)計準則制定與符合性檢查工具。平臺整體構(gòu)成如圖1所示。

通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺總體功能框架分硬件層、知識層、管理層、工具層4個層次。各層的功能如下：

硬件層。包括協(xié)同工作平臺運行所需的計算機終端、服務器、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備及網(wǎng)絡設(shè)施等硬件設(shè)施。

知識層。包含提供“六性”設(shè)計分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，元器件優(yōu)選信息庫、進口元器件風險預警信息庫、國外導彈與運載火箭“六性”基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和元器件的加速、自然貯存信息庫、標準件信息庫、機械結(jié)構(gòu)件信息庫及機電產(chǎn)品信息庫定制服務。提供可靠性預計參數(shù)庫，包括電子元器件可靠性預計參數(shù)、組件失效率數(shù)據(jù)和機電產(chǎn)品失效率數(shù)據(jù)。提供降額參數(shù)庫，根據(jù)型號要求提供國內(nèi)外元器件降額設(shè)計所需的性能參數(shù)額定值、降額參考值等。提供“六性”設(shè)計準則庫，包含可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性及環(huán)境適應性設(shè)計準則。

圖1 裝備通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺構(gòu)成

管理層。由項目管理、任務管理、數(shù)據(jù)管理、知識管理及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理組成。作為“六性”管理主體的機關(guān)、專業(yè)支撐機構(gòu)、型號項目負責人等通過該層次實現(xiàn)工作規(guī)劃、指標論證、任務安排、狀態(tài)控制、監(jiān)督審核、數(shù)據(jù)集成、統(tǒng)計分析及輔助決策等目標。管理層軟件為系統(tǒng)提供統(tǒng)一的入口和集成界面，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計分析軟件以及外部接口的集成。

三、接口方案

裝備通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺不是一個孤立的系統(tǒng)，必須與現(xiàn)有的設(shè)計分析工具、辦公自動化系統(tǒng)實現(xiàn)集成或開發(fā)相應接口，確保平臺的兼容性以及與現(xiàn)有信息化系統(tǒng)的有機融合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和知識的共享。主要集成及接口開發(fā)工作包括以下幾個方面。

一是與CA（身份認證）系統(tǒng)的接口。通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺用戶登錄需通過本單位CA系統(tǒng)認證，主要通過調(diào)用本單位現(xiàn)有的CA認證系統(tǒng)接口，實現(xiàn)CA USBKEY登錄認證。

二是與安全郵件系統(tǒng)的接口。通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺產(chǎn)生的各類任務推送、任務時間節(jié)點提醒等消息，可以通過與本單位安全郵件系統(tǒng)的接口以郵件的方式告知任務相關(guān)人員。

三是與計劃管理系統(tǒng)的接口。能夠?qū)崿F(xiàn)通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺中的工作項目與本單位計劃綜合管理系統(tǒng)的任務進行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)報告的上傳及歸檔管理。

四是與EDA/CAD軟件的接口。能夠與主流的商用EDA軟件以及CAD設(shè)計分析軟件工具的數(shù)據(jù)接口集成，支持導入產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹及“六性”設(shè)計分析所需的工程文件。

五是與其它“六性”相關(guān)設(shè)計分析工具的接口。能夠兼容常用“六性”設(shè)計分析工具產(chǎn)生的工程文件或數(shù)據(jù)；對于還沒建設(shè)“六性”相關(guān)設(shè)計分析工具的相關(guān)單位，提供相應的數(shù)據(jù)采集工具或采集模板，通過接口能夠自動導入相關(guān)的數(shù)據(jù)并生成相應的工程文件。

四、部署及應用方案

裝備通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺的部署方案，如圖2所示。采用C/S（客戶端/服務器）和B/S（瀏覽器/服務器）混合架構(gòu)模式，其中工具軟件主要為C/S架構(gòu)，知識管理、人員管理及數(shù)據(jù)管理等為B/S架構(gòu)。用戶主要通過操作瀏覽器，以網(wǎng)頁的形式訪問平臺的管理部分，涉及復雜建模、大量數(shù)據(jù)分析評估的工作項目主要以客戶端方式實現(xiàn)。

3.2.3 非虛擬化場景(硬件解決方案)。虛擬化部分采用虛擬接入交換機作為SDN接入，非虛擬化部分采用硬件接入交換機作為SDN接入，其他組網(wǎng)方案設(shè)計和要求，與前面兩種一致。

局域網(wǎng)內(nèi)相關(guān)單位經(jīng)授權(quán)后（各工具采用浮動式使用許可授權(quán)的模式，同時在線使用相應模塊的人員不能超過使用許可數(shù)；平臺管理模塊不設(shè)使用許可限制）均可以通過局域網(wǎng)訪問、使用平臺的相關(guān)功能，各相關(guān)單位之間可以基于平臺協(xié)同開展“六性”相關(guān)設(shè)計分析及管理工作。

圖2 通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺部署方案

協(xié)作配套單位可以安裝與通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺相匹配的單機版設(shè)計分析工具，通過工程文件實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，也可以采取通用質(zhì)量特性設(shè)計分析數(shù)據(jù)采集工具實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集并導入通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺。

五、平臺安全性設(shè)計

平臺應具備良好的安全可靠性及運行穩(wěn)定性，具有三權(quán)分立、安全審計等功能，符合軍工單位的涉密系統(tǒng)分級保護要求，以確保信息安全。

1.三員角色管理

根據(jù)“最小特權(quán)”原則，系統(tǒng)設(shè)立系統(tǒng)管理員、安全保密員、審計管理員3個角色，3個角色互相制約，并賦予相應特權(quán)。3個系統(tǒng)角色的具體工作有以下幾個方面：

一是系統(tǒng)管理員負責系統(tǒng)的安裝、管理和日常維護，如安裝軟件、增添用戶帳號、數(shù)據(jù)備份及系統(tǒng)設(shè)置等。

二是安全保密員負責安全屬性的設(shè)定與管理，以及系統(tǒng)日志的審查分析。

三是審計管理員負責配置系統(tǒng)上的審計行為，對系統(tǒng)管理員、安全保密員的操作行為進行審計和監(jiān)督檢查。

2.權(quán)限管理

角色權(quán)限管理功能。能夠靈活地為各級人員賦予權(quán)限，覆蓋多層次權(quán)限管理，以人員、角色、權(quán)限等幾個級別來實現(xiàn)權(quán)限管理。角色和權(quán)限是多對多的關(guān)系，一個角色是一組權(quán)限的命名集合，而一個權(quán)限也可分配到多個角色上。人員和角色也是多對多的關(guān)系，一個角色可以分配給多個人員，而對系統(tǒng)中的各級人員可以賦予多個角色，實現(xiàn)多層次的權(quán)限管理。

對象級權(quán)限管理功能。在建立角色與被操作對象的公共權(quán)限的基礎(chǔ)上，還要具有對同類型的不同操作對象，分別指定不同的操作人員和權(quán)限的功能，實現(xiàn)對象級的操作權(quán)限管理。

3.安全審計日志管理

對系統(tǒng)中各類日志進行管理，并對日志進行分類與列表顯示，便于系統(tǒng)中三權(quán)角色進行日志管理。

4.審計工具

審計管理員主要配置、查看審計日志，能夠?qū)徲嬋罩居涗涍M行高級檢索和分析。主要功能有以下2個方面：

一是審計記錄檢索功能。進行審計查詢，并對查詢結(jié)果進行定位與排序。

二是審計記錄導出。可以將審計記錄及查詢結(jié)果導出并進行打印。

筆者在分析了當前裝備通用質(zhì)量特性工作現(xiàn)狀及需求的基礎(chǔ)上，從建設(shè)思路、建設(shè)內(nèi)容、接口方案、部署方案及安全設(shè)計等角度系統(tǒng)闡述了基于知識的裝備通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺的整體建設(shè)方案。通過建設(shè)并推廣應用通用質(zhì)量特性協(xié)同工作平臺，可進一步規(guī)范裝備通用質(zhì)量特性工作，豐富工作手段，不斷積累工程數(shù)據(jù)，完善通用質(zhì)量特性知識儲備，從而為裝備通用質(zhì)量特性水平的持續(xù)改進提升提供有力的保證▲