綜合保障信息平臺在裝備全生命周期管理中的應用

◎北京宇航系統工程研究所 謝汶姝 唐雷 馬驥 杜浩

首都航天機械公司 劉凌云

綜合保障信息平臺在裝備全生命周期管理中的應用

◎北京宇航系統工程研究所 謝汶姝 唐雷 馬驥 杜浩

首都航天機械公司 劉凌云

裝備全生命周期綜合保障信息管理是從裝備研制、試驗、交付到使用、退役全過程的使用與保障信息管理，基于裝備的研制與使用構建了綜合保障信息平臺，并開展了全生命周期綜合保障信息管理應用實踐，對于提高裝備保障效率、提升裝備綜合保障信息的利用效率有重要意義。

隨著復雜裝備數量的增加與使用需求的提升，裝備的綜合保障工作已不僅是售后 “保障好”的問題，而是從論證、研制、生產、交付到退役全生命周期的“好保障”問題。為使售后服務工作有抓手，使裝備研制改進有依據，必須提升裝備整體的綜合保障水平和研制部門的服務保障能力。全生命周期綜合保障信息管理是利用信息化的技術手段，對產品的設計研制與售后使用維護過程進行全生命周期的監管，全面提升保障效率，以滿足裝備精確保障的需求。

北京宇航系統工程研究所通過在裝備研制與批生產階段監管技術狀態、試驗信息，在批生產中控制產品質量信息并在交付后管理產品測試、使用、維護信息的模式，對技術狀態信息與產品信息進行細化分類，運用質量分析方法對各類信息進行管理，開展了全生命周期綜合保障信息管理的模式、方法與技術研究，并形成了綜合保障信息管理與應用平臺。

一、總體思路

全生命周期綜合保障信息管理用于對從方案論證、工程研制、批生產交付、服役使用、維護維修到退役的全生命周期內各類信息進行管理。按照產品信息的對象屬性可分為技術狀態信息與產品信息，技術狀態信息主要用于研制到批生產階段，而產品信息包含研制階段歷次大型試驗的產品狀態信息、交付時的產品狀態信息與交付后產品的履歷信息、維護信息等。

通過信息化的方式，使用專用的設計技術狀態與產品質量分析方法對批生產產品的技術狀態及各發產品質量信息監督管理，對批次間的技術狀態變化實現自動判別對比和風險分析，使設計、生產部門以及相關用戶能全面掌握裝備技術狀態變化與產品的質量信息情況，使狀態變化及風險直觀、可控，狀態檢查確認過程更便捷，實現對產品全生命周期的全過程控制。

二、平臺功能及特點

1.主要功能

全生命周期綜合保障信息管理涵蓋從武器系統到單機的基線管理與查詢、變化管理與比對、產品數據包絡分析、技術狀態變化風險分析、產品配套資料與試驗數據管理，以及系統維護功能。

綜合保障信息管理平臺系統具備三大主要功能：

一是技術狀態變化監管功能。集中管理研制階段與定型交付中裝備的技術狀態信息，可以按照產品層次結構樹或批次對產品的設計技術狀態信息、工藝技術狀態信息進行管理，實現從武器系統到單機產品技術狀態管理與查詢，并對技術狀態變化進行風險警示，以減少技術狀態變化帶來的風險。

二是質量信息管理功能。管理產品各系統、單機、部組件的技術狀態信息，以及各批次產品信息的查詢功能，同時可以對各批次產品的參數進行包絡線分析及偏離、超差分析，此外還具備對各次飛行試驗信息的查詢功能。

三是售后保障信息管理功能。售后保障信息以售后保障管理信息為基礎，包括備品備件、校驗檢定信息等，主要用于對售后使用階段裝備的健康狀態、校驗檢定活動、備品備件的使用情況進行監控，以使研制單位可以持續掌握產品狀態。

2.平臺特點

一是產品信息高度集成。利用信息化手段，形成產品技術狀態和產品質量信息的監管平臺，把傳統的技術狀態統計報告和零散的產品信息形成數據庫集中進行管理，便于查詢、比較和分析。

二是技術狀態全過程控制。以往的產品技術狀態報告針對的是一個批次，而且這個技術狀態是一個起始狀態。當交付以后的產品由于落實歸零措施、返修等原因導致技術狀態變化后，并沒有手段快速查詢到產品技術狀態變化，不便于管理與控制。該系統將產品交付后的所有履歷信息納入平臺，通過定期同步全系統信息實現對產品質量信息的全過程控制，確保產品狀態受控。

三是技術狀態變化自動比較與風險分析。以往進行技術狀態統計時，均采用各單位上報技術狀態項目，由總體設計部匯總并進行變化影響分析。這種模式可能會由于個人的認知水平所限，導致某些技術狀態變化沒有識別出來，形成潛在風險。全生命周期信息管理平臺自下而上分為4個層次，分別為數據層、數據支撐層、應用功能層和表現層，如圖1所示。

圖1 綜合保障信息管理平臺框架圖

表現層：系統表現層以優化的界面設計將用戶關注信息前移，簡化用戶操作；同時增加word、Excel等常見文件自動導入功能，簡化信息錄入，充分提升系統的易用性。

應用功能層：系統以模塊化的方式實現應用功能層，實現了從武器系統到單機的基線管理與查詢、變化管理與比對、產品數據包絡分析、技術狀態變化風險分析、質量技術狀態信息查詢、產品配套資料與試驗數據管理、技術培訓以及系統維護等功能。

數據支撐層：作為系統的中間層為系統提供了統一的數據訪問方法和外部接口，確保了系統的安全性和可靠性。

數據層：通過對各型號、各系統配套產品技術狀態的梳理，根據共性需求建立了型號、系統、更改類別等通用數據字典表，并對數據庫進行通用化設計，從根本上確保了系統的通用性。

通過對全生命周期綜合保障信息進行管理，將產品技術指標要求和產品性能指標的實現情況集中管理；通過系統自動識別、統計技術狀態的變化情況，對存在的技術風險進行提示與風險分析。

三、平臺的應用

1.功能應用

全生命周期綜合保障信息管理系統采用軟硬件結合的技術手段，實現從研制到交付使用綜合保障信息的管理。

一是技術狀態變化監管。

技術狀態變化查詢：對技術狀態變化自動比對、提示，對有技術狀態變化項目的具體更改內容進行顯示。顯示內容包括更改原因、更改影響分析、試驗驗證情況、更改落實情況、批準人、更改類別、更改證明等。

風險分析：技術狀態變化可能給產品性能與飛行試驗帶來風險，所以對有狀態變化的項目進行突出提示與自動風險識別、分析。系統可結合參數性能中的“參數影響分析”信息進行自動風險辨識，并可以查看預先關聯的風險分析報告。

二是質量信息管理。

質量信息查詢：具備對各批次、各發產品的分系統、單機產品信息的查詢功能。單機產品信息包括產品代號、生產單位、設計單位、主管單位等。產品信息可以與產品的技術狀態信息關聯，使用戶可以了解當批產品的設計技術狀態與產品的實物狀態信息。

產品參數包絡分析：產品的性能、材料、工藝等參數存在批次性的波動，將以往批次產品參數形成包絡，將當批某產品的參數與此包絡進行比對，對超包絡參數進行突出提示，并對超包絡參數進行統計。

風險分析：產品參數超包絡、超差可能給產品性能與飛行試驗帶來風險，所以對超包絡、超差參數進行突出提示與自動風險辨識，并可以查看預先關聯的風險分析報告。

質量問題信息管理：對在裝備服役期間發生的質量問題、維修過程、處理結果以及備件使用情況進行記錄。質量問題能夠按照產品、批次與發次查詢，按系統、批次統計，并能夠自動生成質量問題報告。

三是售后保障信息管理。

備品備件信息管理：采用編碼與標簽管理的方式，對備品備件的使用情況進行動態管理。管理內容包括備品備件總量、剩余量與使用記錄日志。對備品備件的使用情況、使用頻度進行統計，對備品備件庫存量低告警提示。

單機級備品備件按照單件管理，使用時對產品包裝箱上的條碼標簽、RFID或產品上的條碼標簽進行信息采集，在系統中進行使用選項確認，填寫使用日志；零件等備品備件，如螺栓、墊圈等，按照產品簇管理，使用時對產品包裝箱上的條碼標簽或RFID進行信息采集，在系統中進行使用選項確認，填寫使用日志。

校驗檢定信息管理：記錄年度、發次的校驗檢定工作過程、校驗檢定結果，并對校驗檢定工作進行統計，對接近有效期的校驗檢定設備進行告警提示。

2.風險管理方法應用

一是狀態變化風險分析。

在質量管理信息系統中，通過使用基于基線的狀態變化與自動FMEA、風險等級分析方法結合，實現自動技術狀態變化風險控制，分析過程如圖2所示。

圖2 自動技術狀態變化風險分析過程

建立自動分析基線，確定分析基準，開展技術狀態變化分析。對發現的技術狀態變化項，通過自動FMEA分析法對其危害、影響進行權衡分析；通過風險等級影響分析法，對低風險項目進行篩選；引入風險評價模型，就技術狀態變化對多系統產生的影響進行綜合分析，最終得到綜合的技術狀態變化風險分析結果。

分析過程中，產品的技術狀態按照功能/性能特性、物理特性、原材料、生產廠、技術條件等進行分類。技術狀態變化的控制內容包括更改原因、更改影響分析、試驗驗證情況、更改落實情況、更改類別等。通過自動技術狀態風險分析，篩選出需要引起特別重視的技術狀態變化風險以及風險可能導致的危害；對低風險項目進行過濾處理，降低了大量信息帶來的風險控制線索過多的問題。

二是參數指標質量風險分析。

在質量管理信息系統中，對產品參數指標的控制包括對產品實測參數的合格與否，超差、偏離情況進行統計與分析。分析過程中除使用設計指標作為判據外，對于小子樣參數產品，成功數據包絡線分析法與參數離散分析法是比較有效的分析方法。

由于產品的性能、材料、工藝等參數存在批次性的波動，在產品參數包絡分析中，將以往批次產品參數形成數據包絡范圍，將某發產品的參數與此包絡進行比對，對超包絡參數進行突出提示，并對超包絡參數進行統計。參數的設計指標值與實測參數形成的包絡范圍有4類對應關系（見圖3）。

圖3 包絡與超差關系圖

理論上，包絡合格參數為理想的參數，但超包絡或超差參數未必是不合理參數。由于小子樣產品在設計研制過程中生產試驗子樣小，所以設計指標很可能不是最合理的指標要求。因此，包絡/超差區域和超包絡/合格區域為更應該關注的區域。質量管理信息系統自動記錄上述4類參數，并進行自動統計，形成圍繞設計值與包絡線的統計分析結果，給出參數合格判據與異常提示。

通過參數包絡與離散分析法，可以深化對設計指標的合理性分析，在積累一定數據量后可以采用大數據分析與數據挖掘方法修正設計指標值。

三是關鍵特性風險分析。

由于各類產品包含大量的設計參數，系統級的參數數量更是海量級別，在風險控制中如果對海量數據進行全面管理，工作量將非常大，也不能準確把握關鍵數據信息。因此，在質量管理信息系統中，采用控制產品關鍵特性參數的方法控制產品質量。

產品關鍵特性包括單點失效產品的關鍵特性、關重件主要性能參數以及強制檢驗點參數等。按照關鍵特性確定準則，采用硬件法、自動FMEA分析法，結合設計裕度及系統功能邏輯進行分析，確定關鍵特性，并按照風險嚴重程度對產品的關鍵特性分級管理。此外，明確關鍵特性風險影響，縮小了系統故障與處置措施的范圍，使系統開發更具實現性。

通過全生命周期綜合保障信息管理，形成了對裝備全生命周期技術狀態與產品信息的系統管理方法，改變了傳統的技術狀態與風險靠人識別、靠人管理的不確定性和不統一性，改變了產品“兩書”紙質管理、信息反饋難的問題。綜合保障信息平臺也是航天質量管理方法在信息化管理中的應用，是將總體設計分析、過程質量控制與風險分析方法形成數學模型，應用軟件化實現的方式對產品進行質量風險控制，在航天產品科研生產中有很強的實用性，是將智力成果轉化形成產品的一個有益應用。同時，通過系統的應用，積累了產品數據信息，不斷完善參數包絡范圍，為后續設計改進提供了依據。全生命周期綜合保障信息管理的理論與技術具有通用性，可以向其它軍工領域及產品信息管理行業轉化應用。