基于知識的裝備通用質量特性協同工作平臺設計

/中國運載火箭技術研究院戰術武器事業部

在2014年頒布的裝備通用質量特性管理工作規定中，通用質量特性主要是指可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性和環境適應性等，簡稱“六性”。“六性”是影響裝備作戰效能及壽命周期費用的重要因素，國內外實踐經驗均表明其在現代質量觀中具有戰略性、全局性和基礎性的地位和作用。隨著高新技術的引入，新型武器裝備的功能集成化程度越來越高，實戰任務剖面和使用環境條件日益復雜，使得“六性”工作面臨嚴峻的挑戰。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督與控制。

近年來，國內武器裝備研制單位逐漸認識到“六性”工作的重要性，開始注重其專業建設，成立專業組織機構，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，取得了一定的成效，但在各項工作的協同性、數據的一致性、流程的規范性等方面尚存在一定的不足，主要體現在以下幾個方面：

一是“六性”協同設計能力有待提升。“六性”要求從本質上是互相滲透、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、交聯關系復雜的現實需求。特別是隨著高新技術的引入，新型裝備的功能集成化程度越來越高，任務剖面和使用環境條件日益復雜，這使得與性能獨立或串行的傳統“六性”設計、分析與評價方法難以滿足要求。

二是“六性”數據積累利用機制尚不健全。“六性”設計分析能力的提升離不開知識及產品數據的積累，包括設計準則、設計分析方法、失效率數據、故障模式數據、試驗數據以及使用階段相關數據等。目前，在“六性”數據的收集和管理方面，還沒有形成完善的機制及相關工具，不利于能力的提升及人才的培養。

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

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

一、建設思路

裝備通用質量特性工作具有協同、數據量大以及對基礎數據依賴大等特點，借鑒成熟的產品集成開發平臺的建設經驗，裝備通用質量特性協同工作平臺建設的指導思想包括以下幾個方面：

一是嚴格執行“六性”標準。通用質量特性協同工作平臺的開發應以裝備可靠性工作通用要求等“六性”相關標準規范為依據，工作內容、方法及各項要求應符合標準要求，對標執行。

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

三是具備方便的協同機制。應建立跨單位、跨部門及跨專業的“六性”協同工作數字化集成環境，支持多方協同開展工作，實現設計分析數據的自動傳遞以及知識共享，確保各項工作的數據一致性。

四是支持高效的數據共享。“六性”相關設計分析工具之間能夠互相調用產生的各類數據，同時建設各類基礎數據庫和知識庫，相關設計分析工具能夠與數據庫中的數據進行自動匹配。

五是符合保密管理要求。通用質量特性協同平臺為涉密信息系統，其建設應符合國家及各單位的相關保密要求，滿足涉密信息系統分級保護測評相關要求。

二、建設內容

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

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

通用質量特性協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。包括協同工作平臺運行所需的計算機終端、服務器、數據存儲設備及網絡設施等硬件設施。

知識層。包含提供“六性”設計分析基礎數據庫，元器件優選信息庫、進口元器件風險預警信息庫、國外導彈與運載火箭“六性”基礎數據庫和元器件的加速、自然貯存信息庫、標準件信息庫、機械結構件信息庫及機電產品信息庫定制服務。提供可靠性預計參數庫，包括電子元器件可靠性預計參數、組件失效率數據和機電產品失效率數據。提供降額參數庫，根據型號要求提供國內外元器件降額設計所需的性能參數額定值、降額參考值等。提供“六性”設計準則庫，包含可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性及環境適應性設計準則。

圖1 裝備通用質量特性協同工作平臺構成

管理層。由項目管理、任務管理、數據管理、知識管理及基礎數據庫管理組成。作為“六性”管理主體的機關、專業支撐機構、型號項目負責人等通過該層次實現工作規劃、指標論證、任務安排、狀態控制、監督審核、數據集成、統計分析及輔助決策等目標。管理層軟件為系統提供統一的入口和集成界面，實現系統內設計分析軟件以及外部接口的集成。

三、接口方案

裝備通用質量特性協同工作平臺不是一個孤立的系統，必須與現有的設計分析工具、辦公自動化系統實現集成或開發相應接口，確保平臺的兼容性以及與現有信息化系統的有機融合，實現數據和知識的共享。主要集成及接口開發工作包括以下幾個方面。

一是與CA（身份認證）系統的接口。通用質量特性協同工作平臺用戶登錄需通過本單位CA系統認證，主要通過調用本單位現有的CA認證系統接口，實現CA USBKEY登錄認證。

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

三是與計劃管理系統的接口。能夠實現通用質量特性協同工作平臺中的工作項目與本單位計劃綜合管理系統的任務進行關聯，實現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設計分析軟件工具的數據接口集成，支持導入產品結構樹及“六性”設計分析所需的工程文件。

五是與其它“六性”相關設計分析工具的接口。能夠兼容常用“六性”設計分析工具產生的工程文件或數據；對于還沒建設“六性”相關設計分析工具的相關單位，提供相應的數據采集工具或采集模板，通過接口能夠自動導入相關的數據并生成相應的工程文件。

四、部署及應用方案

裝備通用質量特性協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）混合架構模式，其中工具軟件主要為C/S架構，知識管理、人員管理及數據管理等為B/S架構。用戶主要通過操作瀏覽器，以網頁的形式訪問平臺的管理部分，涉及復雜建模、大量數據分析評估的工作項目主要以客戶端方式實現。

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，其他組網方案設計和要求，與前面兩種一致。

局域網內相關單位經授權后（各工具采用浮動式使用許可授權的模式，同時在線使用相應模塊的人員不能超過使用許可數；平臺管理模塊不設使用許可限制）均可以通過局域網訪問、使用平臺的相關功能，各相關單位之間可以基于平臺協同開展“六性”相關設計分析及管理工作。

圖2 通用質量特性協同工作平臺部署方案

協作配套單位可以安裝與通用質量特性協同工作平臺相匹配的單機版設計分析工具，通過工程文件實現數據傳遞，也可以采取通用質量特性設計分析數據采集工具實現數據的采集并導入通用質量特性協同工作平臺。

五、平臺安全性設計

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

1.三員角色管理

根據“最小特權”原則，系統設立系統管理員、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。3個系統角色的具體工作有以下幾個方面：

一是系統管理員負責系統的安裝、管理和日常維護，如安裝軟件、增添用戶帳號、數據備份及系統設置等。

二是安全保密員負責安全屬性的設定與管理，以及系統日志的審查分析。

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

2.權限管理

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

對象級權限管理功能。在建立角色與被操作對象的公共權限的基礎上，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限的功能，實現對象級的操作權限管理。

3.安全審計日志管理

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

4.審計工具

審計管理員主要配置、查看審計日志，能夠對審計日志記錄進行高級檢索和分析。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，并對查詢結果進行定位與排序。

二是審計記錄導出?？梢詫徲嬘涗浖安樵兘Y果導出并進行打印。

筆者在分析了當前裝備通用質量特性工作現狀及需求的基礎上，從建設思路、建設內容、接口方案、部署方案及安全設計等角度系統闡述了基于知識的裝備通用質量特性協同工作平臺的整體建設方案。通過建設并推廣應用通用質量特性協同工作平臺，可進一步規范裝備通用質量特性工作，豐富工作手段，不斷積累工程數據，完善通用質量特性知識儲備，從而為裝備通用質量特性水平的持續改進提升提供有力的保證▲