基于精益協(xié)同思想的航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺

王建軍, 向永清, 趙 寧

(北京空間飛行器總體設(shè)計部, 北京 100094)

0 引 言

以載人航天、月球探測、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、高分辨率對地觀測系統(tǒng)等為代表的我國航天事業(yè)取得了巨大的成就,其成功的基石是航天器系統(tǒng)工程,航天器系統(tǒng)工程研制管理作為航天器系統(tǒng)工程的重要組成部分,對航天器型號任務(wù)的順利完成起決定性作用[1]。

當前面臨以空間基礎(chǔ)設(shè)施、深空探測和空間實驗室等為代表的國家重大航天工程責任重、多型號并舉任務(wù)重、型號質(zhì)量要求高、研制周期縮短等形勢;為提升精細化管理水平,保證型號任務(wù)圓滿成功,近年來全面實施產(chǎn)品保證工作,大力建設(shè)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng);《中國制造2025》《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》和《2016中國的航天》白皮書都不同程度提出“質(zhì)量為先”,加快推進航天工業(yè)化與信息化的深度融合,實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)全要素的精益協(xié)同管理。這些因素使得航天器系統(tǒng)工程研制管理實踐方法需要進一步提高。

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、全面推動航天工業(yè)能力轉(zhuǎn)型升級形成歷史性交匯,蓬勃發(fā)展的航天事業(yè)應當抓住這一重大歷史機遇,從航天器系統(tǒng)工程研制管理特點和難點出發(fā)明確需求,借鑒當前先進的管理理念,建立適宜的航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺,將航天器系統(tǒng)工程研制管理理論、產(chǎn)品保證管理體系與信息化技術(shù)相結(jié)合,提升航天器系統(tǒng)工程研制管理的精益和協(xié)同能力。

1 航天器系統(tǒng)工程研制管理難點、現(xiàn)狀及需求

航天器系統(tǒng)工程具有高科技、多學科、高可靠性、高風險、周期長、規(guī)模大、系統(tǒng)性強、協(xié)作面廣等特性,導致了航天器系統(tǒng)工程研制管理難點以及當前存在的不足主要表現(xiàn)在3個方面[2]。

(1) 研制流程復雜,過程監(jiān)控難。航天器按照系統(tǒng)工程思想進行研制,工作流程環(huán)節(jié)多,多線并行,多流程綜合,局部流程迭代遞歸更增加了研制流程復雜性。而目前航天器研制還未能實現(xiàn)全流程精細化、數(shù)字化和集成化管理,缺乏引導和約束,不便于研制全過程監(jiān)控,協(xié)同工作機制不足。

(2) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜,研制信息量大。航天器系統(tǒng)工程自頂向下結(jié)構(gòu)分解,一直分解到可制造、購買或使用的底層產(chǎn)品;每個產(chǎn)品都要產(chǎn)生大量信息,航天器系統(tǒng)工程研制管理就是要圍繞著這些信息進行科學嚴密的評價和決策。而目前大量產(chǎn)品數(shù)據(jù)以靜態(tài)報告為主,基本上還是靠人工統(tǒng)計和跟蹤,缺乏數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和綜合利用,不便于研制全過程和全要素管理和監(jiān)控。

(3) 專業(yè)知識廣，質(zhì)量要求高。航天器研制涉及到機、電、熱、可靠性和總體等多種學科,專業(yè)知識面廣;“保成功”是航天器研制的重要目標。而目前產(chǎn)品研制伴隨的知識、工具、產(chǎn)品保證要求等沒有充分融入到研制工作中,更多依靠個人經(jīng)驗和產(chǎn)品保證人員的督促檢查,對研制工作的支撐作用不足,存在質(zhì)量隱患。

因此,如圖1所示,需要一個數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺,既可智能運行,又可人工干預,將流程、知識、產(chǎn)品保證要求、工具、研制信息等融為一體,實現(xiàn)跨組織、復雜過程、多人員、多學科知識、多種工具、精細產(chǎn)品保證要求、多源海量數(shù)據(jù)等要素的交融與精益協(xié)同,以及設(shè)計、試驗、生產(chǎn)、制造等整個系統(tǒng)工程研制全過程和全要素管理和監(jiān)控的智能化。

圖1 需求分析Fig.1 Analysis of requirements

2 航天器系統(tǒng)工程研制管理的精益協(xié)同思想

2.1 總體思想

系統(tǒng)工程實施過程就是識別并制定活動流程,然后在系統(tǒng)工程專業(yè)技術(shù)、標準規(guī)范及工具方法等要素的支持下,開展全壽命周期活動的過程,流程是系統(tǒng)工程體系的核心,要素是系統(tǒng)工程活動的重要支撐[3]。國際領(lǐng)先宇航公司在宇航系統(tǒng)研制中都制定并基于研制流程開展工作[4],為提高研制效率而加速業(yè)務(wù)流程并行能力建設(shè),如噴氣推進實驗室的產(chǎn)品設(shè)計中心、ESA的并行設(shè)計機構(gòu)以及波音公司的并行集成工程實驗室等。以德國“工業(yè)4.0”、美國國防部“數(shù)字設(shè)計與制造創(chuàng)新機構(gòu)”、GE公司“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”等為代表的智能制造動向在全球引起了巨大反響,并在宇航系統(tǒng)得以實踐,其核心是倡導利用先進信息系統(tǒng)引入增材制造、虛擬現(xiàn)實、信息物理等功能,實現(xiàn)產(chǎn)品需求、設(shè)計、物料配套和制造等全周期全要素的精益、協(xié)同和無縫連接[5]。當前，獲得各國青睞并在西門子、福特汽車等大型跨國企業(yè)和美國國家航空航天局(national aeronautics and space administration,NASA)、歐洲航天局(European space agency,ESA)等國外宇航系統(tǒng)研制中得到關(guān)注的基于模型定義(model based definition, MBD)的數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)的核心思想是融入了知識工程和產(chǎn)品標準規(guī)范等要素的、基于統(tǒng)一模型的業(yè)務(wù)過程驅(qū)動[6-8]。航空、航天、核和國防等工業(yè)領(lǐng)域需要覆蓋業(yè)務(wù)范圍的工作流管理系統(tǒng),以實現(xiàn)高度跨組織協(xié)同、精益的數(shù)字化流程、管理層和生產(chǎn)之間不斷增長的合作和可視性,從而提高溝通、效率、可量化、可視化以及員工積極性,減少錯誤,精簡流程,提供優(yōu)越的控制、可擴展性、靈活性、一體化和實時報告[9]。基于云技術(shù)的計算機輔助設(shè)計和制造使得協(xié)同設(shè)計過程更加精細便捷[10-11]。NASA通過“先進工程環(huán)境(advanced engineering environment,AEE)”項目實現(xiàn)各中心數(shù)據(jù)、工具和流程等的管理、集成和執(zhí)行,實現(xiàn)協(xié)同研制目的[12]。在我國,《精益研發(fā)2.0》總結(jié)了當前系統(tǒng)工程項目研制存在的問題,基于系統(tǒng)工程方法提出了將流程、知識、質(zhì)量相結(jié)合的精益協(xié)同研發(fā)管理模式,并在航空工業(yè)中進行了實踐和應用,取得了良好效果[13];為解決無人潛水器復雜系統(tǒng)工程研制管理難題采用了可視化流程協(xié)同設(shè)計平臺[14];海爾集團等企業(yè)智能制造示范表明,智能制造需要建設(shè)覆蓋企業(yè)全業(yè)務(wù)的流程體系,實現(xiàn)系統(tǒng)功能、資源要素、生命周期的互聯(lián)和信息的統(tǒng)一與融合[15]。

從上述可以看出,新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革就是要實現(xiàn)工業(yè)化與信息化的深度融合,加快科研手段數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化進程,實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)全要素的精益協(xié)同智能管理。航天器系統(tǒng)工程研制管理需要借鑒并應用國內(nèi)外先進的管理思想和信息技術(shù),建設(shè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的一體管控平臺,實現(xiàn)航天器研制全周期全要素的精益協(xié)同和智能管控。基于此,針對航天器系統(tǒng)工程研制管理需求,分析航天器系統(tǒng)工程研制過程和產(chǎn)品保證要求,制定融入產(chǎn)品保證工作的研制流程模型,實現(xiàn)航天器系統(tǒng)工程研制過程的精細化和規(guī)范化以及真正意義上的過程質(zhì)量管理;分析航天器系統(tǒng)工程研制管理要素,構(gòu)建研制工作包,實現(xiàn)各項研制要素的有機融合;分解航天器產(chǎn)品結(jié)構(gòu),構(gòu)建產(chǎn)品信息包,實現(xiàn)各級產(chǎn)品信息的綜合管理;充分利用信息化技術(shù),以研制流程為根本,以工作包為核心,以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為紐帶,將有關(guān)工作和信息充分融合和利用,提供一個集成的航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺,實現(xiàn)組織、過程、人才、知識、工具、產(chǎn)品保證要求、數(shù)據(jù)等要素的精益協(xié)同,實現(xiàn)覆蓋航天器研制全過程、全要素的智能管控。如圖2所示,系統(tǒng)分為3個維度:全生命周期是時間維,劃分為方案、初樣和正樣等研制階段;產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)維,劃分為系統(tǒng)、分系統(tǒng)和單機等層級;研制要素是要素維,包括過程、知識、產(chǎn)品保證、工具和信息等要素。

圖2 系統(tǒng)維度架構(gòu)Fig.2 Architecture of system dimension

2.2 研制流程

航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺提供研制流程范本,并實現(xiàn)研制流程編輯、生成、顯示、執(zhí)行監(jiān)控和范本生成等功能。研制流程創(chuàng)建完畢并啟動后,流程中的所有工作項目都處于并行運行狀態(tài),自動判斷是滿足運行條件,運行條件滿足后則處于運行狀態(tài),否則處于等待狀態(tài);某個工作項目完成并提交輸出物后自動處于完成狀態(tài),并自動啟動與其相關(guān)的下一個工作項目。整個系統(tǒng)處于自主智能運行狀態(tài),可全過程監(jiān)控,也可人為干預。通過智能化運行的研制流程實現(xiàn)跨組織、跨地域、跨學科的業(yè)務(wù)活動工作協(xié)同,保證流程控制一致,實現(xiàn)設(shè)計、試驗、生產(chǎn)、制造等研制全過程的精益協(xié)同。全面梳理航天器系統(tǒng)工程研制程序和方案論證、系統(tǒng)設(shè)計、驗證確認、生產(chǎn)制造、系統(tǒng)集成、測試和試驗等方面工作,分析研制過程中每項具體活動和關(guān)鍵活動以及知識、產(chǎn)品保證要求和工具,參考GB/T 29072-2012《航天器研制技術(shù)流程編寫規(guī)則》要求繪制研制流程,如圖3所示,并編寫工作項目說明(與工作包匹配),嚴格按照研制流程控制研制活動。流程的最小顆粒度定位于每一項研制活動,充分考慮并行流程。研制流程按照3個階段劃分為方案、初樣、正樣;結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)按照3個層次劃分為系統(tǒng)、分系統(tǒng)、單機層。每項研制活動可細化分解生成一級子流程、二級子流程等,并允許伴隨研制進展不斷完善。對于標準的流程模塊固化封裝形成標準模塊,便于反復調(diào)用;同時對其進行重組可以構(gòu)建新型的研制流程,實現(xiàn)工作的超柔性。

圖3 研制流程示意Fig.3 Develop flow instance

2.3 工作包

航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺對研制流程中的每個工作項目生成詳細工作包,并提供工作包范本,實現(xiàn)工作包編輯、分派、監(jiān)控等功能。采用云計算、大數(shù)據(jù)、集成封裝技術(shù)將航天器系統(tǒng)工程研制所需要的過程、知識、產(chǎn)品保證、工具等存儲、集成、共享、封裝起來,通過工作包實現(xiàn)關(guān)聯(lián)和調(diào)用,形成資源集中管理和分散應用的協(xié)同模式,解決全過程各要素之間的耦合交互與協(xié)同。航天器系統(tǒng)工程研制關(guān)鍵支撐要素包括:過程、知識、產(chǎn)品保證、工具、信息和人才等,其中過程將航天器系統(tǒng)工程的其他要素聯(lián)系在一起[16]。對航天器協(xié)同研制要素進行梳理,定義工作包模型如圖4所示。

其中,包括基本信息(含工作包編號、工作包名稱、產(chǎn)品、工作包狀態(tài)(未下發(fā)、分解中、進行中、完成等))、起止時間、工作內(nèi)容說明、責任部門/責任人、輸入、輸出、知識(含標準規(guī)范、經(jīng)驗指南、設(shè)計禁忌、通用產(chǎn)品模板、文件模板、工作演示向?qū)?、工具、產(chǎn)品保證(含任務(wù)確認檢查單)等。

圖4 工作包模型Fig.4 Model of working package

2.4 產(chǎn)品信息包

航天器系統(tǒng)工程研制管理是圍繞著信息進行科學嚴密的評價和決策的。航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺基于MBD技術(shù)實現(xiàn)多源海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一以及多領(lǐng)域多學科綜合優(yōu)化設(shè)計,通過信息物理系統(tǒng)(cyber-physical systems,CPS)感知、匯聚航天器系統(tǒng)工程研制產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù),提高不同維度空間和異步時間信息記錄的準確性、完整性和可追溯性,利用云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)進行數(shù)據(jù)處理、存儲、應用和挖掘,供研制者共享和協(xié)同使用、嚴密評價和科學決策,支持產(chǎn)品的不斷改進,實現(xiàn)感知與執(zhí)行的融合。航天器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為典型的樹狀結(jié)構(gòu),定義產(chǎn)品信息包如圖5所示,通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實現(xiàn)基本屬性信息、技術(shù)狀態(tài)信息、物資配套信息、計劃進度信息、產(chǎn)品保證信息等信息的綜合。

圖5 產(chǎn)品信息包Fig.5 Product information package

2.5 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺中,如圖6所示構(gòu)建研制流程、工作包、產(chǎn)品信息包、知識、工具、產(chǎn)品保證等實體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),圖中體現(xiàn)了實體之間1對1(1-1)、1對N(1-N)和N對1(N-1)的調(diào)用關(guān)系。

圖6 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Fig.6 Data structure

3 航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

借鑒其他行業(yè)已有信息系統(tǒng)[17-20],基于企業(yè)服務(wù)總線(enterprise service bus,ESB)構(gòu)建了航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺,其架構(gòu)如圖7所示。

航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺充分考慮運用已有信息化建設(shè)成果,實現(xiàn)無縫集成與功能整合,降低各系統(tǒng)之間的耦合度;具有高度的開放性和擴展性,方便新的信息系統(tǒng)的接入,也方便系統(tǒng)的升級和擴展;具有高度的靈活性,實現(xiàn)基礎(chǔ)功能模塊的有效編排與組合,以滿足新業(yè)務(wù)需求;具有高度的可靠性,既可智能運行,又可人工干預,以滿足航天器系統(tǒng)工程研制需求;既能共享資源和信息,又便于實時交流;能實現(xiàn)組織、人才、過程、知識、工具、數(shù)據(jù)等要素的精益協(xié)同。

航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺由基礎(chǔ)支撐層、資源層、服務(wù)層、ESB層、應用層等組成,其中基礎(chǔ)支撐層和現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)均屬于現(xiàn)有信息化建設(shè)成果,資源層中需要在原有信息化建設(shè)成果的基礎(chǔ)上增加研制流程庫、工作包庫和產(chǎn)品保證庫,服務(wù)層、ESB層及應用層均屬于新增。

(1) 資源層:該層屬于資源中心,實現(xiàn)復雜研制流程、精益工作包、多學科專家知識、精細的產(chǎn)品保證要求、多種工具集和產(chǎn)品數(shù)據(jù)等資源的存儲。

(2) 服務(wù)層:該層屬于服務(wù)中心,對資源層的資源進行添加、修改、刪除、查詢等操作,同時與現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行交互,為航天器系統(tǒng)工程研制管理提供各種基礎(chǔ)服務(wù)。

(3) ESB層:該層屬于中間件,是服務(wù)層和應用層的橋梁,為服務(wù)層提供服務(wù)注冊功能,為應用層提供服務(wù)管理、消息管理、通信、路由及安全控制等功能。通過ESB可以有效降低各系統(tǒng)之間的耦合、促進資源在各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的充分共享。

圖7 系統(tǒng)架構(gòu)Fig.7 Architecture of platform

(4) 應用層:該層提供航天器系統(tǒng)工程研制管理所需要的業(yè)務(wù)應用。通過研制流程管理實現(xiàn)研制流程編輯、生成、顯示、執(zhí)行監(jiān)控和范本生成等功能;通過研制信息管理與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)交互實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品信息導入、編輯、生成、維護、統(tǒng)計分析等功能;通過研制隊伍管理實現(xiàn)隊伍配置、角色定義、權(quán)限授予等功能;通過產(chǎn)品保證管理實現(xiàn)產(chǎn)品保證規(guī)劃、過程檢查、監(jiān)控和要求推送等功能;通過研制任務(wù)管理與項目管理系統(tǒng)交互實現(xiàn)任務(wù)提取、編輯、分派、監(jiān)控等功能;通過設(shè)計開發(fā)管理與設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)交互實現(xiàn)任務(wù)分解和執(zhí)行;通過知識管理與知識管理系統(tǒng)交互實現(xiàn)知識導航、推送、檢索等功能;另外還可以根據(jù)需要接入其他已有系統(tǒng)(如航天器裝配、集成、測試(assembly, integration, testing,AIT)系統(tǒng)),實現(xiàn)更多管理功能。

3.2 資源層實現(xiàn)

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建的資源層存儲了航天器系統(tǒng)工程研制產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù),與信息物理系統(tǒng)互聯(lián),實現(xiàn)分散多源海量數(shù)據(jù)的有效收集、組織、集成、統(tǒng)一與共享,是航天器系統(tǒng)工程研制與研制管理智能化的基礎(chǔ)。資源層結(jié)構(gòu)如圖8所示,主要由數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)航天器系統(tǒng)工程研制有關(guān)資源存儲及管理服務(wù),為了支持結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化等不同數(shù)據(jù)類型資源,綜合使用關(guān)系型和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。為了降低數(shù)據(jù)庫的訪問壓力,提高數(shù)據(jù)資源的訪問速度,在數(shù)據(jù)庫上設(shè)置了一個緩存層,Web服務(wù)將數(shù)據(jù)請求發(fā)送給緩存層,如數(shù)據(jù)在緩存層中則響應用戶的數(shù)據(jù)請求;否則緩存層向數(shù)據(jù)庫發(fā)送數(shù)據(jù)更新請求,數(shù)據(jù)庫查詢到相應數(shù)據(jù)后對緩存層中的數(shù)據(jù)資源進行更新,同時將查詢到的數(shù)據(jù)發(fā)送給Web服務(wù)[21]。

圖8 資源層結(jié)構(gòu)示意圖Fig.8 Architecture of source layer

3.3 服務(wù)層實現(xiàn)

服務(wù)層通過與資源層以及現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)交互,運用各種數(shù)據(jù)處理、分析和應用手段,打通復雜過程、多學科知識、多種工具、精細產(chǎn)品保證要求、多源海量數(shù)據(jù)等要素之間的通道,為應用層提供各要素相互交融與精益協(xié)同的智能化服務(wù),是航天器系統(tǒng)工程研制與研制管理智能化的核心所在。服務(wù)層由Web Service技術(shù)實現(xiàn)。Web Service是由統(tǒng)一資源標識符(uniform resource identifier,URI)來識別確定的一個服務(wù),其函數(shù)接口的定義、描述和發(fā)現(xiàn)都是由標準XML語言實現(xiàn),并且支持使用簡單對象訪問協(xié)議 (simple object access protocol,SOAP)消息、通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與其他服務(wù)以及上層應用系統(tǒng)進行交互,其組成結(jié)構(gòu)如圖9所示,由請求接收層、服務(wù)運行層和服務(wù)調(diào)用層相互配合完成[22]。

(1) 請求接收層:接收來自不同應用系統(tǒng)不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的服務(wù)請求,從中分離出SOAP消息,并按照服務(wù)運行層的要求進行轉(zhuǎn)換和封裝;

(2) 服務(wù)運行層:通過服務(wù)管理器查詢用戶請求的服務(wù)是否存在,若不存在則返回錯誤信息;否則將Web Service實現(xiàn)在內(nèi)存中映射成Web Service Object,完成SOAP報文解析,SOAP簽名驗證以及服務(wù)訪問控制;

(3) 服務(wù)調(diào)用層:通過統(tǒng)一服務(wù)調(diào)用接口,實現(xiàn)對不同Web Service的統(tǒng)一調(diào)用。

圖9 Web Service組成結(jié)構(gòu)圖Fig.9 Architecture of Web Service

3.4 ESB層實現(xiàn)

通過ESB層提供的統(tǒng)一接口實現(xiàn)航天器系統(tǒng)工程研制與研制管理網(wǎng)絡(luò)化,各用戶終端隨時方便接入,實現(xiàn)跨異地組織、跨業(yè)務(wù)部門、眾多分散人才、復雜過程的精益協(xié)同。ESB層的結(jié)構(gòu)示意如圖10所示。ESB是業(yè)務(wù)應用和Web服務(wù)之間的連接紐帶,為業(yè)務(wù)應用和Web服務(wù)之間提供消息通信、消息處理、消息路由、安全控制、服務(wù)注冊、服務(wù)查找、異常處理以及管理自治等功能,業(yè)務(wù)應用和Web服務(wù)之間通過標準的SOAP消息進行交互[23-24]。

3.5 應用層實現(xiàn)

應用層為航天器系統(tǒng)工程研制與研制管理提供了靈活、友好、便捷和豐富的各類應用,利用向?qū)У姆绞娇焖倥渲孟到y(tǒng)運行所需初始信息,同時提供系統(tǒng)自主智能運行全過程全要素的實時監(jiān)控。應用層位于航天器系統(tǒng)工程研制平臺的頂層,工程研制人員通過應用層各業(yè)務(wù)系統(tǒng)來完成不同研制業(yè)務(wù)的管理,由于應用層直接與用戶交互,應用層實現(xiàn)充分考慮系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性以及交互性,充分提高系統(tǒng)的用戶體驗。一般而言,應用系統(tǒng)的表現(xiàn)形式有桌面應用、Web應用和移動類應用,各類應用系統(tǒng)的主要實現(xiàn)技術(shù)如表1所示。

圖10 ESB層結(jié)構(gòu)示意圖Fig.10 Architecture of ESB

序號應用系統(tǒng)分類主要技術(shù)運行環(huán)境1桌面應用C#/C++/Java桌面操作系統(tǒng)2Web應用HTML5/JavaScrip/CSSPHP/JSP/ASPX瀏覽器3移動應用Android系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)IOS系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)HTML5混合式開發(fā)技術(shù)手機/移動設(shè)備/平板電腦等移動操作系統(tǒng)

4 航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺應用示例

航天器系統(tǒng)工程研制管理平臺基本應用示例場景如圖11所示。

(1) 航天器系統(tǒng)工程研制初始,主任設(shè)計師和產(chǎn)品保證人員搭建航天器產(chǎn)品結(jié)構(gòu),基于平臺提供的研制流程范本創(chuàng)建生成包含數(shù)百個工作項目的系統(tǒng)級研制流程;構(gòu)型布局設(shè)計作為系統(tǒng)級研制流程中的重要工作項目之一,平臺提供了將其細分為包含數(shù)十個工作項目的一級子流程,可直接調(diào)用;推力器羽流分析作為構(gòu)型布局設(shè)計一級子流程中需要開展的十余項分析工作中的一個重點項目,平臺提供了將其細化后的二級子流程,可直接調(diào)用。

(2) 項目管理人員配置研制隊伍,基于研制流程提取工作項目,結(jié)合項目管理系統(tǒng)中的工作分解結(jié)構(gòu)對工作項目進行起始時間配置等深入策劃和維護,形成任務(wù)包并分派下發(fā),對任務(wù)包執(zhí)行情況進行監(jiān)控。如平臺提供了羽流分析二級子流程中每個工作項目的任務(wù)包范本,可直接調(diào)用,由項目管理人員配置時間要求后分派下發(fā)。

(3) 業(yè)務(wù)部門研制管理人員領(lǐng)取任務(wù)包后,關(guān)聯(lián)知識和工具,補充定義為具體工作包后分派給具體任務(wù)執(zhí)行人,對分派的具體工作包進行監(jiān)控。如仿真分析中心研制管理員領(lǐng)取到推力器羽流分析計算任務(wù)包后,關(guān)聯(lián)常用推力器幾何參數(shù)、燃燒室條件、燃料反應方程、羽流分析計算方法等知識,以及羽流分析專用工具,分派下發(fā)給具體任務(wù)執(zhí)行人。

(4) 業(yè)務(wù)部門設(shè)計師領(lǐng)取工作包,使用工作包關(guān)聯(lián)的輸入信息、知識、產(chǎn)品保證要求和工具等信息開展工作,工作完成后提交輸出物,結(jié)束該任務(wù),根據(jù)輸出信息更新產(chǎn)品信息包。如分配的推力器羽流分析計算人員領(lǐng)取到推力器羽流分析計算工作包后,按照工作包要求開展推力器羽流分析計算,生成推力器羽流分析計算報告。

(5) 產(chǎn)品保證人員對任務(wù)執(zhí)行情況進行產(chǎn)品保證過程檢查監(jiān)控。如產(chǎn)品保證人員設(shè)置羽流效應影響確認表,分配相關(guān)人員對推力器羽流分析計算結(jié)果開展力、熱、污染等方面的檢查確認。

(6) 流程啟動后處于自動智能運行狀態(tài),所有工作項目自動判斷是滿足運行條件,運行條件滿足后則處于運行狀態(tài);某個工作項目完成并提交輸出物后自動啟動與其相關(guān)的下一個工作項目;如編制推力羽流分析技術(shù)要求工作項目完成后,自動啟動推力器羽流分析計算工作項目;推力器羽流分析計算工作項目完成后,自動啟動下一個工作項目(推力器羽流分析計算報告評審)。

(7) 各類用戶通過門戶和客戶端登入平臺,在權(quán)限允許的范圍內(nèi)使用軟件功能和數(shù)據(jù)。研制人員使用客戶端接收消息,進行任務(wù)查看、任務(wù)領(lǐng)取、開展研制工作,各級管理人員通過看板對項目執(zhí)行情況和技術(shù)實現(xiàn)情況進行監(jiān)控、調(diào)整和綜合管理,保障項目健康、有序開展。

圖11 應用示例場景Fig.11 Scene of platform application

5 結(jié) 論

無論是以產(chǎn)品保證為代表的航天器系統(tǒng)工程精細化管理需要,還是以德國“工業(yè)4.0”、美國“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和中國制造《2025》等為代表的信息化技術(shù)的發(fā)展,都給航天器系統(tǒng)工程研制管理實踐方法帶來了很大的挑戰(zhàn)和機遇。應當以系統(tǒng)工程理論為基礎(chǔ),積極研究當前世界先進管理理念,充分運用云計算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進信息化技術(shù),探索航天器系統(tǒng)工程研制管理新方法,建設(shè)航天器系統(tǒng)工程研制管理新工具,實現(xiàn)航天器系統(tǒng)工程研制管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化,朝著更加精益協(xié)同智能的方向發(fā)展,從而推動我國航天工業(yè)化與信息化的深度融合。

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