面向復雜裝備正向設計的執行標準清單構建方法研究

摘 要：復雜裝備的正向設計需要正向構建的標準體系做支撐。本文分析了正向設計模式下傳統標準明細表的不足，提出了執行標準清單的概念，對其內涵、目標、構建路徑進行了探討，并結合實際案例進行分析。結果表明執行標準清單具有完整、統一、自主、易用等特征和優勢，能夠有效支撐裝備正向設計。

關鍵詞：正向設計，執行標準，標準清單，標準統一，整合壓縮

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.24.008

0 引 言

隨著我國綜合國力的不斷提升，以武器裝備為代表的復雜裝備逐步由測仿研制全面轉向自主研制，裝備不斷向綜合化、集成化、數字化方向發展，系統集成度越來越高，由“基于威脅”向“基于能力”轉變，基于需求、利用MBSE（基于模型的系統工程）等方法的正向設計在裝備研制過程中得到廣泛應用[1]。正向設計的核心是全面滿足用戶的需求，MBSE的應用相對于傳統裝備研制，帶來革命性變化：研制過程數據從文本轉為標準的數字化架構和模型；建立起裝備數字化的研制環境，降低研制成本與周期；模型化、標準化的數據方便項目之間重用，提升企業快速研發能力。

標準是裝備研制的依據，是裝備質量生成的重要保障和基礎。正向設計對標準化提出了新的要求和挑戰，要求標準精準支撐，要與裝備能力目錄關聯，打通從使用需求到標準需求的傳遞路徑，反映裝備研制需要什么標準；裝備選用的標準要與需求深度匹配，形成覆蓋項目管理和技術活動的標準集，符合用戶要求；標準要有效融入裝備研發體系。

標準體系構建是標準化工作的重要內容，其中標準明細表是標準體系的模型表達，反映了擬采用的內外部標準和標準規劃，是標準體系的重要組成[2]。通常情況下，標準明細表構建主要通過整理收集現有內外部標準，開展適用性分析，將適用標準直接納入標準體系，并提出缺項標準規劃為主，能夠滿足大多數企業和產品的使用需求，但面向復雜裝備正向設計存在不足，主要體現在：（1）標準與需求之間難以建立緊耦合的關聯，裝備需要什么標準、需要多少標準難以準確定義，標準明細表的完整性難以評估；（2）受制于現有各級各類標準可能存在的交叉重復、不協調、多雜散等問題，僅通過適用性分析難以得到裝備標準集的最優解，不能生成最適用于產品或企業的標準，往往還需要建立多個產品專用標準和企業標準；（3）標準明細表較少考慮實際應用對象和場景需求，使用人員難以利用標準明細表快速定位和識別特定業務活動所需的標準；（4）標準明細表與信息化手段結合不密切，標準體系的應用不便利，需求響應、維護更新不及時。

本文圍繞復雜裝備正向設計需求，針對傳統標準明細表的不足，提出了執行標準清單的概念，對其構建路徑進行分析，以期支撐裝備正向設計的標準集構建。

1 執行標準清單的內涵與目標

執行標準即在工程實際中真正貫徹執行的各級各類標準，重點關注于標準的有效執行[3]。執行標準清單是對通常意義上的標準明細表的優化，是圍繞裝備需求，映射執行標準體系架構，對各類標準比對、優選、整合，形成的執行標準及其多維屬性的合集。構建執行標準清單的核心目標是：

（1）形成裝備選標用標的唯一資源池和標準首選目錄，解決過往裝備研制標準來源散亂、不協調、不統一的問題；

（2）實現標準體系面向裝備正向設計的定制化，通過對標準整合重塑，形成等效或高于外部標準要求的完整集約的標準清單，解決標準不好用、不適用的問題；

（3）精簡標準規模，在滿足使用需求的前提下，最大限度控制標準數量，解決標準繁多、使用不易的問題；

（4）形成精準的缺項標準集，解決標準立項體系性差、方向不聚焦不明確的問題。

總體而言，執行標準清單是裝備選標用標的“全景圖”“透視圖”以及標準建設的“路線圖”。

DoDAF 2.0中規定了2類標準視圖模型——標準配置模型（StdV-1）和標準預測模型（StdV-2）[4]，執行標準清單能夠支撐這兩類模型的精準生成。

2 執行標準清單的構建路徑

遵循系統工程方法，從需求出發構建執行標準清單，核心思路是以需求為牽引、以數據為基礎、以綜合比對和整合重構為核心，如圖1所示。

2.1 分析構建標準需求集，形成執行標準清單“初樣”

構建執行標準清單，需要以多維多視角的執行標準體系架構為基礎。執行標準體系架構明確了執行標準體系的基本范疇和內在邏輯組成，表征執行標準的完整性，全面反映執行標準對需求的承接和分解，同時也表征上下級執行標準的目標傳遞和約束，以及不同領域標準的橫向傳遞和關聯[3]。

以執行標準體系架構模型傳遞為線索，從技術、產品、過程、層次等維度進一步細化分解直至最為合理的標準顆粒度，可以從邏輯上形成標準需求集，如圖2所示。

（1）技術維度：以技術為線索，圍繞裝備設計（總體、結構、機載、武器等）、制造（加工、裝配、工藝裝備等）、試驗（地面試驗、飛行試驗、海洋試驗、測試等）等技術領域，基于技術成熟度分析，分解和明確標準需求。

（2）產品維度：以PBS（產品分解結構）為線索，面向整機級、系統級、子系統級/分系統級、設備級、基礎產品級等層級，分解和明確標準需求。

（3）時間維度：以裝備全壽命周期過程為線索，圍繞論證、研制、鑒定、批產、交付、服務保障、報廢等階段，分解和明確標準需求。

（4）層次維度：按照頂層、要求、程序、方法、操作等層次劃分維度，分解和明確標準需求。

基于標準體系架構模型輸出的標準需求集，可定義為執行標準清單的“初樣”，清單初樣不僅要提出標準的名稱，還要對標準的主要內容、適用范圍、應用對象、技術領域、層次等屬性進行定義，其描述了執行標準清單的目標圖像，明確“需要什么標準”。清單初樣對應標準基本需求類別，并非特定的具體標準。最終構建的執行標準清單，標準數量應不小于清單初樣需求條目。

2.2 梳理識別已有標準，與標準需求集關聯匹配

基于執行標準體系架構，對現行有效的各級各類標準進行全面梳理摸底和分類歸集，并對其應用現狀進行評估。一是要以標準體系架構為牽引，對架構各個節點的標準進行逐一識別，確保各個維度無漏項，并形成可比對分析的統一數據結構。二是要選取若干相似裝備的標準化大綱、標準選用目錄進行重點分析，對多個裝備的標準執行現狀進行綜合。三是梳理過程應對現有標準應用現狀進行初步評估，包括其應用的產品、環節、實施過程中的問題等，為標準優化重構提供基礎。

2.3 開展標準適用性分析，形成初步的執行標準清單

以清單初樣為基準，對現有標準開展適用性分析，評判其是否滿足清單目標需求。分析結果一般分為完全適用、剪裁適用、不適用等情況，將不適用的標準剔除后，保留其余各類標準，形成初步的執行標準清單，該清單中的標準分為3類情況，如圖3所示。

（1）情況A：某需求條目僅對應1項現有標準適用。通常情況下，該類標準可以直接納入執行標準清單，一般包括：裝備研制中，納入研制總要求的重大重點標準；已納入用戶試驗鑒定、驗收等與采辦相關的標準；標準顆粒度、技術內容、協調性滿足使用需求，在設計、制造、試驗、服務保障等環節必不可少、應用較好的標準。A類標準可以直接納入Std-V1模型。

（2）情況B：某需求條目對應了多項現有標準適用。通常情況下，這些標準多為部分適用或剪裁適用，往往針對同一個標準化對象交叉重復，或標準的顆粒度不均，雖然多個標準相互組合能夠滿足使用，但往往需要開展大量的標準適用性分析和剪裁加工，對選標用標造成不便，極易造成標準不統一問題。

（3）情況C：某個需求條目沒有現有標準適用。該情況多為裝備研制中新技術、新工藝、新材料、新產品牽引出的標準缺項，尚未有現有標準能夠滿足，需要結合技術攻關開展標準研制。C類標準可以直接納入Std-V2模型。

通常情況下，標準體系至此即可宣告完成構建，將A、B類標準納入Std-V1模型，將C類標準納入Std-V2模型。但僅初步解決適用性問題，協調性與先進性尚不能保證。尤其是B類情況，標準初樣清單對應了若干個同質標準，需進一步開展差異性比對分析。

2.4 開展標準差異性比對分析，對標準進行優選整合

針對情況B，以需求標準條目為基準，對與之相關聯的若干個標準，從標準化對象、適用范圍、框架、要素、核心技術指標等方面橫向比對，對各項標準差異點進行識別分析，差異性分析可采用表1。

開展差異性比對分析的目的是對標準進行統一，解決同一個標準化對象有多個相同相似標準造成使用不便的問題。最終納入執行標準清單的標準應對同類標準進行整合，要求類標準一般整合統一為1項標準，以實現在一定范圍內要求的一致性以及與上級需求的有效承接；方法類、指南類標準可以統一為多項可選標準，以滿足方法的多樣性和技術創新的多元化。整合的主要原則包括：

（1）針對不同產品對象分別制定的同類標準，不具有產品本質差異，大部分內容較為雷同的，對標準進行整合。

（2）針對同一類產品，從系統、子系統、設備、組部件等多個產品層級重復嵌套制定的標準，對標準適當整合。

（3）針對同一標準化對象，有多項已有標準內容存在沖突、矛盾的，對標準進行整合，協商確定合理的技術內容。

（4）在標準層次維方面，頂層、要求、程序、方法、操作作為劃分標準層次的依據，也可將其作為標準的主要要素在一份標準中體現，基于對象復雜程度和實際需要整合精簡。

（5）針對同類產品的不同技術體制形成的標準，適用對象和范圍差異較大的，可統一為多項可選標準。

經整合后的標準，應納入S t d -V 2 模型。將Std-V1、Std-V2模型進行綜合，形成執行標準清單全集。

2.5 標準清單屬性矩陣定義

面向實際應用，執行標準清單宜結合數字化手段，對標準清單條目進行多維屬性定義，以滿足不同場景的選標用標需求。一種可能的執行標準清單模型如表2所示，從不同視角對標準屬性進行多維定義，通常包括：

（1）本體屬性。描述標準的固有屬性，包括標準的主要內容、適用范圍、標準層次（要求、程序、方法、操作等）、標準級別（國際、國家、行業、企業標準等）、軍民屬性（軍用、民用等）、計劃編制時間等。

（2）關聯屬性。描述標準與外部相關接口的承接關聯關系，例如與標準體系架構、整合覆蓋的已有內外部標準、技術體系、產品分解結構、工作分解結構、研制程序、標準化技術組織等的關系及定位，關聯屬性為建立標準知識圖譜奠定了良好基礎。

（3）應用屬性。描述標準適用的對象和場景，例如產品類型、單位、不同人員等。

3 執行標準清單的構建案例分析

以航空領域為例，為了滿足航空裝備正向研制對標準的需求，以裝備需求為牽引，按照上述路徑將數萬項標準統一為數千項執行標準，大幅壓縮標準規模，形成以自研標準為主體、等效或高于行業級以上標準要求的執行標準清單，實現不同類型裝備之間標準共用率的極大提升，有效支撐裝備協同研制。

以飛機液壓系統為例，執行標準清單構建之前，該專業的“通用要求”類頂層標準有11項，包括國家軍用標準、航空行業標準以及SAE等國外先進技術標準，標準之間多有交叉重復。基于航空執行標準體系架構，提出《飛機和直升機液壓系統通用要求》標準需求，并對11項現有相關標準進行差異性比對分析。分析結果表明，該11項標準對于液壓系統的材料、工作介質、壓力級別、防火、污染控制、通用質量特性、系統附件、驗證要求等方面的內容大部分相似，可以技術內容相對完整全面的GJB 638B《軍用飛機液壓系統設計和安裝要求》為藍本，沿用該標準框架和主要技術內容，整合其余10項現有標準，在相關章條中補充直升機、民用飛機和其他相關標準的特殊要求，如圖4所示。整合后的《飛機和直升機液壓系統通用要求》主要規定液壓系統通用技術要求和驗證要求，適用于飛機/直升機（含民用）液壓系統，后續新機研制僅需執行該1項標準，極大精簡標準規模，實現該專業選標用標的統一。

4 結 論

正向的標準化工作模式是正向設計模式下裝備質量目標實現的重要保證，本文以裝備正向設計需求為牽引，提出執行標準清單的概念并對其構建方法進行探討，基于上述方法構建的執行標準清單，具備以下特點：

（1）完整。執行標準清單以需求為牽引，基于正向設計實現對各維度標準的全面覆蓋，形成執行標準全景圖，能直接支撐標準配置模型（StdV-1）和標準預測模型（StdV-2）構建，基于執行標準清單可快速選用形成裝備現行有效標準集、缺項標準集，并能夠據此判斷標準體系的完整性。

（2）統一。針對統一標準化對象可能涉及的多個不同標準，通過科學比對分析，給出明確的選用指向，或對各級各類標準予以整合重構，對標準顆粒度進行歸一化，最大限度實現共性要求的統一，實現“同一對象、統一標準”，并能壓縮控制標準規模。

（3）自主。執行標準清單通過對各類標準進行比對、優選、整合，對相關性標準技術指標要求予以重組和優化，在滿足外部上級標準要求的基礎上，結合裝備自身需求予以細化，更加關注產品實現，技術指標更為嚴苛，更加滿足企業或裝備的切身需求，等效或高于行業級以上標準要求，是企業自主創新的產物。

（4）易用。執行標準清單是多屬性、強關聯、易集成的標準數據矩陣，明確各項標準的多重屬性，滿足各類裝備、各類產品、各類狀態、各類單位等場景和角色的標準使用需求。

從執行標準清單的構建過程可看出，清單的有效構建有賴于基礎數據的全面性，因此要完整摸清各類相關裝備和研制單位標準現狀，形成標準整合統一的基礎數據，最大限度實現知識共享。同時，整合重塑后的執行標準清單，缺項標準往往占比較高，需要及時開展大量的標準研制驗證，形成完整的標準體系，有效支撐裝備研制。。

參考文獻

林敏，苗學問，李牧東，等.武器裝備軍用標準需求生成方法研究[J].中國標準化， 2022（20）：64-68.

標準體系構建原則和要求：GB/T 13016-2018[S].

王旭峰，馬宗鋒.集團型裝備制造企業執行標準體系架構研究[J].中國標準化， 2021（22）：27-33.

鄭朔昉，何瑞恒.標準視圖在裝備研制中的應用方法研究[J].標準科學， 2017（3）：60-64.

作者簡介

馬宗鋒，碩士，工程師，主要從事航空標準化技術研究工作。

王旭峰，博士，研究員，主要從事航空標準化技術研究工作。

鄭朔昉，碩士，研究員，主要從事航空標準化技術研究工作。關煜杰，碩士，高級工程師，主要從事航空標準化技術研究工作。

徐鵬國，碩士，研究員，主要從事航空標準化技術研究工作。

（責任編輯：袁文靜）