基于知识的装备通用质量特性协同工作平台设计

/中国运载火箭技术研究院战术武器事业部

在2014年颁布的装备通用质量特性管理工作规定中，通用质量特性主要是指可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性等，简称“六性”。“六性”是影响装备作战效能及寿命周期费用的重要因素，国内外实践经验均表明其在现代质量观中具有战略性、全局性和基础性的地位和作用。随着高新技术的引入，新型武器装备的功能集成化程度越来越高，实战任务剖面和使用环境条件日益复杂，使得“六性”工作面临严峻的挑战。同时，军方对装备的“六性”提出了许多全新的要求，逐渐将其上升到与性能同一高度层次，对“六性”工作高度重视，不仅要在定型时对装备“六性”进行考核，同时要求在整个研制阶段全程参与工作的监督与控制。

近年来，国内武器装备研制单位逐渐认识到“六性”工作的重要性，开始注重其专业建设，成立专业组织机构，在装备研制过程中大力推动工作的开展，积极引入“六性”新技术，取得了一定的成效，但在各项工作的协同性、数据的一致性、流程的规范性等方面尚存在一定的不足，主要体现在以下几个方面：

一是“六性”协同设计能力有待提升。“六性”要求从本质上是互相渗透、互相影响的，并对装备的寿命周期费用有着重大影响，单纯依靠单项技术的分散应用已不适应当前装备研制进度紧、指标要求高、交联关系复杂的现实需求。特别是随着高新技术的引入，新型装备的功能集成化程度越来越高，任务剖面和使用环境条件日益复杂，这使得与性能独立或串行的传统“六性”设计、分析与评价方法难以满足要求。

二是“六性”数据积累利用机制尚不健全。“六性”设计分析能力的提升离不开知识及产品数据的积累，包括设计准则、设计分析方法、失效率数据、故障模式数据、试验数据以及使用阶段相关数据等。目前，在“六性”数据的收集和管理方面，还没有形成完善的机制及相关工具，不利于能力的提升及人才的培养。

三是“六性”工作流程管理有待规范。当前，型号“六性”工作滞后的现象比较普遍，其管理主要体现在制定工作计划以及型号研制重要节点的审查或评审，对于在产品研制的同时是否同步开展了“六性”设计分析缺乏有效的过程监控，大部分单位只有在审查前才补充相关报告，“六性”工作开展不够理想。

建立一体化的装备通用质量特性协同工作平台，转变目前“六性”工作的模式和管理机制，完善设计分析工具，实现知识共享，是新时期装备研制的迫切需求。

一、建设思路

装备通用质量特性工作具有协同、数据量大以及对基础数据依赖大等特点，借鉴成熟的产品集成开发平台的建设经验，装备通用质量特性协同工作平台建设的指导思想包括以下几个方面：

一是严格执行“六性”标准。通用质量特性协同工作平台的开发应以装备可靠性工作通用要求等“六性”相关标准规范为依据，工作内容、方法及各项要求应符合标准要求，对标执行。

二是具有较好的可扩展性。通用质量特性协同工作平台应便于后续的升级和扩展，随着“六性”技术的不断发展和“六性”知识的积累，逐步完善、更新平台的模型、方法，研发更加高效的设计分析工具。

三是具备方便的协同机制。应建立跨单位、跨部门及跨专业的“六性”协同工作数字化集成环境，支持多方协同开展工作，实现设计分析数据的自动传递以及知识共享，确保各项工作的数据一致性。

四是支持高效的数据共享。“六性”相关设计分析工具之间能够互相调用产生的各类数据，同时建设各类基础数据库和知识库，相关设计分析工具能够与数据库中的数据进行自动匹配。

五是符合保密管理要求。通用质量特性协同平台为涉密信息系统，其建设应符合国家及各单位的相关保密要求，满足涉密信息系统分级保护测评相关要求。

二、建设内容

通用质量特性协同工作平台采用“平台框架+工具集”的建设方案，各工具集能够独立完成相应的功能，同时可借助协同工作平台框架实现各工具集之间的数据传递，实现协同设计分析及工作管控。平台建设采用开放式架构，具有较好的可扩展性。随着“六性”技术的不断发展以及新型设计分析工具的开发，可基于平台框架补充和完善现有工具，不断完善平台功能。

通用质量特性协同工作平台主要由服务器、计算机终端以及相关软件组成，其中软件工具包括协同工作平台框架、知识及数据库管理工具、设计过程控制和管理工具、要求仿真论证工具、设计分析工具、要求验证与评价工具、设计准则制定与符合性检查工具。平台整体构成如图1所示。

通用质量特性协同工作平台总体功能框架分硬件层、知识层、管理层、工具层4个层次。各层的功能如下：

硬件层。包括协同工作平台运行所需的计算机终端、服务器、数据存储设备及网络设施等硬件设施。

知识层。包含提供“六性”设计分析基础数据库，元器件优选信息库、进口元器件风险预警信息库、国外导弹与运载火箭“六性”基础数据库和元器件的加速、自然贮存信息库、标准件信息库、机械结构件信息库及机电产品信息库定制服务。提供可靠性预计参数库，包括电子元器件可靠性预计参数、组件失效率数据和机电产品失效率数据。提供降额参数库，根据型号要求提供国内外元器件降额设计所需的性能参数额定值、降额参考值等。提供“六性”设计准则库，包含可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性及环境适应性设计准则。

图1 装备通用质量特性协同工作平台构成

管理层。由项目管理、任务管理、数据管理、知识管理及基础数据库管理组成。作为“六性”管理主体的机关、专业支撑机构、型号项目负责人等通过该层次实现工作规划、指标论证、任务安排、状态控制、监督审核、数据集成、统计分析及辅助决策等目标。管理层软件为系统提供统一的入口和集成界面，实现系统内设计分析软件以及外部接口的集成。

三、接口方案

装备通用质量特性协同工作平台不是一个孤立的系统，必须与现有的设计分析工具、办公自动化系统实现集成或开发相应接口，确保平台的兼容性以及与现有信息化系统的有机融合，实现数据和知识的共享。主要集成及接口开发工作包括以下几个方面。

一是与CA（身份认证）系统的接口。通用质量特性协同工作平台用户登录需通过本单位CA系统认证，主要通过调用本单位现有的CA认证系统接口，实现CA USBKEY登录认证。

二是与安全邮件系统的接口。通用质量特性协同工作平台产生的各类任务推送、任务时间节点提醒等消息，可以通过与本单位安全邮件系统的接口以邮件的方式告知任务相关人员。

三是与计划管理系统的接口。能够实现通用质量特性协同工作平台中的工作项目与本单位计划综合管理系统的任务进行关联，实现报告的上传及归档管理。

四是与EDA/CAD软件的接口。能够与主流的商用EDA软件以及CAD设计分析软件工具的数据接口集成，支持导入产品结构树及“六性”设计分析所需的工程文件。

五是与其它“六性”相关设计分析工具的接口。能够兼容常用“六性”设计分析工具产生的工程文件或数据；对于还没建设“六性”相关设计分析工具的相关单位，提供相应的数据采集工具或采集模板，通过接口能够自动导入相关的数据并生成相应的工程文件。

四、部署及应用方案

装备通用质量特性协同工作平台的部署方案，如图2所示。采用C/S（客户端/服务器）和B/S（浏览器/服务器）混合架构模式，其中工具软件主要为C/S架构，知识管理、人员管理及数据管理等为B/S架构。用户主要通过操作浏览器，以网页的形式访问平台的管理部分，涉及复杂建模、大量数据分析评估的工作项目主要以客户端方式实现。

3.2.3 非虚拟化场景(硬件解决方案)。虚拟化部分采用虚拟接入交换机作为SDN接入，非虚拟化部分采用硬件接入交换机作为SDN接入，其他组网方案设计和要求，与前面两种一致。

局域网内相关单位经授权后（各工具采用浮动式使用许可授权的模式，同时在线使用相应模块的人员不能超过使用许可数；平台管理模块不设使用许可限制）均可以通过局域网访问、使用平台的相关功能，各相关单位之间可以基于平台协同开展“六性”相关设计分析及管理工作。

图2 通用质量特性协同工作平台部署方案

协作配套单位可以安装与通用质量特性协同工作平台相匹配的单机版设计分析工具，通过工程文件实现数据传递，也可以采取通用质量特性设计分析数据采集工具实现数据的采集并导入通用质量特性协同工作平台。

五、平台安全性设计

平台应具备良好的安全可靠性及运行稳定性，具有三权分立、安全审计等功能，符合军工单位的涉密系统分级保护要求，以确保信息安全。

1.三员角色管理

根据“最小特权”原则，系统设立系统管理员、安全保密员、审计管理员3个角色，3个角色互相制约，并赋予相应特权。3个系统角色的具体工作有以下几个方面：

一是系统管理员负责系统的安装、管理和日常维护，如安装软件、增添用户帐号、数据备份及系统设置等。

二是安全保密员负责安全属性的设定与管理，以及系统日志的审查分析。

三是审计管理员负责配置系统上的审计行为，对系统管理员、安全保密员的操作行为进行审计和监督检查。

2.权限管理

角色权限管理功能。能够灵活地为各级人员赋予权限，覆盖多层次权限管理，以人员、角色、权限等几个级别来实现权限管理。角色和权限是多对多的关系，一个角色是一组权限的命名集合，而一个权限也可分配到多个角色上。人员和角色也是多对多的关系，一个角色可以分配给多个人员，而对系统中的各级人员可以赋予多个角色，实现多层次的权限管理。

对象级权限管理功能。在建立角色与被操作对象的公共权限的基础上，还要具有对同类型的不同操作对象，分别指定不同的操作人员和权限的功能，实现对象级的操作权限管理。

3.安全审计日志管理

对系统中各类日志进行管理，并对日志进行分类与列表显示，便于系统中三权角色进行日志管理。

4.审计工具

审计管理员主要配置、查看审计日志，能够对审计日志记录进行高级检索和分析。主要功能有以下2个方面：

一是审计记录检索功能。进行审计查询，并对查询结果进行定位与排序。

二是审计记录导出。可以将审计记录及查询结果导出并进行打印。

笔者在分析了当前装备通用质量特性工作现状及需求的基础上，从建设思路、建设内容、接口方案、部署方案及安全设计等角度系统阐述了基于知识的装备通用质量特性协同工作平台的整体建设方案。通过建设并推广应用通用质量特性协同工作平台，可进一步规范装备通用质量特性工作，丰富工作手段，不断积累工程数据，完善通用质量特性知识储备，从而为装备通用质量特性水平的持续改进提升提供有力的保证▲