李麗娟，趙曉平，沈 浩，李海峰

(中國(guó)工程物理研究院計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究所，四川綿陽 621900)

試驗(yàn)對(duì)于武器裝備的性能、壽命、質(zhì)量及成本方面都起著至關(guān)重要的作用。由于歷史上國(guó)防三線建設(shè)原因，我國(guó)很多軍工、國(guó)防單位整體布局存在差異，如試驗(yàn)理論設(shè)計(jì)與試驗(yàn)實(shí)施往往不在同一個(gè)單位，即使位于同一城市，也是有相當(dāng)距離的獨(dú)立部門，而且大部分試驗(yàn)是在外場(chǎng)不同地點(diǎn)完成，存在大量跨部門、跨單位、跨地域異地協(xié)同工作問題［1］。

美國(guó)波音公司采用信息技術(shù)建立了全球30個(gè)國(guó)家50家公司參與的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)試驗(yàn)異地化、全球化，可縮短研制周期50%，降低成本50%［2］。與國(guó)外相比，我國(guó)在試驗(yàn)信息管理、運(yùn)用等方面仍有較大差距，集中體現(xiàn)在:缺乏完備的試驗(yàn)管理系統(tǒng);試驗(yàn)數(shù)據(jù)未形成統(tǒng)一的規(guī)范，試驗(yàn)信息標(biāo)準(zhǔn)不一致;在試驗(yàn)信息及數(shù)據(jù)的處理方面缺乏有效、安全的管控，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理平臺(tái)和環(huán)境，數(shù)據(jù)分散，共享率、利用率低，尤其是海量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的互換性以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可追溯性較差。

在面向異地試驗(yàn)工作過程中，需要協(xié)同開展的工作(如試驗(yàn)指標(biāo)確定、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析處理、試驗(yàn)總結(jié)等)仍依賴人員出差、參加各種碰頭及協(xié)調(diào)會(huì)議進(jìn)行面對(duì)面的交流、溝通與討論，這種方式極不方便，不僅工作效率低，而且時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本極高。因此，搭建一個(gè)面向試驗(yàn)任務(wù)的異地協(xié)同工作平臺(tái)，將在聲音、圖像、數(shù)據(jù)等信息的傳遞，文件交流，召開電子會(huì)議等方面發(fā)揮重要作用，從而方便溝通與交流，提高試驗(yàn)效率，節(jié)省試驗(yàn)成本，保證試驗(yàn)工作的高效進(jìn)行，提高試驗(yàn)診斷、決策水平和能力。

本文利用信息、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)和現(xiàn)代管理思想，初步構(gòu)建一個(gè)面向試驗(yàn)任務(wù)異地協(xié)同工作的試驗(yàn)管理平臺(tái)，并對(duì)平臺(tái)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過程中涉及到的總體設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)、平臺(tái)構(gòu)成等幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)闡述。該平臺(tái)將充分利用分布式硬件資源，支持試驗(yàn)業(yè)務(wù)的協(xié)同開展與協(xié)同工作，提高跨地域異地協(xié)作的工作效率。

1 面向異地試驗(yàn)業(yè)務(wù)協(xié)同工作機(jī)制

由于各種外部、內(nèi)部的試驗(yàn)環(huán)境和試驗(yàn)條件是動(dòng)態(tài)變化的，既有各部門之間的橫向協(xié)作，又有試驗(yàn)項(xiàng)目自始至終的縱向管理，因此要求整個(gè)組織體系必須具有一定的彈性。這就要求根據(jù)項(xiàng)目多模式管理和多項(xiàng)目統(tǒng)籌的需要，建立高效精干的扁平化組織結(jié)構(gòu)，形成矩陣式柔性項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu)。

一些大型試驗(yàn)業(yè)務(wù)主要涉及上級(jí)機(jī)關(guān)部門，科研所(試驗(yàn)理論設(shè)計(jì)單位、試驗(yàn)承擔(dān)單位、試驗(yàn)協(xié)作單位)、處(科技處、質(zhì)量處等)、室(科研室)4級(jí)組織結(jié)構(gòu)協(xié)同工作。其中主要包括上級(jí)機(jī)關(guān)與所級(jí)協(xié)同、所與所級(jí)協(xié)同、所內(nèi)各部門協(xié)同、人員與人員、人員與業(yè)務(wù)、理論與試驗(yàn)等幾種縱向、橫向協(xié)同模式［1］。異地試驗(yàn)協(xié)同工作形式主要分為及時(shí)通信、遠(yuǎn)程音頻視頻傳輸、數(shù)據(jù)反饋、留言系統(tǒng)、討論溝通、電子郵件、試驗(yàn)發(fā)布、文檔傳遞與共享、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議、桌面會(huì)議等。

2 異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)總體設(shè)計(jì)技術(shù)方案

2.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)的物質(zhì)基礎(chǔ)與信息高效暢通的物理通道，是各種試驗(yàn)信息傳輸與共享的紐帶，只有穩(wěn)定、安全的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)才能滿足用戶對(duì)試驗(yàn)的需要。在網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，充分考慮并兼顧到試驗(yàn)利益相關(guān)方各自不同的個(gè)性需求與共性需求，同時(shí)要求能提供高效優(yōu)質(zhì)服務(wù)，具有良好的可擴(kuò)展性，能搭接各種常見的應(yīng)用服務(wù)程序等功能，需綜合考慮其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)規(guī)模、傳輸距離等具體內(nèi)容。基于以上需求，最終設(shè)計(jì)的異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。值得注意的是:隨著試驗(yàn)管理信息化程度的逐步提高，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、安全性、網(wǎng)絡(luò)傳輸速度、網(wǎng)絡(luò)管理顯得愈發(fā)重要。另外，還需要專業(yè)的管理維護(hù)人員與網(wǎng)管工具對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一管控。

圖1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.2 試驗(yàn)信息交換系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

試驗(yàn)信息交換系統(tǒng)的主要目的是在試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理(TDM)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對(duì)試驗(yàn)任務(wù)建立異地協(xié)同工作平臺(tái)。TDM是試驗(yàn)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)異地協(xié)同的關(guān)鍵。由于一個(gè)試驗(yàn)任務(wù)往往由多人在不同地理位置完成，各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在不同的地方，為了有效管理、共享這些數(shù)據(jù)，需要建立一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的分布式的TDM系統(tǒng)。

在TDM的基礎(chǔ)上，搭建面向試驗(yàn)任務(wù)的異地協(xié)同工作平臺(tái)。通過建立試驗(yàn)業(yè)務(wù)管理平臺(tái)，從試驗(yàn)論證、準(zhǔn)備到試驗(yàn)實(shí)施及分析再到試驗(yàn)總結(jié)、評(píng)估與決策，覆蓋了試驗(yàn)業(yè)務(wù)的全生命周期。通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)跨地域、跨組織、跨系統(tǒng)、跨單位、跨部門的試驗(yàn)過程、數(shù)據(jù)協(xié)同，同時(shí)通過基于異地協(xié)同工作平臺(tái)的分布式項(xiàng)目管理，提供對(duì)試驗(yàn)任務(wù)全生命周期支持，以提高試驗(yàn)過程協(xié)作效率。

異地實(shí)驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)將以試驗(yàn)任務(wù)及業(yè)務(wù)流程驅(qū)動(dòng)，其核心是構(gòu)建一套試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理TDM系統(tǒng)。系統(tǒng)的試驗(yàn)任務(wù)及業(yè)務(wù)流程驅(qū)動(dòng)模型見圖2。該系統(tǒng)主要由流程、協(xié)作與管理三大功能模塊構(gòu)成。流程主要是根據(jù)試驗(yàn)任務(wù)及業(yè)務(wù)活動(dòng)，按照日常習(xí)慣完成常規(guī)的工作;協(xié)作是解決試驗(yàn)過程中的信息交流、共享與合作等問題;管理是幫助相關(guān)人員及時(shí)了解和掌握試驗(yàn)過程中的詳細(xì)情況。

圖2 以TDM為核心的試驗(yàn)任務(wù)及業(yè)務(wù)流程驅(qū)動(dòng)模型

2.3 試驗(yàn)信息安全體系設(shè)計(jì)

信息安全及保密問題在國(guó)防軍工單位是一個(gè)非常重要的問題，既是高壓線，又是生命線。為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)、信息、文檔的安全，必須采取加密傳輸，以防止泄密事件的發(fā)生。要建立完善的管理安全機(jī)制與規(guī)章制度，保障各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)、文檔、信息的安全、可靠。針對(duì)不同的人員必須設(shè)置不同的訪問權(quán)限，保證各種信息的安全、可靠。

通過對(duì)試驗(yàn)信息安全系統(tǒng)物理安全、運(yùn)行安全、保密風(fēng)險(xiǎn)性分析，提出了建立“一級(jí)監(jiān)督、二級(jí)管理、三級(jí)維護(hù)”的信息安全體系。技術(shù)體系必須與安全需求完全結(jié)合，安全項(xiàng)目需要以試驗(yàn)流程為核心的思想，以強(qiáng)化信息安全的可靠性，提升信息安全的可信性。基于此，構(gòu)建了如圖3所示的試驗(yàn)信息安全保障體系模型。

3 異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)體系架構(gòu)

異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)提供的服務(wù)和業(yè)務(wù)功能種類較多，所構(gòu)建的平臺(tái)是一個(gè)以TDM系統(tǒng)為核心的統(tǒng)一協(xié)同工作環(huán)境，并將各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)封裝、集成到平臺(tái)之中，通過客戶端為用戶提供統(tǒng)一、友好的人機(jī)交互界面與接口。該平臺(tái)實(shí)質(zhì)是一個(gè)虛擬空間，試驗(yàn)項(xiàng)目的所有相關(guān)方(在時(shí)間和空間上分布)基于此空間一起協(xié)商、討論、反饋、共享知識(shí)、信息、數(shù)據(jù)、文檔等，目的是為了高效率協(xié)作完成試驗(yàn)任務(wù)。異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)如圖4所示，由下而上可分為7個(gè)層次模型:基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層、協(xié)同層、展示層、用戶端［3－7］。

圖3 異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)信息安全模型

圖4 異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

1)基礎(chǔ)層。該層主要提供支撐整個(gè)協(xié)同工作平臺(tái)運(yùn)行的軟、硬件環(huán)境，包括信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，如協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、防火墻、路由器、加密機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)帶寬等，以及平臺(tái)采用的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。同時(shí)需要保證相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施同步兼容，才能提高整個(gè)體系的效率。在此基礎(chǔ)上，利用J2EE框架的優(yōu)越性能構(gòu)建一個(gè)異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)。

2)數(shù)據(jù)層。該層包含了開發(fā)平臺(tái)涉及到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與文檔等，主要包括試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)、試驗(yàn)理論計(jì)算數(shù)據(jù)、數(shù)值分析數(shù)據(jù)、試驗(yàn)原始采集數(shù)據(jù)等在試驗(yàn)活動(dòng)中產(chǎn)生的過程數(shù)據(jù)及各類電子文檔或報(bào)告等。另外，還包括各單位或部門技術(shù)人員對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納整理和標(biāo)準(zhǔn)化后所產(chǎn)生的各類標(biāo)準(zhǔn)庫、模型庫、資源庫中的數(shù)據(jù)。

3)服務(wù)層。該層主要為共性、個(gè)性服務(wù)提供支持，如提供一個(gè)開放的中間框架，各單位、各部門可以根據(jù)各自具體的、不同的需求在該平臺(tái)上進(jìn)行二次開發(fā)及功能擴(kuò)展。該層還封裝了一些與支撐平臺(tái)運(yùn)行相關(guān)的服務(wù)，如文件傳輸、用戶管理、留言系統(tǒng)、多媒體電子郵件、信息服務(wù)、安全管理、任務(wù)查詢、討論區(qū)等。

4)應(yīng)用層。該層主要包括平臺(tái)中面向不同用戶的應(yīng)用模塊。各應(yīng)用模塊提供具有各自特色的應(yīng)用服務(wù)，適用于從試驗(yàn)論證、準(zhǔn)備到試驗(yàn)實(shí)施及分析再到試驗(yàn)總結(jié)、評(píng)估與決策的試驗(yàn)全生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)。主要包括各種文檔管理、試驗(yàn)質(zhì)量審核與控制、試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、試驗(yàn)計(jì)劃審核與執(zhí)行、試驗(yàn)發(fā)布、試驗(yàn)過程管理、仿真分析、試驗(yàn)狀態(tài)管理、試驗(yàn)流程管理等。

5)協(xié)同層。該層將實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)協(xié)同工作過程的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)跟蹤和管理，以提高試驗(yàn)過程規(guī)范性、項(xiàng)目管控力。主要包括WBS管理、試驗(yàn)方案評(píng)審、試驗(yàn)規(guī)劃、試驗(yàn)質(zhì)量大綱、試驗(yàn)進(jìn)度、試驗(yàn)資源管理、試驗(yàn)分析等。

6)展示層。展示層及協(xié)同層直接面向用戶，提供各類試驗(yàn)數(shù)據(jù)的展示及可視化功能。在用戶端可以通過 HTTP、XML、HTML等各種協(xié)議與服務(wù)層建立連接關(guān)系，發(fā)送請(qǐng)求，接收后者提供的一些服務(wù)。展示層可有效將平臺(tái)的各種應(yīng)用模塊與分析、處理結(jié)果展現(xiàn)給各類管理、技術(shù)、質(zhì)量人員。

7)用戶端。人在任何科研活動(dòng)中都是主要和決定因素。在試驗(yàn)任務(wù)及業(yè)務(wù)流程中，所有參與的工作人員按照各自承擔(dān)的職責(zé)、角色協(xié)同工作。協(xié)同工作的人員主要有以下4類:各級(jí)管理人員、試驗(yàn)理論設(shè)計(jì)人員、試驗(yàn)實(shí)施人員、質(zhì)量管理人員。

4 異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)構(gòu)成

該平臺(tái)包括多個(gè)子系統(tǒng):試驗(yàn)過程管理系統(tǒng)、試驗(yàn)協(xié)同管理系統(tǒng)、試驗(yàn)理論設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等。最終構(gòu)建的針對(duì)試驗(yàn)任務(wù)的異地協(xié)同工作平臺(tái)主要由6部分構(gòu)成，如圖5所示。

圖5 異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)構(gòu)成

1)動(dòng)態(tài)門戶系統(tǒng)。工作人員的統(tǒng)一入口，通過門戶可以進(jìn)行用戶管理、系統(tǒng)管理、應(yīng)用管理和信息管理等，包括軟件授權(quán)控制等功能，是整個(gè)平臺(tái)最基礎(chǔ)的軟件支撐架構(gòu)。基于Web的協(xié)同管理門戶可使試驗(yàn)項(xiàng)目參與者與所處的地理位置無關(guān)，用戶通過單一訪問入口進(jìn)行協(xié)同工作。采用樹形結(jié)構(gòu)的方式可方便用戶進(jìn)行文檔瀏覽、數(shù)據(jù)管理、流程監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢等。

2)試驗(yàn)過程管理系統(tǒng)。通過試驗(yàn)任務(wù)分解、試驗(yàn)過程定義制定工作計(jì)劃，通過過程驅(qū)動(dòng)引擎執(zhí)行工作計(jì)劃，通過任務(wù)反饋實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)工作計(jì)劃的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3)試驗(yàn)協(xié)同管理系統(tǒng)。主要解決上級(jí)與下級(jí)單位之間關(guān)于試驗(yàn)項(xiàng)目任務(wù)、組織的協(xié)調(diào)和溝通問題，實(shí)現(xiàn)任務(wù)接口層次的協(xié)同，包括試驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施計(jì)劃、質(zhì)量大綱、數(shù)據(jù)管理等業(yè)務(wù)需求，支持及時(shí)通訊、討論交流、電子郵件、試驗(yàn)數(shù)據(jù)共享交換、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議或試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)等協(xié)同支撐環(huán)境。

4)試驗(yàn)理論設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)。針對(duì)試驗(yàn)理論設(shè)計(jì)研究特點(diǎn)，建立支持試驗(yàn)理論設(shè)計(jì)的管理系統(tǒng)，滿足試驗(yàn)項(xiàng)目任務(wù)、試驗(yàn)物理目標(biāo)分解、試驗(yàn)理論設(shè)計(jì)與計(jì)算、數(shù)據(jù)分析及管理、組織協(xié)調(diào)等業(yè)務(wù)需求，解決試驗(yàn)理論設(shè)計(jì)部門之間的工作協(xié)同。

5)試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。管理所有與試驗(yàn)任務(wù)相關(guān)的試驗(yàn)理論設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)、試驗(yàn)采集數(shù)據(jù)等有效性數(shù)據(jù)，保證協(xié)同工作過程的全局性數(shù)據(jù)同源和共享，為各單位間交互試驗(yàn)數(shù)據(jù)、信息及報(bào)告提供基礎(chǔ)交流環(huán)境，包括數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)等功能。

6)基礎(chǔ)支撐平臺(tái)。作為基礎(chǔ)支撐，提供整個(gè)數(shù)字化試驗(yàn)綜合協(xié)同工作平臺(tái)的基礎(chǔ)框架和開發(fā)環(huán)境，支持有關(guān)試驗(yàn)任務(wù)的信息化管理，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同應(yīng)用系統(tǒng)。

基于上述基礎(chǔ)，最終建立了一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)及門戶的分布式異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)，其界面如圖6所示。

圖6 異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)界面圖

5 結(jié)束語

異地試驗(yàn)協(xié)同工作平臺(tái)提供了多種數(shù)據(jù)分析處理工具，方便用戶對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析、處理、對(duì)比評(píng)估、挖掘，同時(shí)確保各種試驗(yàn)信息及數(shù)據(jù)的有效性、一致性、完整性、安全性、可重用性，并提高異地試驗(yàn)協(xié)同工作效率。高效的協(xié)同機(jī)制可大幅減少相關(guān)的碰頭會(huì)議和協(xié)調(diào)會(huì)議，有效控制試驗(yàn)項(xiàng)目的狀態(tài)和進(jìn)度，使多個(gè)單位圍繞同一試驗(yàn)任務(wù)有條不紊地開展工作，確保試驗(yàn)快速、高效地完成。同時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)能實(shí)現(xiàn)跨單位、部門、專業(yè)交流，使數(shù)據(jù)信息有效共享，提升數(shù)據(jù)的利用率和試驗(yàn)價(jià)值。平臺(tái)具備試驗(yàn)全過程的業(yè)務(wù)管理和信息采集能力，保證試驗(yàn)過程信息的完整性，并且各種信息可跟蹤與追溯。平臺(tái)能高效整合試驗(yàn)資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目、任務(wù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和綜合信息的集中管理、有效共享、合理使用，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性和安全性，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制，為異地試驗(yàn)提供一個(gè)統(tǒng)一、規(guī)范的協(xié)同工作環(huán)境。

［1］李海峰，劉建波.面向理論與試驗(yàn)異地協(xié)同工作模式探索［C］//軍工制造業(yè)數(shù)字化技術(shù)交流會(huì)論文集.蘇州:［出版者不詳］，2011:228－231.

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