◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 徐利杰 魏威 陳風雨 何巍 陳海鵬

航天型號大型地面試驗管控與知識資源管理研究

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 徐利杰 魏威 陳風雨 何巍 陳海鵬

近些年，我國航天產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，航天型號大型地面試驗眾多，而傳統(tǒng)的基于文件形式的試驗管理模式已不能滿足當前海量試驗數(shù)據(jù)管理的需求。因此，針對航天型號研制中試驗多、數(shù)據(jù)多、信息量大、數(shù)據(jù)關聯(lián)性強的特點，需要系統(tǒng)性地開展試驗信息化管理研究，并將獨立、分散的試驗信息進行統(tǒng)一、集中管理與應用，建立滿足信息安全管理要求的機制，為更加有效地應用試驗信息提供支撐。

北京宇航系統(tǒng)工程研究所通過探索大型地面試驗管控流程和試驗實施方法，借助信息化手段實現(xiàn)海量試驗數(shù)據(jù)的復用，對大型地面試驗管控方法和流程進行固化，以此為抓手打造集合知識管理、過程管理、設計管理的信息化管理軟件，以期有效促進型號研制質量的提升。

一、大型地面試驗模式存在的問題

目前，我國航天型號試驗基本上是按照既定的傳統(tǒng)模式開展，具體而言，在試驗信息化方面存在以下幾個方面的問題：

一是缺乏有效的試驗數(shù)據(jù)管理，對試驗數(shù)據(jù)的利用不足。

在試驗數(shù)據(jù)管理上缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準，試驗數(shù)據(jù)處于零散的采集、存儲、匯總、使用及分析狀態(tài)，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)匯總和關聯(lián)保證機制，數(shù)據(jù)之間沒有集成度和關聯(lián)性，也沒有與產(chǎn)品項目設計、制造全過程相關的試驗信息樹，難以將所有試驗數(shù)據(jù)匯總并綜合分析處理。

二是缺乏有效的試驗進程管理，對人員能力提出了更高要求。

伴隨著我國航天事業(yè)的飛速發(fā)展，近幾年大量的新職工充實到型號研制一線，他們固然有接受能力強、干勁足等優(yōu)勢，但也存在經(jīng)驗較為缺乏的實際情況。如何有效牽頭組織開展一項試驗的全過程、全要素策劃和實施，依然是經(jīng)常困惑一線設計人員的重要問題。

三是缺乏有效的試驗知識管理，前期寶貴的經(jīng)驗得不到充分利用。

中國航天近60年的型號研制積累了大量的試驗數(shù)據(jù)與寶貴的試驗設計經(jīng)驗，但由于信息化條件不足、數(shù)據(jù)積累不足等諸多原因，造成在試驗知識的管理方面存在很大不足，集中表現(xiàn)為歷史試驗中積累的經(jīng)驗和出現(xiàn)的問題不為后人所知。

縱觀各型號，關于地面試驗的設計文件存在不統(tǒng)一、不規(guī)范的現(xiàn)象，同時，大型地面試驗參與單位多，各單位的職責不同，關鍵質量控制節(jié)點較多，規(guī)范管理難度較大。因此，有必要建立知識管理平臺，實現(xiàn)知識資源的有效利用，規(guī)范試驗質量控制流程，提升試驗驗證的有效性和組織管理的規(guī)范性。

二、大型地面試驗質量控制流程

研究所通過對航天型號試驗管理和質量控制流程的探索，總結提煉出了具有航天特殊性的質量控制流程。針對抓總負責的每項試驗，研究所指定一名總負責人負責試驗全過程的論證、實施和總結。試驗論證階段的重點工作為確定試驗方案，提出試驗要求，完成試驗大綱的編寫；實施階段的重點工作為確定試驗實施方案并進行評審，對參試產(chǎn)品進行驗收，完成試驗前質量分析并通過評審，開展實施過程的技術狀態(tài)確認和試驗結果的記錄；試驗總結的重點工作為數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗固化。

通過“1份策劃、2套文件、3支隊伍、4個質量點”開展大型地面試驗過程的控制，具體流程如圖1所示。

1.試驗論證階段

所謂“預則立，不預則廢”，一份好的試驗策劃等于試驗成功的一半（1份策劃）。試驗準備階段首先要形成大型地面試驗策劃，明確試驗目的、狀態(tài)、內(nèi)容及計劃等，同時該策劃需要根據(jù)試驗的進展及時更新調(diào)整，并在此基礎上編制試驗方案、試驗大綱及試驗有效性分析（4個質量點之一）。

試驗方案圍繞試驗目的編制，規(guī)定試驗方法、測試項目、測試設備，試驗環(huán)境、試驗次數(shù)和進度及參試系統(tǒng)的技術狀態(tài)和邊界等。試驗方案應首先在試驗負責方內(nèi)部進行評審，可邀請承擔方專家參加。評審中除有關常規(guī)試驗覆蓋的內(nèi)容以外，重點考察該試驗特殊性是否體現(xiàn)和由此帶來的技術狀態(tài)更改是否落實。通過評審后，分別以試驗任務書和技術要求的形式提供給試驗承擔方和其它配套單位，并完成會簽。

在此基礎上，試驗負責方細化制定試驗流程和分工，提出產(chǎn)品配套表（含軟件）、設備配套表，分別由試驗承擔方和其它配套單位會簽。試驗負責方整合上述所有文件，匯總形成試驗大綱，并將其作為該試驗的頂層技術文件。試驗大綱需組織評審，并要求試驗承擔方和各個配套系統(tǒng)的代表參加。

另外，試驗有效性分析應包括參試產(chǎn)品狀態(tài)與飛行產(chǎn)品之間的差異對試驗結果的影響，試驗狀態(tài)的覆蓋性、與飛行狀態(tài)之間的差異如何修正補償，試驗邊界對試驗結果的影響以及試驗方法（激振、測量）的正確性和完整性等內(nèi)容。

2.試驗實施階段

由試驗承擔方編制試驗實施方案，實施方案是對試驗承擔方滿足試驗提出方要求的一個重要確認環(huán)節(jié)，可提前暴露試驗實施方案中的不協(xié)調(diào)因素，是確保試驗有效性的關鍵。實施方案應由試驗抓總方對承擔方進行評審。

完成實施方案評審后，總體按照驗收要求、驗收表格開展產(chǎn)品或系統(tǒng)驗收，并對技術狀態(tài)進行確認，形成試驗前質量確認報告（4個質量點之二）。

為保證試驗的順利進行及試驗質量，試驗主管單位在試驗開始前應組織召開試驗準備評審會（4個質量點之三）。由上級單位和相關專家對試驗準備情況進行評議，給出是否可以開展試驗的評審結論，并形成評審結論報告。會前，試驗產(chǎn)品、設備、使用文件應配套齊全，狀態(tài)檢查清楚；試驗組織機構和參試人員完成確定；完成試驗前質量復查；參試系統(tǒng)配合試驗主管單位編寫完成試驗準備評審報告。

進入實施階段后，試驗總負責人要擔負起相應的技術責任，協(xié)助主任設計師開展試驗狀態(tài)確認及把關工作。為了快速、準確處理現(xiàn)場、協(xié)調(diào)過程中的技術問題，試驗總負責人應收集試驗相關文件。同時，為保證試驗的有序推進，設計師隊伍、調(diào)度隊伍、質量隊伍（3支隊伍）應各司其職，積極發(fā)揮作用，為試驗圓滿成功提供組織保障。

3.試驗總結階段

圖1 大型地面試驗質量控制流程

試驗后，應及時整理試驗記錄、分析、總結，試驗承擔方應形成試驗結果分析報告，試驗提出方應完成試驗總結報告（4個質量點之四）。試驗主管質量部門應組織召開試驗結果評審會，由相關單位和專家對試驗結果進行評議，給出試驗結果有效性的評審結論，并形成評審結論報告。如有質量問題，按Q/Y144《型號產(chǎn)品質量問題歸零管理要求》進行歸零。

三、試驗管控平臺建設方案

航天型號在研制過程中開展了大量的大型地面試驗，積累了很多試驗文檔和數(shù)據(jù)，但是大部分都存在于個人的手中，沒有集中進行管控，導致數(shù)據(jù)查找困難、知識傳承出現(xiàn)斷檔。為此，迫切需要開發(fā)一個信息化知識管理平臺，開展航天型號試驗文檔、試驗數(shù)據(jù)和過程控制文件的管理。

圖2 試驗信息化平臺基本原理圖

另外，新型號開展的大型地面試驗配套文件和過程控制往往因人、隊伍而異，在工作精細化程度方面也不盡相同。為此，迫切需要開發(fā)一個試驗流程自動生成和管控軟件，根據(jù)試驗的各類要素選擇結果，按照質量控制流程自動生成全流程工作項目和要點，為精細化管理打下基礎。

1.總體框架

試驗信息化平臺是一個具有強大的數(shù)據(jù)處理與綜合應用能力的管理平臺，面向航天型號試驗，強調(diào)信息化技術的應用，采用“平臺+應用”的工作模式，為航天型號工程技術人員提供一個統(tǒng)一、規(guī)范、完整的試驗信息平臺。該平臺的基本原理圖如圖2所示。

2.主要功能設計

一是建立適用于單機、系統(tǒng)和總體的試驗信息化平臺。

試驗信息化平臺應能夠適用于航天型號研制中涉及的各單機、系統(tǒng)和總體單位，即平臺既要滿足單機級別的試驗需求，也要滿足總體試驗需求，并且單機、系統(tǒng)和總體試驗的數(shù)據(jù)是互聯(lián)互通的，能夠實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的共享與應用。

二是建立基于知識庫、進程庫和數(shù)據(jù)庫結構的試驗信息化平臺。

形成基于知識庫、進程庫和數(shù)據(jù)庫的“三庫”結構試驗信息化平臺。“三庫”結構相互支撐，其中知識庫重點解決知識管理與規(guī)范設計問題，進程庫重點解決試驗管理與提高效率問題，數(shù)據(jù)庫重點解決數(shù)據(jù)管理與融合應用問題。

知識庫能夠提供所有型號相關試驗的信息；幫助型號在研制之初確定試驗項目，確保試驗的充分性；能夠規(guī)范試驗中所應編制的試驗文件，避免設計與試驗人員的隨意性。

進程庫要進行試驗任務規(guī)劃，要提供試驗流程的創(chuàng)建、再塑及過程控制、流程跟蹤等功能。

在信息化管理平臺中建立試驗數(shù)據(jù)中心，包括數(shù)據(jù)倉庫、文檔管理、產(chǎn)品信息、數(shù)據(jù)導入、信息應用等部分；同時，可以建立試驗數(shù)據(jù)分析平臺，向技術人員提供數(shù)據(jù)完整性、試驗數(shù)據(jù)奇異值篩選以及數(shù)據(jù)提取等數(shù)據(jù)有效性工具，對試驗數(shù)據(jù)開展比較分析，獲得各類數(shù)據(jù)之間的關系等。

三是建立基于平臺和應用相結合的試驗信息化平臺。

試驗信息化平臺基于信息化技術實現(xiàn)，單機試驗完畢后，系統(tǒng)單位在第一時間能夠看到試驗信息；系統(tǒng)試驗完畢后，總體單位在第一時間能夠看到試驗信息；試驗準備過程中，設計或者管理人員在主頁界面能夠看到相關產(chǎn)品準備情況；能夠隨時、隨地檢索歷史上類似產(chǎn)品在特定試驗中的數(shù)據(jù)。