◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 謝汶姝 唐雷 馬驥 杜浩

首都航天機(jī)械公司 劉凌云

綜合保障信息平臺在裝備全生命周期管理中的應(yīng)用

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 謝汶姝 唐雷 馬驥 杜浩

首都航天機(jī)械公司 劉凌云

裝備全生命周期綜合保障信息管理是從裝備研制、試驗(yàn)、交付到使用、退役全過程的使用與保障信息管理，基于裝備的研制與使用構(gòu)建了綜合保障信息平臺，并開展了全生命周期綜合保障信息管理應(yīng)用實(shí)踐，對于提高裝備保障效率、提升裝備綜合保障信息的利用效率有重要意義。

隨著復(fù)雜裝備數(shù)量的增加與使用需求的提升，裝備的綜合保障工作已不僅是售后 “保障好”的問題，而是從論證、研制、生產(chǎn)、交付到退役全生命周期的“好保障”問題。為使售后服務(wù)工作有抓手，使裝備研制改進(jìn)有依據(jù)，必須提升裝備整體的綜合保障水平和研制部門的服務(wù)保障能力。全生命周期綜合保障信息管理是利用信息化的技術(shù)手段，對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研制與售后使用維護(hù)過程進(jìn)行全生命周期的監(jiān)管，全面提升保障效率，以滿足裝備精確保障的需求。

北京宇航系統(tǒng)工程研究所通過在裝備研制與批生產(chǎn)階段監(jiān)管技術(shù)狀態(tài)、試驗(yàn)信息，在批生產(chǎn)中控制產(chǎn)品質(zhì)量信息并在交付后管理產(chǎn)品測試、使用、維護(hù)信息的模式，對技術(shù)狀態(tài)信息與產(chǎn)品信息進(jìn)行細(xì)化分類，運(yùn)用質(zhì)量分析方法對各類信息進(jìn)行管理，開展了全生命周期綜合保障信息管理的模式、方法與技術(shù)研究，并形成了綜合保障信息管理與應(yīng)用平臺。

一、總體思路

全生命周期綜合保障信息管理用于對從方案論證、工程研制、批生產(chǎn)交付、服役使用、維護(hù)維修到退役的全生命周期內(nèi)各類信息進(jìn)行管理。按照產(chǎn)品信息的對象屬性可分為技術(shù)狀態(tài)信息與產(chǎn)品信息，技術(shù)狀態(tài)信息主要用于研制到批生產(chǎn)階段，而產(chǎn)品信息包含研制階段歷次大型試驗(yàn)的產(chǎn)品狀態(tài)信息、交付時(shí)的產(chǎn)品狀態(tài)信息與交付后產(chǎn)品的履歷信息、維護(hù)信息等。

通過信息化的方式，使用專用的設(shè)計(jì)技術(shù)狀態(tài)與產(chǎn)品質(zhì)量分析方法對批生產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)及各發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量信息監(jiān)督管理，對批次間的技術(shù)狀態(tài)變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判別對比和風(fēng)險(xiǎn)分析，使設(shè)計(jì)、生產(chǎn)部門以及相關(guān)用戶能全面掌握裝備技術(shù)狀態(tài)變化與產(chǎn)品的質(zhì)量信息情況，使?fàn)顟B(tài)變化及風(fēng)險(xiǎn)直觀、可控，狀態(tài)檢查確認(rèn)過程更便捷，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品全生命周期的全過程控制。

二、平臺功能及特點(diǎn)

1.主要功能

全生命周期綜合保障信息管理涵蓋從武器系統(tǒng)到單機(jī)的基線管理與查詢、變化管理與比對、產(chǎn)品數(shù)據(jù)包絡(luò)分析、技術(shù)狀態(tài)變化風(fēng)險(xiǎn)分析、產(chǎn)品配套資料與試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理，以及系統(tǒng)維護(hù)功能。

綜合保障信息管理平臺系統(tǒng)具備三大主要功能：

一是技術(shù)狀態(tài)變化監(jiān)管功能。集中管理研制階段與定型交付中裝備的技術(shù)狀態(tài)信息，可以按照產(chǎn)品層次結(jié)構(gòu)樹或批次對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)技術(shù)狀態(tài)信息、工藝技術(shù)狀態(tài)信息進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)從武器系統(tǒng)到單機(jī)產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)管理與查詢，并對技術(shù)狀態(tài)變化進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)警示，以減少技術(shù)狀態(tài)變化帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

二是質(zhì)量信息管理功能。管理產(chǎn)品各系統(tǒng)、單機(jī)、部組件的技術(shù)狀態(tài)信息，以及各批次產(chǎn)品信息的查詢功能，同時(shí)可以對各批次產(chǎn)品的參數(shù)進(jìn)行包絡(luò)線分析及偏離、超差分析，此外還具備對各次飛行試驗(yàn)信息的查詢功能。

三是售后保障信息管理功能。售后保障信息以售后保障管理信息為基礎(chǔ)，包括備品備件、校驗(yàn)檢定信息等，主要用于對售后使用階段裝備的健康狀態(tài)、校驗(yàn)檢定活動(dòng)、備品備件的使用情況進(jìn)行監(jiān)控，以使研制單位可以持續(xù)掌握產(chǎn)品狀態(tài)。

2.平臺特點(diǎn)

一是產(chǎn)品信息高度集成。利用信息化手段，形成產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)和產(chǎn)品質(zhì)量信息的監(jiān)管平臺，把傳統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)報(bào)告和零散的產(chǎn)品信息形成數(shù)據(jù)庫集中進(jìn)行管理，便于查詢、比較和分析。

二是技術(shù)狀態(tài)全過程控制。以往的產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)報(bào)告針對的是一個(gè)批次，而且這個(gè)技術(shù)狀態(tài)是一個(gè)起始狀態(tài)。當(dāng)交付以后的產(chǎn)品由于落實(shí)歸零措施、返修等原因?qū)е录夹g(shù)狀態(tài)變化后，并沒有手段快速查詢到產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)變化，不便于管理與控制。該系統(tǒng)將產(chǎn)品交付后的所有履歷信息納入平臺，通過定期同步全系統(tǒng)信息實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)量信息的全過程控制，確保產(chǎn)品狀態(tài)受控。

三是技術(shù)狀態(tài)變化自動(dòng)比較與風(fēng)險(xiǎn)分析。以往進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)時(shí)，均采用各單位上報(bào)技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)目，由總體設(shè)計(jì)部匯總并進(jìn)行變化影響分析。這種模式可能會(huì)由于個(gè)人的認(rèn)知水平所限，導(dǎo)致某些技術(shù)狀態(tài)變化沒有識別出來，形成潛在風(fēng)險(xiǎn)。全生命周期信息管理平臺自下而上分為4個(gè)層次，分別為數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)支撐層、應(yīng)用功能層和表現(xiàn)層，如圖1所示。

圖1 綜合保障信息管理平臺框架圖

表現(xiàn)層：系統(tǒng)表現(xiàn)層以優(yōu)化的界面設(shè)計(jì)將用戶關(guān)注信息前移，簡化用戶操作；同時(shí)增加word、Excel等常見文件自動(dòng)導(dǎo)入功能，簡化信息錄入，充分提升系統(tǒng)的易用性。

應(yīng)用功能層：系統(tǒng)以模塊化的方式實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能層，實(shí)現(xiàn)了從武器系統(tǒng)到單機(jī)的基線管理與查詢、變化管理與比對、產(chǎn)品數(shù)據(jù)包絡(luò)分析、技術(shù)狀態(tài)變化風(fēng)險(xiǎn)分析、質(zhì)量技術(shù)狀態(tài)信息查詢、產(chǎn)品配套資料與試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理、技術(shù)培訓(xùn)以及系統(tǒng)維護(hù)等功能。

數(shù)據(jù)支撐層：作為系統(tǒng)的中間層為系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問方法和外部接口，確保了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

數(shù)據(jù)層：通過對各型號、各系統(tǒng)配套產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)的梳理，根據(jù)共性需求建立了型號、系統(tǒng)、更改類別等通用數(shù)據(jù)字典表，并對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通用化設(shè)計(jì)，從根本上確保了系統(tǒng)的通用性。

通過對全生命周期綜合保障信息進(jìn)行管理，將產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)要求和產(chǎn)品性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況集中管理；通過系統(tǒng)自動(dòng)識別、統(tǒng)計(jì)技術(shù)狀態(tài)的變化情況，對存在的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行提示與風(fēng)險(xiǎn)分析。

三、平臺的應(yīng)用

1.功能應(yīng)用

全生命周期綜合保障信息管理系統(tǒng)采用軟硬件結(jié)合的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)從研制到交付使用綜合保障信息的管理。

一是技術(shù)狀態(tài)變化監(jiān)管。

技術(shù)狀態(tài)變化查詢：對技術(shù)狀態(tài)變化自動(dòng)比對、提示，對有技術(shù)狀態(tài)變化項(xiàng)目的具體更改內(nèi)容進(jìn)行顯示。顯示內(nèi)容包括更改原因、更改影響分析、試驗(yàn)驗(yàn)證情況、更改落實(shí)情況、批準(zhǔn)人、更改類別、更改證明等。

風(fēng)險(xiǎn)分析：技術(shù)狀態(tài)變化可能給產(chǎn)品性能與飛行試驗(yàn)帶來風(fēng)險(xiǎn)，所以對有狀態(tài)變化的項(xiàng)目進(jìn)行突出提示與自動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)識別、分析。系統(tǒng)可結(jié)合參數(shù)性能中的“參數(shù)影響分析”信息進(jìn)行自動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)辨識，并可以查看預(yù)先關(guān)聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告。

二是質(zhì)量信息管理。

質(zhì)量信息查詢：具備對各批次、各發(fā)產(chǎn)品的分系統(tǒng)、單機(jī)產(chǎn)品信息的查詢功能。單機(jī)產(chǎn)品信息包括產(chǎn)品代號、生產(chǎn)單位、設(shè)計(jì)單位、主管單位等。產(chǎn)品信息可以與產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)信息關(guān)聯(lián)，使用戶可以了解當(dāng)批產(chǎn)品的設(shè)計(jì)技術(shù)狀態(tài)與產(chǎn)品的實(shí)物狀態(tài)信息。

產(chǎn)品參數(shù)包絡(luò)分析：產(chǎn)品的性能、材料、工藝等參數(shù)存在批次性的波動(dòng)，將以往批次產(chǎn)品參數(shù)形成包絡(luò)，將當(dāng)批某產(chǎn)品的參數(shù)與此包絡(luò)進(jìn)行比對，對超包絡(luò)參數(shù)進(jìn)行突出提示，并對超包絡(luò)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

風(fēng)險(xiǎn)分析：產(chǎn)品參數(shù)超包絡(luò)、超差可能給產(chǎn)品性能與飛行試驗(yàn)帶來風(fēng)險(xiǎn)，所以對超包絡(luò)、超差參數(shù)進(jìn)行突出提示與自動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)辨識，并可以查看預(yù)先關(guān)聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告。

質(zhì)量問題信息管理：對在裝備服役期間發(fā)生的質(zhì)量問題、維修過程、處理結(jié)果以及備件使用情況進(jìn)行記錄。質(zhì)量問題能夠按照產(chǎn)品、批次與發(fā)次查詢，按系統(tǒng)、批次統(tǒng)計(jì)，并能夠自動(dòng)生成質(zhì)量問題報(bào)告。

三是售后保障信息管理。

備品備件信息管理：采用編碼與標(biāo)簽管理的方式，對備品備件的使用情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。管理內(nèi)容包括備品備件總量、剩余量與使用記錄日志。對備品備件的使用情況、使用頻度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對備品備件庫存量低告警提示。

單機(jī)級備品備件按照單件管理，使用時(shí)對產(chǎn)品包裝箱上的條碼標(biāo)簽、RFID或產(chǎn)品上的條碼標(biāo)簽進(jìn)行信息采集，在系統(tǒng)中進(jìn)行使用選項(xiàng)確認(rèn)，填寫使用日志；零件等備品備件，如螺栓、墊圈等，按照產(chǎn)品簇管理，使用時(shí)對產(chǎn)品包裝箱上的條碼標(biāo)簽或RFID進(jìn)行信息采集，在系統(tǒng)中進(jìn)行使用選項(xiàng)確認(rèn)，填寫使用日志。

校驗(yàn)檢定信息管理：記錄年度、發(fā)次的校驗(yàn)檢定工作過程、校驗(yàn)檢定結(jié)果，并對校驗(yàn)檢定工作進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對接近有效期的校驗(yàn)檢定設(shè)備進(jìn)行告警提示。

2.風(fēng)險(xiǎn)管理方法應(yīng)用

一是狀態(tài)變化風(fēng)險(xiǎn)分析。

在質(zhì)量管理信息系統(tǒng)中，通過使用基于基線的狀態(tài)變化與自動(dòng)FMEA、風(fēng)險(xiǎn)等級分析方法結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)技術(shù)狀態(tài)變化風(fēng)險(xiǎn)控制，分析過程如圖2所示。

圖2 自動(dòng)技術(shù)狀態(tài)變化風(fēng)險(xiǎn)分析過程

建立自動(dòng)分析基線，確定分析基準(zhǔn)，開展技術(shù)狀態(tài)變化分析。對發(fā)現(xiàn)的技術(shù)狀態(tài)變化項(xiàng)，通過自動(dòng)FMEA分析法對其危害、影響進(jìn)行權(quán)衡分析；通過風(fēng)險(xiǎn)等級影響分析法，對低風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目進(jìn)行篩選；引入風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，就技術(shù)狀態(tài)變化對多系統(tǒng)產(chǎn)生的影響進(jìn)行綜合分析，最終得到綜合的技術(shù)狀態(tài)變化風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果。

分析過程中，產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)按照功能/性能特性、物理特性、原材料、生產(chǎn)廠、技術(shù)條件等進(jìn)行分類。技術(shù)狀態(tài)變化的控制內(nèi)容包括更改原因、更改影響分析、試驗(yàn)驗(yàn)證情況、更改落實(shí)情況、更改類別等。通過自動(dòng)技術(shù)狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析，篩選出需要引起特別重視的技術(shù)狀態(tài)變化風(fēng)險(xiǎn)以及風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致的危害；對低風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目進(jìn)行過濾處理，降低了大量信息帶來的風(fēng)險(xiǎn)控制線索過多的問題。

二是參數(shù)指標(biāo)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)分析。

在質(zhì)量管理信息系統(tǒng)中，對產(chǎn)品參數(shù)指標(biāo)的控制包括對產(chǎn)品實(shí)測參數(shù)的合格與否，超差、偏離情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。分析過程中除使用設(shè)計(jì)指標(biāo)作為判據(jù)外，對于小子樣參數(shù)產(chǎn)品，成功數(shù)據(jù)包絡(luò)線分析法與參數(shù)離散分析法是比較有效的分析方法。

由于產(chǎn)品的性能、材料、工藝等參數(shù)存在批次性的波動(dòng)，在產(chǎn)品參數(shù)包絡(luò)分析中，將以往批次產(chǎn)品參數(shù)形成數(shù)據(jù)包絡(luò)范圍，將某發(fā)產(chǎn)品的參數(shù)與此包絡(luò)進(jìn)行比對，對超包絡(luò)參數(shù)進(jìn)行突出提示，并對超包絡(luò)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。參數(shù)的設(shè)計(jì)指標(biāo)值與實(shí)測參數(shù)形成的包絡(luò)范圍有4類對應(yīng)關(guān)系（見圖3）。

圖3 包絡(luò)與超差關(guān)系圖

理論上，包絡(luò)合格參數(shù)為理想的參數(shù)，但超包絡(luò)或超差參數(shù)未必是不合理參數(shù)。由于小子樣產(chǎn)品在設(shè)計(jì)研制過程中生產(chǎn)試驗(yàn)子樣小，所以設(shè)計(jì)指標(biāo)很可能不是最合理的指標(biāo)要求。因此，包絡(luò)/超差區(qū)域和超包絡(luò)/合格區(qū)域?yàn)楦鼞?yīng)該關(guān)注的區(qū)域。質(zhì)量管理信息系統(tǒng)自動(dòng)記錄上述4類參數(shù)，并進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，形成圍繞設(shè)計(jì)值與包絡(luò)線的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，給出參數(shù)合格判據(jù)與異常提示。

通過參數(shù)包絡(luò)與離散分析法，可以深化對設(shè)計(jì)指標(biāo)的合理性分析，在積累一定數(shù)據(jù)量后可以采用大數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘方法修正設(shè)計(jì)指標(biāo)值。

三是關(guān)鍵特性風(fēng)險(xiǎn)分析。

由于各類產(chǎn)品包含大量的設(shè)計(jì)參數(shù)，系統(tǒng)級的參數(shù)數(shù)量更是海量級別，在風(fēng)險(xiǎn)控制中如果對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行全面管理，工作量將非常大，也不能準(zhǔn)確把握關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息。因此，在質(zhì)量管理信息系統(tǒng)中，采用控制產(chǎn)品關(guān)鍵特性參數(shù)的方法控制產(chǎn)品質(zhì)量。

產(chǎn)品關(guān)鍵特性包括單點(diǎn)失效產(chǎn)品的關(guān)鍵特性、關(guān)重件主要性能參數(shù)以及強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)參數(shù)等。按照關(guān)鍵特性確定準(zhǔn)則，采用硬件法、自動(dòng)FMEA分析法，結(jié)合設(shè)計(jì)裕度及系統(tǒng)功能邏輯進(jìn)行分析，確定關(guān)鍵特性，并按照風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度對產(chǎn)品的關(guān)鍵特性分級管理。此外，明確關(guān)鍵特性風(fēng)險(xiǎn)影響，縮小了系統(tǒng)故障與處置措施的范圍，使系統(tǒng)開發(fā)更具實(shí)現(xiàn)性。

通過全生命周期綜合保障信息管理，形成了對裝備全生命周期技術(shù)狀態(tài)與產(chǎn)品信息的系統(tǒng)管理方法，改變了傳統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)與風(fēng)險(xiǎn)靠人識別、靠人管理的不確定性和不統(tǒng)一性，改變了產(chǎn)品“兩書”紙質(zhì)管理、信息反饋難的問題。綜合保障信息平臺也是航天質(zhì)量管理方法在信息化管理中的應(yīng)用，是將總體設(shè)計(jì)分析、過程質(zhì)量控制與風(fēng)險(xiǎn)分析方法形成數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用軟件化實(shí)現(xiàn)的方式對產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制，在航天產(chǎn)品科研生產(chǎn)中有很強(qiáng)的實(shí)用性，是將智力成果轉(zhuǎn)化形成產(chǎn)品的一個(gè)有益應(yīng)用。同時(shí)，通過系統(tǒng)的應(yīng)用，積累了產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，不斷完善參數(shù)包絡(luò)范圍，為后續(xù)設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了依據(jù)。全生命周期綜合保障信息管理的理論與技術(shù)具有通用性，可以向其它軍工領(lǐng)域及產(chǎn)品信息管理行業(yè)轉(zhuǎn)化應(yīng)用。