李延杰 陳 波 申永青 王 坦

（1.空軍研究院系統(tǒng)工程研究所 北京 100076）（2.航天科工防御技術(shù)研究試驗中心 北京 100854）

1 引言

元器件是武器裝備的基本組成單位，其可靠性的高低直接影響整機(jī)系統(tǒng)的可靠性水平。元器件設(shè)計選用管理是構(gòu)成系統(tǒng)固有質(zhì)量的前端控制點(diǎn)，也是提升裝備整機(jī)質(zhì)量可靠性的有效手段。當(dāng)前，元器件選用管理控制信息化水平普遍較低，管控手段指導(dǎo)性不強(qiáng)，管控措施難以落地，直接導(dǎo)致產(chǎn)品因元器件設(shè)計選用產(chǎn)生的問題居高不下，亟需結(jié)合工程實踐開展元器件選用控制方法的優(yōu)化研究工作［1～4］。

2 元器件選用控制現(xiàn)狀分析

為了規(guī)范、指導(dǎo)設(shè)計師對元器件的設(shè)計選用，國內(nèi)很多單位普遍編制元器件選用目錄，但選用目錄更新及時性、信息化程度普遍不高，造成了選用目錄對設(shè)計師開展前端設(shè)計指導(dǎo)性不強(qiáng)，導(dǎo)致“超目錄”變成一種普遍現(xiàn)象。而且存在技術(shù)落后的元器件屢屢出現(xiàn)在新產(chǎn)品上，技術(shù)領(lǐng)先應(yīng)用經(jīng)驗豐富的器件卻得不到推廣的現(xiàn)象，此外元器件選用目錄應(yīng)貫徹物資壓縮、品種壓縮的原則，但由于缺乏有效數(shù)據(jù)支撐，壓縮的效果不明顯。分析原因，主要有以下幾個方面［5～6］:

1）缺乏統(tǒng)一規(guī)范的元器件應(yīng)用信息數(shù)據(jù)資源庫，元器件設(shè)計選用缺乏可靠性信息支撐。設(shè)計師在元器件設(shè)計選型時基本主要關(guān)注元器件的性能參數(shù)指標(biāo)，對其可靠性水平、使用履歷、應(yīng)用成熟度等信息的了解往往只能依靠個人或團(tuán)隊經(jīng)驗，缺乏可靠性數(shù)據(jù)支持的有效途徑，直接導(dǎo)致有問題的元器件被重復(fù)選用或難以選取最優(yōu)的元器件，降低了產(chǎn)品的可靠性水平。

2）優(yōu)選目錄更新手段落后，缺少成熟的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法和模型，傳統(tǒng)選用目錄僅依靠一小部分專家定期進(jìn)行識別查新工作，無法保證效率低和動態(tài)及時性。從數(shù)十萬種元器件海量數(shù)據(jù)中識別出部分器件作為優(yōu)選元器件，無法直接通過人工手段進(jìn)行識別、歸類、匯總、分析，急需對數(shù)據(jù)相關(guān)性算法和模型進(jìn)行研究。

3）缺乏先進(jìn)的元器件選用管理平臺，元器件的選用評審、審查信息化程度低。元器件選用目錄內(nèi)元器件的型號多為品種系列，查詢不便且難以通過信息化的手段對某產(chǎn)品的元器件選用情況進(jìn)行評估管理，而且元器件選用超目錄審批為線下進(jìn)行，大大增加了對產(chǎn)品元器件選用的管控難度，導(dǎo)致低可靠性元器件及超目錄元器件裝機(jī)使用的情況時有發(fā)生，對產(chǎn)品的可靠性水平十分不利。

3 元器件選用控制體系框架設(shè)計

針對存在的問題，面對新形勢，元器件選用控制體系應(yīng)以信息化、知識化與智能化為目標(biāo)，圍繞元器件選用目錄信息化系統(tǒng)的建設(shè)為中心，通過信息數(shù)據(jù)收集、選用目錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)、基于數(shù)據(jù)分析與決策的軟件架構(gòu)設(shè)計、管理審批流建立、面向應(yīng)用與管理的功能模塊建立等方面著手，搭建元器件選用控制體系［7］，基本框架如下。

1）元器件完備信息數(shù)據(jù)收集

數(shù)據(jù)信息是支撐決策的基礎(chǔ)，元器件數(shù)據(jù)的全面性、完備性與準(zhǔn)確性對元器件的選用指導(dǎo)至關(guān)重要。元器件信息數(shù)據(jù)的收集應(yīng)覆蓋器件的全壽命周期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，比如器件的設(shè)計環(huán)節(jié)（性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選用等）、生產(chǎn)環(huán)節(jié)（采用標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量等級、流片要素、封裝要素等）、采購環(huán)節(jié)（合格供方、物資編碼、進(jìn)口器件顏色等級、國產(chǎn)器件質(zhì)量保證等級等）、可靠性試驗環(huán)節(jié)（新品鑒定、應(yīng)用驗證、篩選能力及履歷、DPA履歷）、應(yīng)用環(huán)節(jié)（任務(wù)性質(zhì)、應(yīng)用環(huán)境、應(yīng)用部位、是否禁限用等）以及失效履歷情況。

圖1 元器件選用控制體系框架

2）元器件可靠性試驗信息系統(tǒng)建設(shè)

元器件選用目錄系統(tǒng)一般在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，而元器件的可靠性試驗數(shù)據(jù)由外網(wǎng)分散的試驗設(shè)備與試驗環(huán)節(jié)產(chǎn)生，數(shù)據(jù)存儲于相關(guān)聯(lián)的工控機(jī)上。為了高效、完備地為元器件選用目錄信息化系統(tǒng)提供試驗信息數(shù)據(jù)支撐，需要研究建立可靠性試驗信息系統(tǒng)，在保證信息安全的前提下建立外網(wǎng)的可靠性試驗信息系統(tǒng)與內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的元器件選用目錄系統(tǒng)的訪問機(jī)制。

由于各試驗設(shè)備和工控機(jī)未相互連接，因此，可靠性試驗信息系統(tǒng)建設(shè)的第一步是讓所有設(shè)備及工控機(jī)實現(xiàn)互聯(lián)，通過交換機(jī)和非密服務(wù)器的方式進(jìn)行連接，組成“外部試驗網(wǎng)”。搭建完成后試驗人員可在外部試驗網(wǎng)上完成整個試驗流程，同時將所有可靠性試驗數(shù)據(jù)存儲在外部服務(wù)器中，定期將外部試驗網(wǎng)上的所有可靠性試驗數(shù)據(jù)通過光盤等媒介傳輸?shù)皆骷x用目錄信息化系統(tǒng)上，如圖2所示。

圖2 可靠性試驗信息系統(tǒng)示意圖

3）元器件可靠性數(shù)據(jù)分析與決策

以當(dāng)前的選用目錄數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，建立與導(dǎo)入的可靠性試驗信息數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)算法，利用數(shù)理統(tǒng)計的方法對選用目錄內(nèi)的元器件進(jìn)行可靠性分析，重點(diǎn)對元器件失效數(shù)據(jù)開展分析。以尋找各型號失效案例之間的共性，找出各型號在研制、生產(chǎn)、元器件選用等方面的薄弱環(huán)節(jié)，提升系統(tǒng)可靠性為目的，研究系統(tǒng)現(xiàn)有失效數(shù)據(jù)分析的統(tǒng)計方法，進(jìn)而將所需的統(tǒng)計查詢功能集成在信息系統(tǒng)中，擬利用故障樹查找法尋找各類器件在系統(tǒng)上失效的相關(guān)性。每個類型的元器件相應(yīng)的失效模式和可能失效原因都不同，需要對各類元器件失效模式進(jìn)行分類。由于每類元器件自身也是由各個部分和結(jié)構(gòu)組成，可以等同于一個小系統(tǒng)，因此為了分析的準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性也需要建立元器件故障樹，故障樹中每一類失效原因?qū)?yīng)相應(yīng)的失效案例。

通過設(shè)定合理的權(quán)重比和數(shù)據(jù)分析算法，將可靠性試驗數(shù)據(jù)與元器件的推薦指數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，同時將元器件全壽命周期的各個環(huán)節(jié)的信息進(jìn)行加權(quán)統(tǒng)計，形成元器件選用目錄優(yōu)選排序算法，對庫內(nèi)元器件進(jìn)行自動識別和判斷，及時將早期產(chǎn)品、電參數(shù)性能和質(zhì)量一般、工藝不先進(jìn)、已有可替代產(chǎn)品的元器件推送審批流進(jìn)行剔除審批，同時將滿足選用目錄整體需求的通過應(yīng)用驗證等相關(guān)試驗的、符合元器件技術(shù)發(fā)展、性能先進(jìn)、質(zhì)量管控良好、通用性強(qiáng)、滿足型號要求的尚不在選用目錄中的元器件推送審批流進(jìn)行準(zhǔn)入審批，并動態(tài)更新元器件推薦指數(shù)，為設(shè)計師設(shè)計選用以及選用目錄動態(tài)更新提供決策支撐［8］。

4）信息系統(tǒng)應(yīng)用與管理功能模塊建立

面向設(shè)計師的使用需求以及上級部門的管理要求，優(yōu)化元器件選用目錄系統(tǒng)的功能性與友好性，實現(xiàn)型號的分類管理，覆蓋用戶所需的全部信息顯示功能，設(shè)計強(qiáng)大的信息搜索關(guān)聯(lián)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)型號選用進(jìn)口器件與國產(chǎn)元器件按照型號規(guī)格、性能指標(biāo)等多個字段關(guān)聯(lián)，提供每個型號選用進(jìn)口元器件所對應(yīng)的國內(nèi)可參考替換的器件信息［9～10］（沒有可替換產(chǎn)品的除外），同時建立目錄內(nèi)元器件的類別樹，可實現(xiàn)元器件按類、字段等關(guān)鍵信息進(jìn)行模糊查詢功能。此外，重點(diǎn)建立元器件目錄內(nèi)外比對功能，能夠生成比對分析報告，作為管理評審依據(jù)，有效提升元器件的選用控制水平［11～12］。

圖4 元器件選用目錄系統(tǒng)部分功能示意圖

5）元器件選用審批流建立

元器件選用審批流主要包括超目錄選用審批流、選用目錄準(zhǔn)入審批流、選用目錄剔除審批流。審批流的建立應(yīng)充分考慮操作性、有效性、指導(dǎo)性、高效性與復(fù)用性，抓重點(diǎn)環(huán)節(jié)，縮短管理鏈條，發(fā)揮指導(dǎo)性作用，促進(jìn)元器件選用管控水平的提升。

4 結(jié)語

通過圍繞搭建元器件選用目錄信息化系統(tǒng)，收斂元器件全壽命周期可靠性數(shù)據(jù)，凝練數(shù)據(jù)挖掘、分析與決策算法，嵌套管理控制職能，能夠在質(zhì)量管理上實現(xiàn)從“局部引導(dǎo)總體”向“上級引導(dǎo)下級”轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)元器件選用的統(tǒng)一有效管理，切實提升高可靠領(lǐng)域用元器件的選用及管控水平，推動元器件國產(chǎn)化的進(jìn)程，提升產(chǎn)品的可靠性水平。