综合保障信息平台在装备全生命周期管理中的应用

◎北京宇航系统工程研究所 谢汶姝 唐雷 马骥 杜浩

首都航天机械公司 刘凌云

综合保障信息平台在装备全生命周期管理中的应用

◎北京宇航系统工程研究所 谢汶姝 唐雷 马骥 杜浩

首都航天机械公司 刘凌云

装备全生命周期综合保障信息管理是从装备研制、试验、交付到使用、退役全过程的使用与保障信息管理，基于装备的研制与使用构建了综合保障信息平台，并开展了全生命周期综合保障信息管理应用实践，对于提高装备保障效率、提升装备综合保障信息的利用效率有重要意义。

随着复杂装备数量的增加与使用需求的提升，装备的综合保障工作已不仅是售后 “保障好”的问题，而是从论证、研制、生产、交付到退役全生命周期的“好保障”问题。为使售后服务工作有抓手，使装备研制改进有依据，必须提升装备整体的综合保障水平和研制部门的服务保障能力。全生命周期综合保障信息管理是利用信息化的技术手段，对产品的设计研制与售后使用维护过程进行全生命周期的监管，全面提升保障效率，以满足装备精确保障的需求。

北京宇航系统工程研究所通过在装备研制与批生产阶段监管技术状态、试验信息，在批生产中控制产品质量信息并在交付后管理产品测试、使用、维护信息的模式，对技术状态信息与产品信息进行细化分类，运用质量分析方法对各类信息进行管理，开展了全生命周期综合保障信息管理的模式、方法与技术研究，并形成了综合保障信息管理与应用平台。

一、总体思路

全生命周期综合保障信息管理用于对从方案论证、工程研制、批生产交付、服役使用、维护维修到退役的全生命周期内各类信息进行管理。按照产品信息的对象属性可分为技术状态信息与产品信息，技术状态信息主要用于研制到批生产阶段，而产品信息包含研制阶段历次大型试验的产品状态信息、交付时的产品状态信息与交付后产品的履历信息、维护信息等。

通过信息化的方式，使用专用的设计技术状态与产品质量分析方法对批生产产品的技术状态及各发产品质量信息监督管理，对批次间的技术状态变化实现自动判别对比和风险分析，使设计、生产部门以及相关用户能全面掌握装备技术状态变化与产品的质量信息情况，使状态变化及风险直观、可控，状态检查确认过程更便捷，实现对产品全生命周期的全过程控制。

二、平台功能及特点

1.主要功能

全生命周期综合保障信息管理涵盖从武器系统到单机的基线管理与查询、变化管理与比对、产品数据包络分析、技术状态变化风险分析、产品配套资料与试验数据管理，以及系统维护功能。

综合保障信息管理平台系统具备三大主要功能：

一是技术状态变化监管功能。集中管理研制阶段与定型交付中装备的技术状态信息，可以按照产品层次结构树或批次对产品的设计技术状态信息、工艺技术状态信息进行管理，实现从武器系统到单机产品技术状态管理与查询，并对技术状态变化进行风险警示，以减少技术状态变化带来的风险。

二是质量信息管理功能。管理产品各系统、单机、部组件的技术状态信息，以及各批次产品信息的查询功能，同时可以对各批次产品的参数进行包络线分析及偏离、超差分析，此外还具备对各次飞行试验信息的查询功能。

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为基础，包括备品备件、校验检定信息等，主要用于对售后使用阶段装备的健康状态、校验检定活动、备品备件的使用情况进行监控，以使研制单位可以持续掌握产品状态。

2.平台特点

一是产品信息高度集成。利用信息化手段，形成产品技术状态和产品质量信息的监管平台，把传统的技术状态统计报告和零散的产品信息形成数据库集中进行管理，便于查询、比较和分析。

二是技术状态全过程控制。以往的产品技术状态报告针对的是一个批次，而且这个技术状态是一个起始状态。当交付以后的产品由于落实归零措施、返修等原因导致技术状态变化后，并没有手段快速查询到产品技术状态变化，不便于管理与控制。该系统将产品交付后的所有履历信息纳入平台，通过定期同步全系统信息实现对产品质量信息的全过程控制，确保产品状态受控。

三是技术状态变化自动比较与风险分析。以往进行技术状态统计时，均采用各单位上报技术状态项目，由总体设计部汇总并进行变化影响分析。这种模式可能会由于个人的认知水平所限，导致某些技术状态变化没有识别出来，形成潜在风险。全生命周期信息管理平台自下而上分为4个层次，分别为数据层、数据支撑层、应用功能层和表现层，如图1所示。

图1 综合保障信息管理平台框架图

表现层：系统表现层以优化的界面设计将用户关注信息前移，简化用户操作；同时增加word、Excel等常见文件自动导入功能，简化信息录入，充分提升系统的易用性。

应用功能层：系统以模块化的方式实现应用功能层，实现了从武器系统到单机的基线管理与查询、变化管理与比对、产品数据包络分析、技术状态变化风险分析、质量技术状态信息查询、产品配套资料与试验数据管理、技术培训以及系统维护等功能。

数据支撑层：作为系统的中间层为系统提供了统一的数据访问方法和外部接口，确保了系统的安全性和可靠性。

数据层：通过对各型号、各系统配套产品技术状态的梳理，根据共性需求建立了型号、系统、更改类别等通用数据字典表，并对数据库进行通用化设计，从根本上确保了系统的通用性。

通过对全生命周期综合保障信息进行管理，将产品技术指标要求和产品性能指标的实现情况集中管理；通过系统自动识别、统计技术状态的变化情况，对存在的技术风险进行提示与风险分析。

三、平台的应用

1.功能应用

全生命周期综合保障信息管理系统采用软硬件结合的技术手段，实现从研制到交付使用综合保障信息的管理。

一是技术状态变化监管。

技术状态变化查询：对技术状态变化自动比对、提示，对有技术状态变化项目的具体更改内容进行显示。显示内容包括更改原因、更改影响分析、试验验证情况、更改落实情况、批准人、更改类别、更改证明等。

风险分析：技术状态变化可能给产品性能与飞行试验带来风险，所以对有状态变化的项目进行突出提示与自动风险识别、分析。系统可结合参数性能中的“参数影响分析”信息进行自动风险辨识，并可以查看预先关联的风险分析报告。

二是质量信息管理。

质量信息查询：具备对各批次、各发产品的分系统、单机产品信息的查询功能。单机产品信息包括产品代号、生产单位、设计单位、主管单位等。产品信息可以与产品的技术状态信息关联，使用户可以了解当批产品的设计技术状态与产品的实物状态信息。

产品参数包络分析：产品的性能、材料、工艺等参数存在批次性的波动，将以往批次产品参数形成包络，将当批某产品的参数与此包络进行比对，对超包络参数进行突出提示，并对超包络参数进行统计。

风险分析：产品参数超包络、超差可能给产品性能与飞行试验带来风险，所以对超包络、超差参数进行突出提示与自动风险辨识，并可以查看预先关联的风险分析报告。

质量问题信息管理：对在装备服役期间发生的质量问题、维修过程、处理结果以及备件使用情况进行记录。质量问题能够按照产品、批次与发次查询，按系统、批次统计，并能够自动生成质量问题报告。

三是售后保障信息管理。

备品备件信息管理：采用编码与标签管理的方式，对备品备件的使用情况进行动态管理。管理内容包括备品备件总量、剩余量与使用记录日志。对备品备件的使用情况、使用频度进行统计，对备品备件库存量低告警提示。

单机级备品备件按照单件管理，使用时对产品包装箱上的条码标签、RFID或产品上的条码标签进行信息采集，在系统中进行使用选项确认，填写使用日志；零件等备品备件，如螺栓、垫圈等，按照产品簇管理，使用时对产品包装箱上的条码标签或RFID进行信息采集，在系统中进行使用选项确认，填写使用日志。

校验检定信息管理：记录年度、发次的校验检定工作过程、校验检定结果，并对校验检定工作进行统计，对接近有效期的校验检定设备进行告警提示。

2.风险管理方法应用

一是状态变化风险分析。

在质量管理信息系统中，通过使用基于基线的状态变化与自动FMEA、风险等级分析方法结合，实现自动技术状态变化风险控制，分析过程如图2所示。

图2 自动技术状态变化风险分析过程

建立自动分析基线，确定分析基准，开展技术状态变化分析。对发现的技术状态变化项，通过自动FMEA分析法对其危害、影响进行权衡分析；通过风险等级影响分析法，对低风险项目进行筛选；引入风险评价模型，就技术状态变化对多系统产生的影响进行综合分析，最终得到综合的技术状态变化风险分析结果。

分析过程中，产品的技术状态按照功能/性能特性、物理特性、原材料、生产厂、技术条件等进行分类。技术状态变化的控制内容包括更改原因、更改影响分析、试验验证情况、更改落实情况、更改类别等。通过自动技术状态风险分析，筛选出需要引起特别重视的技术状态变化风险以及风险可能导致的危害；对低风险项目进行过滤处理，降低了大量信息带来的风险控制线索过多的问题。

二是参数指标质量风险分析。

在质量管理信息系统中，对产品参数指标的控制包括对产品实测参数的合格与否，超差、偏离情况进行统计与分析。分析过程中除使用设计指标作为判据外，对于小子样参数产品，成功数据包络线分析法与参数离散分析法是比较有效的分析方法。

由于产品的性能、材料、工艺等参数存在批次性的波动，在产品参数包络分析中，将以往批次产品参数形成数据包络范围，将某发产品的参数与此包络进行比对，对超包络参数进行突出提示，并对超包络参数进行统计。参数的设计指标值与实测参数形成的包络范围有4类对应关系（见图3）。

图3 包络与超差关系图

理论上，包络合格参数为理想的参数，但超包络或超差参数未必是不合理参数。由于小子样产品在设计研制过程中生产试验子样小，所以设计指标很可能不是最合理的指标要求。因此，包络/超差区域和超包络/合格区域为更应该关注的区域。质量管理信息系统自动记录上述4类参数，并进行自动统计，形成围绕设计值与包络线的统计分析结果，给出参数合格判据与异常提示。

通过参数包络与离散分析法，可以深化对设计指标的合理性分析，在积累一定数据量后可以采用大数据分析与数据挖掘方法修正设计指标值。

三是关键特性风险分析。

由于各类产品包含大量的设计参数，系统级的参数数量更是海量级别，在风险控制中如果对海量数据进行全面管理，工作量将非常大，也不能准确把握关键数据信息。因此，在质量管理信息系统中，采用控制产品关键特性参数的方法控制产品质量。

产品关键特性包括单点失效产品的关键特性、关重件主要性能参数以及强制检验点参数等。按照关键特性确定准则，采用硬件法、自动FMEA分析法，结合设计裕度及系统功能逻辑进行分析，确定关键特性，并按照风险严重程度对产品的关键特性分级管理。此外，明确关键特性风险影响，缩小了系统故障与处置措施的范围，使系统开发更具实现性。

通过全生命周期综合保障信息管理，形成了对装备全生命周期技术状态与产品信息的系统管理方法，改变了传统的技术状态与风险靠人识别、靠人管理的不确定性和不统一性，改变了产品“两书”纸质管理、信息反馈难的问题。综合保障信息平台也是航天质量管理方法在信息化管理中的应用，是将总体设计分析、过程质量控制与风险分析方法形成数学模型，应用软件化实现的方式对产品进行质量风险控制，在航天产品科研生产中有很强的实用性，是将智力成果转化形成产品的一个有益应用。同时，通过系统的应用，积累了产品数据信息，不断完善参数包络范围，为后续设计改进提供了依据。全生命周期综合保障信息管理的理论与技术具有通用性，可以向其它军工领域及产品信息管理行业转化应用。