1 引言

    技術狀態(tài)管理是保證將用戶對產(chǎn)品的功能、物理等特性的要求，反應到設計、生產(chǎn)中，并最終實現(xiàn)用戶要求的一種管理技術和方法。50多年來，我國航天科技工業(yè)已經(jīng)基本形成了“兩條指揮線”、“全過程受控”、“產(chǎn)品數(shù)據(jù)包”等一整套具有中國特色的型號研制技術狀態(tài)管理的做法和經(jīng)驗，保障了“兩彈一星”、“載人航天”、“探月”工程等重點型號和重大工程的成功，對型號研制工作發(fā)揮著基礎保障作用。

    技術狀態(tài)管理需要保證從產(chǎn)品研制與設計開始，并在產(chǎn)品的整個壽命周期內(nèi)所需的全部技術文件現(xiàn)行有效、正確無誤，使管理者清楚地掌握這些技術文件與產(chǎn)品狀態(tài)的一致性。然而，針對航天產(chǎn)品研制新形勢下型號研制數(shù)量大、周期短；新產(chǎn)品、新技術、新方法不斷涌現(xiàn)；型號系列化研制成為常態(tài)，耦合關系愈加密切，產(chǎn)品化趨勢明顯；協(xié)作面廣的特點。傳統(tǒng)的以“技術文件”為核心的技術狀態(tài)管理方法在管理粒度、系統(tǒng)性、連續(xù)性和多型號適應性方面存在不足，技術狀態(tài)管理所期望的完整性、一致性和可追溯能力尚未全面具備，迫切需要技術狀態(tài)管理方法在繼承優(yōu)秀傳統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)新的跨越發(fā)展。

    綜上所述，本文提出模型驅(qū)動的航天型號技術狀態(tài)管理方法。首先給出型號技術狀態(tài)管理的內(nèi)涵和需求；然后詳細闡述模型驅(qū)動的思想以及該思想的引入對技術狀態(tài)管理能力提升帶來的巨大作用；最后對模型驅(qū)動的技術狀態(tài)管理方法及其所包含的關鍵技術進行了說明，并分析了模型驅(qū)動的技術狀態(tài)管理方法的特點。

2 航天型號技術狀態(tài)管理內(nèi)涵

    技術狀態(tài)是指在技術文件中規(guī)定的，并且在產(chǎn)品（硬件、軟件）中達到的功能特性(Function Characteristics)和物理特性(Physical Characteristics)。通常情況下，技術狀態(tài)包含兩個方面的內(nèi)涵，一是某個具體產(chǎn)品所具有的功能特性和物理特征，二是同一產(chǎn)品在其生命周期不同階段所達到的功能特性和物理特征。前者是一種靜態(tài)的體現(xiàn)，描述產(chǎn)品在生命周期某個時間點的技術狀態(tài)；后者是一種動態(tài)的體現(xiàn)，描述產(chǎn)品技術狀態(tài)在生命周期中的演化過程。可見，技術狀態(tài)具有兩個關鍵特性：技術狀態(tài)是產(chǎn)品達到的或預期達到的特性的綜合，通過全套技術文件來表征的；技術狀態(tài)不是一成不變的，其演化過程清晰地再現(xiàn)了從用戶需求到產(chǎn)品實現(xiàn)的全過程。

    在數(shù)字化環(huán)境下，航天型號的技術狀態(tài)管理通過對標識、紀實、審核等過程的管理，實現(xiàn)了對全生命周期中任何產(chǎn)品功能、性能和物理特性的控制。從技術角度看，型號技術狀態(tài)管理是對產(chǎn)品全生命周期過程中數(shù)據(jù)的生成、更改、傳遞、保存等一系列活動進行的處理與控制，其實質(zhì)上是一種面向型號全生命周期，通過對產(chǎn)品數(shù)據(jù)在靜態(tài)和動態(tài)兩個層面進行定義和控制的管理技術。其目的是保證產(chǎn)品技術狀態(tài)在其生命周期內(nèi)得到控制和保持，確保數(shù)據(jù)的有效性、準確性、一致性、完整性和可追溯性。

    a.技術狀態(tài)管理是型號系統(tǒng)工程管理的重要組成部分。系統(tǒng)工程的核心是按照事物本身的系統(tǒng)性來分析和認識問題，以期達到系統(tǒng)的整體最優(yōu)化。技術狀態(tài)管理通過技術狀態(tài)標識、技術狀態(tài)控制、技術狀態(tài)紀實、技術狀態(tài)審核等活動實現(xiàn)了對系統(tǒng)的定義和控制，對大型復雜產(chǎn)品或系統(tǒng)的研制起到了重要的管控作用，是保證系統(tǒng)成功研制的重要手段。

    b.技術狀態(tài)管理的范圍覆蓋型號研制全生命周期。技術狀態(tài)管理涵蓋了從產(chǎn)品規(guī)劃到產(chǎn)品消亡的整個生命周期過程，包含了產(chǎn)品設計、制造、試驗、測試、總裝等業(yè)務過程。

    c.技術狀態(tài)管理的任務是對產(chǎn)品數(shù)據(jù)在靜態(tài)和動態(tài)兩個層面進行定義和控制。在靜態(tài)上，建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)的組織方式、描述方式，維護生命周期中的全部產(chǎn)品數(shù)據(jù)，能夠清晰地反應產(chǎn)品在某一生命周期時間點的技術狀態(tài)；在動態(tài)上，建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)的內(nèi)在關聯(lián)關系，包括生命周期過程關聯(lián)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)，能夠清晰記錄完整的演化過程，確保技術狀態(tài)的全生命周期可追溯。

3 航天型號技術狀態(tài)管理的新需求

    3.1 靜態(tài)組織：建立統(tǒng)一的技術狀態(tài)全局描述模型

    隨著型號研制數(shù)量的不斷增加、技戰(zhàn)術指標的不斷提升，對技術狀態(tài)管理的要求也在發(fā)生重大變化。單型號環(huán)境下，各自為政，只需關注本型號內(nèi)部的技術狀態(tài)即可。對于多型號而言，由于系列設計、借用設計、通用化設計等方法和手段的大量采用，型號與型號之間不可避免地存在內(nèi)在關聯(lián)，只有建立統(tǒng)一的技術狀態(tài)描述標準，才能夠在全局層面管控多型號技術狀態(tài)，實現(xiàn)技術狀態(tài)的可重用、可復現(xiàn)。但是，由于當前的技術狀態(tài)管理模式圍繞技術文件展開，大量的狀態(tài)信息隱含在文件內(nèi)部，管理粒度粗放，技術狀態(tài)信息離散分布，割裂了內(nèi)在關聯(lián)，在這種情況下，難以通過抽象和提煉發(fā)現(xiàn)型號技術狀態(tài)管理的深層次共性特征，進而形成統(tǒng)一的技術狀態(tài)描述標準。因此，必須轉(zhuǎn)變當前的管理模式，將管理粒度進一步精細化，獲取隱含于技術文件內(nèi)部的關鍵技術狀態(tài)信息及其關聯(lián)關系，并通過建模的方式進行固化，從而在全局角度形成統(tǒng)一的精細化技術狀態(tài)描述模型，進而驅(qū)動技術狀態(tài)管理過程。

    3.2 動態(tài)機制：建立連續(xù)、一致、可追溯的技術狀態(tài)演化控制機制

    技術狀態(tài)管理覆蓋從用戶需求到產(chǎn)品實現(xiàn)的全生命周期，其目的是從用戶任務的需求和上層的系統(tǒng)要求出發(fā)，在預算、進度和其他限制條件下，研制一個整體性能優(yōu)化的系統(tǒng)。傳統(tǒng)的技術狀態(tài)演化過程采用提交數(shù)據(jù)包的方式進行記錄，往往是在轉(zhuǎn)階段、產(chǎn)品驗收等關鍵時間點進行，一方面收集整理周期長，另一方面連續(xù)性、一致性、可追溯性難以保障，技術狀態(tài)變更和控制過程過多依賴人為判斷，難以保證控制的完備性、全面性和系統(tǒng)性。因此，需要轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的管理方式，利用統(tǒng)一技術狀態(tài)模型，形成技術狀態(tài)的描述標準，規(guī)范技術狀態(tài)要素之間的關聯(lián)關系，進一步建立面向全生命周期的連續(xù)、一致、可追溯的技術狀態(tài)演化控制機制，從用戶需求開始全面記錄和系統(tǒng)化管理，直到最終完成型號實物產(chǎn)品研制，以及成功發(fā)射、在軌測試并交付的全過程技術狀態(tài)。

4 模型驅(qū)動的技術狀態(tài)管理方法核心思想

    為了滿足航天型號技術狀態(tài)管理在靜態(tài)組織和動態(tài)控制方面的新要求，需要將當前的基于系統(tǒng)工程的技術狀態(tài)管理思想進行延伸與創(chuàng)新，建立模型驅(qū)動的技術狀態(tài)管理新思路。

    將系統(tǒng)工程與模型相結合的思想目前已成為系統(tǒng)工程發(fā)展的最新方向，基于模型的系統(tǒng)工程（Model-Based System Engineering MBSE）的目的是推動航天型號研制從基于文檔的系統(tǒng)工程(Document-Based System Engmeermg)向基于模型的系統(tǒng)工程轉(zhuǎn)變。能夠在客戶問題空間(Customer Problem Space)和設計求解空間(Designer Solution Space)之間架起溝通的橋梁。MBSE的思想是使用模型來貫穿研制全過程，將蘊涵于文檔內(nèi)部的技術狀態(tài)信息顯性化。MBSE以需求捕獲、確認和分配為源頭，以功能和物理實現(xiàn)為方式，利用模型定義消息，規(guī)范整個系統(tǒng)的接口，最終達到全生命周期可追溯的目的。MBSE是一種系統(tǒng)工程的實現(xiàn)途徑，通過對研制各階段的主要活動進行模型化，例如任務模型、需求模型、功能模型、物理模型、驗證模型等，確保產(chǎn)品研制全過程的完整性、一致性、連續(xù)性、可追溯性。

    從以上分析可以看出，模型驅(qū)動的系統(tǒng)工程管理思想能夠?qū)㈦[含于文檔內(nèi)部的管理要素和管理思想通過模型的方式進行顯性化、固化、持久化，能夠更好地將產(chǎn)品研制過程中的經(jīng)驗、知識復用于新的產(chǎn)品研制過程，實現(xiàn)一種精細化、連續(xù)可追溯的工程管理過程。因此，將該思想引入技術狀態(tài)管理過程，有助于解決技術狀態(tài)管理在動態(tài)和靜態(tài)兩個層面提出的新需求。本文提出模型驅(qū)動的航天型號技術狀態(tài)管理方法，其核心思想如下（見圖1）。

圖1 模型驅(qū)動的技術狀態(tài)管理原理

    “以動靜耦合的技術狀態(tài)模型為基礎，以面向要素層面的細粒度技術狀態(tài)靜態(tài)描述為核心，以系統(tǒng)的、連續(xù)的技術狀態(tài)動態(tài)演化和追溯為手段”，實現(xiàn)航天型號技術狀態(tài)的全周期、細粒度、精細化管理：

    a.產(chǎn)品研制過程中產(chǎn)生的大量技術文件是技術狀態(tài)管理的主要對象，技術狀態(tài)信息隱含在文件內(nèi)部，因此，首先需要面向產(chǎn)品全生命周期，通過收集、整理、抽象和提煉的方式發(fā)現(xiàn)型號技術狀態(tài)管理的深層次共性特征，即獲取隱含于文件內(nèi)部的技術狀態(tài)要素、關聯(lián)關系及其演化原理，并通過建模的方式進行固化，從而在要素層面形成統(tǒng)一的技術狀態(tài)模型，進而在靜態(tài)的精細化描述和動態(tài)的關聯(lián)演化兩個維度驅(qū)動整個技術狀態(tài)管理過程。

    b.通過技術狀態(tài)模型在產(chǎn)品對象的各個生命周期階段的映射，形成能夠表征各個階段技術狀態(tài)特征的要素集合，同時建立要素之間的關聯(lián)關系，形成技術狀態(tài)因果鏈路，實現(xiàn)以技術狀態(tài)要素為最小管理單元，要素之間關聯(lián)關系完整的精細化技術狀態(tài)描述，支撐后續(xù)的具備系統(tǒng)性和連續(xù)性的技術狀態(tài)動態(tài)演化和追溯。

    c.利用技術狀態(tài)靜態(tài)描述結果，進行面向要素層面的演化過程控制與分析，以及面向全生命周期的多維度、細粒度的技術狀態(tài)追溯。在研制全生命周期內(nèi)，建立連續(xù)、一致、可追溯的技術狀態(tài)演化控制機制，從用戶需求開始全面記錄和系統(tǒng)化管理，直到最終型號實物產(chǎn)品研制完成，以及成功發(fā)射、在軌測試并交付的全過程技術狀態(tài)，實現(xiàn)技術狀態(tài)管理過程在型號研制全生命周期的可控演化，保持各個階段產(chǎn)品研制技術狀態(tài)的完整、一致、可追溯。

    模型驅(qū)動的技術狀態(tài)管理思想在現(xiàn)有的技術狀態(tài)管理體系的基礎上，通過在精細化和連續(xù)性方面的提升，獲得技術狀態(tài)管理能力的提升，在運作過程中，不斷地完善模型體系，豐富模型內(nèi)容，挖掘出隱含于技術狀態(tài)管理工作中的隱含要素，變“知其然”為“知其所以然”，變依賴于經(jīng)驗、知識的技術狀態(tài)管理為依賴流程、規(guī)范的技術狀態(tài)管理。同時，需要指出的是，這種管理思想的實現(xiàn)不是一蹴而就的，必然是不斷完善、充實的過程。

5 模型驅(qū)動的航天型號技術狀態(tài)管理方法

    基于核心思想的闡述，模型驅(qū)動的航天型號技術狀態(tài)管理方法可以表述如下：模型驅(qū)動的航天型號技術狀態(tài)管理方法圍繞統(tǒng)一參考模型（“動靜”耦合的技術狀態(tài)模型）展開，依據(jù)模型驅(qū)動的思想，整個方法的核心活動均受控于模型，從模型初始化開始（建立統(tǒng)一的技術狀態(tài)模型），經(jīng)歷實例化（技術狀態(tài)模型在產(chǎn)品對象的各個生命周期階段的映射），實例化模型的調(diào)整（生命周期階段模型的演化過程控制）和應用（完整、一致、連續(xù)、可追溯的技術狀態(tài)應用），以及對初始化模型的不斷完善，從而形成一種完整的循環(huán)體系，如圖2所示。

圖2 模型驅(qū)動的技術狀態(tài)管理方法

    5.1 技術狀態(tài)模型的構建方法

    該方法是模型驅(qū)動的技術狀態(tài)管理方法體系的核心方法，用以產(chǎn)生“動靜”耦合的技術狀態(tài)模型，是建立模型驅(qū)動的技術狀態(tài)管理機制的前提。該方法針對航天型號的特點，提出基于“動靜”耦合的技術狀態(tài)模型，從當前航天型號系列化研制的共性特征出發(fā)，在靜態(tài)組織和動態(tài)演化機制兩個維度對模型進行詳細描述，在靜態(tài)組織層面，通過挖掘、提煉和抽象技術狀態(tài)管理中的最本質(zhì)共性要素，建立統(tǒng)一的技術狀態(tài)要素模型；在動態(tài)演化方面，立足于靜態(tài)要素模型，面向產(chǎn)品全生命周期，遵循系統(tǒng)工程的演化過程，將技術狀態(tài)管理要素與產(chǎn)品生命周期中的各個階段的相關產(chǎn)品數(shù)據(jù)有序捆綁，從而清晰地控制、捕獲、記錄產(chǎn)品技術狀態(tài)的演化過程。

    5.2 模型驅(qū)動的技術狀態(tài)描述方法

    技術狀態(tài)模型在動靜兩個層面建立了技術狀態(tài)要素的統(tǒng)一描述標準。模型驅(qū)動的技術狀態(tài)描述方法通過建立技術狀態(tài)要素與具體產(chǎn)品對象在產(chǎn)品研制不同階段的技術狀態(tài)信息之間的關聯(lián)關系，實現(xiàn)實際技術狀態(tài)信息的模型化描述，從而建立模型與技術狀態(tài)數(shù)據(jù)之間的語義描述關系，形成模型驅(qū)動的技術狀態(tài)信息管理機制的基礎。由于技術狀態(tài)管理所關注的要素隱含于型號產(chǎn)品數(shù)據(jù)中，該方法需要針對產(chǎn)品生命周期階段所產(chǎn)生的各類產(chǎn)品數(shù)據(jù)，以語義發(fā)現(xiàn)的方式，獲取蘊涵于產(chǎn)品數(shù)據(jù)中的技術狀態(tài)要素，通過語義標注的方式實現(xiàn)技術狀態(tài)信息內(nèi)容與所蘊含技術狀態(tài)要素進行語義關聯(lián)，最后，面向全生命周期的技術狀態(tài)演化，利用基于數(shù)據(jù)挖掘的演化關系建立方法，形成可追溯的技術狀態(tài)因果鏈。

    5.3 模型驅(qū)動的技術狀態(tài)演化與追溯方法

    技術狀態(tài)的演化過程就是從型號產(chǎn)品研制開始，直到最終完成型號實物產(chǎn)品研制，并成功發(fā)射、在軌測試并交付的全過程中技術狀態(tài)的演進過程。模型驅(qū)動的技術狀態(tài)描述方法用以建立技術狀態(tài)數(shù)據(jù)與模型之間的語義描述關系，實現(xiàn)實際技術狀態(tài)數(shù)據(jù)基于模型的語義描述和精細化組織。在此基礎上，需要捕捉技術狀態(tài)的演變過程，要做好技術狀態(tài)控制，需要完成精細化的技術狀態(tài)影響分析。通過變更分析、變更傳播范圍確定、變更實施等方式，計算波動范圍，確定受影響對象，精確定位、及時處理，完成閉環(huán)模式下的更改過程，確保技術狀態(tài)控制全面有效。同樣，技術狀態(tài)的追溯依舊立足于精細化的技術狀態(tài)描述基礎上，利用技術狀態(tài)演化模型，實現(xiàn)覆蓋全生命周期、多維度、細粒度、完整一致的技術狀態(tài)追溯，更好地支持技術狀態(tài)問題的準確定位、快速發(fā)現(xiàn)、及時解決。從而有效地縮短研制周期、降低成本，更好地確保產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

    方法的一個重要特性是具備系統(tǒng)性、連續(xù)性、可追溯性的技術狀態(tài)管理能力，這種能力建立在詳實的數(shù)據(jù)記錄和完備的數(shù)據(jù)組織的基礎上。如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)性、連續(xù)性、可追溯性的技術狀態(tài)管理機制

    以型號研制過程為主線，針對產(chǎn)品設計、工藝、制造、裝配、測試試驗、驗收、出廠等生命周期階段所產(chǎn)生的產(chǎn)品數(shù)據(jù)的特點，以統(tǒng)一的參考模型為依據(jù)，以產(chǎn)品結構層次關系為基礎，實現(xiàn)產(chǎn)品研制過程中技術狀態(tài)信息的結構化管理，形成可追溯的技術狀態(tài)因果鏈。

    產(chǎn)品生命周期維是時間域上的概念，將產(chǎn)品研制的全部過程活動在時間軸上進行投影形成。通過將技術狀態(tài)管理要素映射到不同的研制階段，將不同階段的技術狀態(tài)管理活動所關注的要點關聯(lián)起來，并保持其連續(xù)性和可追溯性。

    系統(tǒng)維是型號產(chǎn)品對象在空間上的投影，其載體是產(chǎn)品結構。隨著產(chǎn)品從概念到實物，產(chǎn)品技術狀態(tài)信息也同步形成，產(chǎn)品結構的每個節(jié)點關聯(lián)了各種技術狀態(tài)信息，包括設計、工藝、制造等過程數(shù)據(jù)信息，以及數(shù)據(jù)版本、有效性、基線、變更等管理信息。

    從系統(tǒng)維度做切面，將獲得某個具體的產(chǎn)品對象在整個生命周期內(nèi)的技術狀態(tài)演化情況；從產(chǎn)品生命周期維做切面，將獲得任意時間節(jié)點上所有相關產(chǎn)品對象的技術狀態(tài)，也就是一個基于產(chǎn)品結構的描述集合。橫縱軸交點即為某一產(chǎn)品對象在某一時間點上的技術狀態(tài)信息。

    這種多維度耦合的技術狀態(tài)描述和組織方式，能夠在要素層面精細化地全面反映從用戶需求到最后航天器出廠的各個環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的技術狀態(tài)信息，并且以樹形結構層次化地有機地組織起來，在型號產(chǎn)品任一生命周期時間點做到技術狀態(tài)有源可尋。同時，可以按照時間維度、系統(tǒng)維度和要素維度對型號技術狀態(tài)進行全面完備的管理和控制，全面提高技術狀態(tài)管理的系統(tǒng)性、連續(xù)性和可追溯性。

6 結束語

    模型驅(qū)動的航天型號技術狀態(tài)管理方法立足于對航天型號技術狀態(tài)管理的內(nèi)涵和需求的分析，結合模型驅(qū)動的系統(tǒng)工程思想，通過建立統(tǒng)一的技術狀態(tài)全局描述模型，驅(qū)動技術狀態(tài)的演化過程，實現(xiàn)一種精細化、連續(xù)可追溯的技術狀態(tài)管理模式。將技術狀態(tài)管理從“知其然”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;知其所以然”，從依賴于“經(jīng)驗和判斷”轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕾囉?ldquo;流程和方法”。

    隨著航天研制工作量的增加，模型驅(qū)動的航天型號技術狀態(tài)管理方法有助于航天企業(yè)建立一種全新的技術狀態(tài)管控模式，實現(xiàn)一種精細化、連續(xù)可追溯的技術狀態(tài)管理過程，有力地支撐產(chǎn)品研制質(zhì)量保障和可靠性需求。

核心關注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務領域、行業(yè)應用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務管理理念，功能涉及供應鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務領域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關注ERP管理系統(tǒng)的核心領域，是眾多中小企業(yè)信息化建設首選的ERP管理軟件信賴品牌。

轉(zhuǎn)載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.oesoe.com/

本文標題：模型驅(qū)動的航天型號技術狀態(tài)管理方法研究

本文網(wǎng)址：http://www.oesoe.com/html/solutions/14019312170.html