武器装备标准关联图谱数据管理系统设计研究.pdf

新技术新工艺 2 0 2 3年 第7期 3 0 新技术新工艺 设计与计算武器装备标准关联图谱数据管理系统设计研究何 华1,李晓寅1,于 涛2,乔 羽1,樊益泽1(1.中国兵器工业标准化研究所,北京 1 0 0 0 8 9;2.中国兵器工业新技术推广研究所,北京 1 0 0 0 8 9)摘 要:随着信息化技术发展,武器装备研制对标准化工作提出了信息化、可视化的新要求。阐述了武器装备标准关联图谱数据管理系统的功能需求,提出了基于装备组成、标准体系两个维度的设计思路,详细说明了系统开发环节,重点内容包括武器装备组成结构划分、标准体系框架设计、标准关联分析、软件设计、软件测试等相关研究。列举装甲车辆标准关联图谱数据管理系统设计实例,验证系统设计方法的可行性。标准关联图谱数据管理系统实现标准的精准贯彻实施、标准贯彻实施情况自动统计、装备标准体系可视化展现和标准需求准确定位。关键词:装备;标准;图谱;系统;研究中图分类号:E 9 2 0 文献标志码:AR e s e a r c h o n D e s i g n o f W e a p o n S t a n d a r d A s s o c i a t i o n G r a p h D a t a M a n a g e m e n t S y s t e mHE H u a1,L I X i a o y i n1,YU T a o2,Q I AO Y u1,F AN Y i z e1(1.C h i n a O r d n a n c e I n d u s t r i a l S t a n d a r d i z a t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e,B e i j i n g 1 0 0 0 8 9,C h i n a;2.C h i n a N o r t h A d v a n c e d T e c h n o l o g y G e n e r a l i z a t i o n I n s t i t u t e,B e i j i n g 1 0 0 0 8 9,C h i n a)A b s t r a c t:W i t h t h e d e v e l o p m e n t o f i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y,t h e d e v e l o p m e n t o f w e a p o n s h a s p u t f o r w a r d n e w r e q u i r e-m e n t s f o r t h e s t a n d a r d i z a t i o n a n d i n f o r m a t i o n v i s u a l i z a t i o n.W e e x p o u n d e d t h e f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s o f t h e w e a p o n s t a n d-a r d c o r r e l a t i o n g r a p h d a t a m a n a g e m e n t s y s t e m,p u t f o r w a r d t h e d e s i g n i d e a b a s e d o n t h e t w o d i m e n s i o n s o f e q u i p m e n t c o m-p o s i t i o n a n d s t a n d a r d s y s t e m,a n d d e s c r i b e d t h e s y s t e m d e v e l o p m e n t l i n k i n d e t a i l s,i n c l u d i n g t h e d i v i s i o n o f w e a p o n c o m-p o s i t i o n s t r u c t u r e,t h e d e s i g n o f s t a n d a r d s y s t e m f r a m e w o r k,t h e s t a n d a r d c o r r e l a t i o n a n a l y s i s,t h e s o f t w a r e d e s i g n,t h e s o f t w a r e t e s t a n d s o o n.A n e x a m p l e o f a r m o r e d v e h i c l e s t a n d a r d a s s o c i a t i o n a t l a s d a t a m a n a g e m e n t s y s t e m w a s g i v e n t o v e r i f y t h e f e a s i b i l i t y o f t h e s y s t e m d e s i g n m e t h o d.T h e s t a n d a r d a s s o c i a t i o n g r a p h d a t a m a n a g e m e n t s y s t e m r e a l i z e d t h e a c-c u r a t e i m p l e m e n t a t i o n o f s t a n d a r d s,a u t o m a t i c s t a t i s t i c s o f s t a n d a r d i m p l e m e n t a t i o n,v i s u a l d i s p l a y o f e q u i p m e n t s t a n d a r d s y s t e m,a n d a c c u r a t e p o s i t i o n i n g o f s t a n d a r d r e q u i r e m e n t s.K e y w o r d s:e q u i p m e n t,s t a n d a r d,g r a p h,s y s t e m,r e s e a r c h 随着信息技术的发展,对武器装备研制中标准化工作的信息化、可视化1提出了要求,如何构建武器装备标准关联图谱数据管理系统(简称“管理系统”),通过软件系统在标准、装备、技术、人员等要素间构建关联映射关系,给设计人员、管理人员、标准化人员、试验人员直观展现标准在装备论证、设计、制造、试验、在役等环节应用关系,便于非标准化人员应用标准、标准化人员准确掌握标准贯彻实施情况和标准需求具有重要作用。1 需求分析1.1 新时代赋予的新要求进入新时代,要求用全新理念、体系思维,深化推进标准化工作创新和实践创新,构建与新时代相适应的标准工作体系、标准体系、实施体系、服务体系,从而有效强化研标、制标、贯标、维标等全过程标准化活动。军用标准化是国防和军队现代化建设的重要基石,是依法管装的重要基础性支撑。国家标准化发展纲要 装备试验鉴定指导性文件 系列标准,有力说明了在装备建设中研标、统标、贯标的重要性和迫切需求。装备研制中标准化基本任务2是依据装备建设需求,选用标准,提出制定相关标准的建议,贯彻实施标准,对标准的实施进行监督,推进装备的通用化、系列化、组合化。目前,在装备研制过程中通过编制“产品标准化大纲”3等顶层文件,明确标准化目标和要求;贯标主要通过宣贯、培训方式;监督检查主要通过人员现场检查、查看设计文件、听取汇报方式。对于标准贯彻实施效果、标准需求分析缺乏有效的信息手段。1.2 提高标准资源信息管理的需要通过“管理系统”,将标准与产品、标准体系与产品组成联系起来,将装备型号研制与相关标准化工作结合起来,为标准贯彻实施及其监督检查提供信息化手段,实现标准精准推送、贯标信息准确采集、标准体系动态维护、标准需求及时采集、工程标准有效管理。随着该“管理系统”的推广应用,数据信息 设计计算 新技术新工艺 设计与计算3 1 的不断积累,有助于提高装备专业领域标准体系维护及研标、制标、贯标、维标全过程信息化管理。2 装备标准关联图谱数据管理系统设计2.1 设计思路“管理系统”以武器装备、标准体系框架、标准明细、标准文本为主体数据,将装备产品组成、标准体系、标准文本三者之间相互关联起来,形成装备各层级产品与相关标准对应的映射关系(见图1)。通过管理系统直观展现各层级装备产品标准体系及标准文本的关联关系,为设计、试验等非标准化人员提供有针对性的标准资源服务。图1 装备、标准关联映射关系示意图2.2 功能需求管理系统应实现关联图谱构型、关联映射管理、标准体系框架管理、标准资源管理、装备产品组成维护、贯标实施反馈等功能,具体功能需求如下(管理系统功能模块如图2所示):1)可展现装备产品组成结构,并具有编辑功能,进行组成分级,结构增删;2)可展现标准体系框架(即标准的类别),并具有自定义模块分类;3)具有对标准按标准体系框架分类管理功能;4)具有对标准体系中各标准按装备组成分类管理功能;5)具有对标准查询、全文阅读、导入、分类、建立关联等管理功能;6)具有对标准贯彻实施情况采集、统计功能;7)能够展现产品图像信息或产品数字模型;8)标准可按对应装备产品组成、标准类别进行统计;9)具有系统用户管理、安全管理等功能。2.3 设计方法设计步骤包括装备结构分解、标准体系框架设计、标准数据整理、管理系统设计开发、软件测试等环节,具体步骤如下。2.3.1 装备结构分解装备结构分解4是管理系统设计的关键技术之一,通过合理的结构分解,形成装备树状结构图,完整准确表达装备组成,是建立装备产品与标准关联关系的基础。划分原则应遵循模块化5设计原则,一般按装备组成划分为分系统、子系统、组件、部件图2 管理系统功能模块图等层级产品。装备组别划分有标准依据的应按标准进行组别划分,并将组别根据装备分系统、子系统划分情况判断其隶属关系。装甲车辆组件划分6、柴油机组件划分7和火炮组件划分8均有相应标准。对于装备组成划分颗粒度取决于装备组成中应独立考核的最小产品级别。2.3.2 构建标准体系框架装备标准体系框架设计是管理系统设计关键技术之一,需结合装备研制需求,一般产品标准体系框架模块划分为基础标准、设计标准、工艺标准、试验标准、使用维护标准、关键技术标准等,必要时还应 新技术新工艺 2 0 2 3年 第7期 3 2 新技术新工艺 设计与计算考虑按照装备研制的不同阶段、针对装备研制中涉及人员进行设计,装备研制强调软件、数字化设计、电子元器件和材料等要素,可在标准体系框架设置单独模块。2.3.3 标准梳理及关联映射对应装备组成的各级产品、关键技术、研制过程,梳理现行有效标准,通过分析适应性纳入标准体系,按标准体系框架进行分类,并明确对应的装备产品(包括间接相关的产品),形成关联关系,同时对标准之间的关联关系进行采集,如引用关系、相似关系等。此项工作需要对标准技术内容有充分的掌握,并了解标准的应用范围、环节等,提取相关要素形成标准体系表。2.3.4 管理系统设计2.3.4.1 管理系统总体架构管理系统总体架构由硬件环境、运行环境和业务系统3层构成(见图3)。图3 管理系统总体架构 硬件环境应考虑数据存储空间、操作系统和软件运行要求。运行环境包括操作系统、软件运行环境和业务数据库。操作系统选用W i n d o w s 7及以上,业务数据库 可 选 用M y S Q L 5.7,运 行 环 境 可 选 择J a v a R u n t i m e E n v i r o n m e n t(J R E)1.8和T o m c a t 9.0。武器装备标准关联图谱资源管理应用系统(简称“业务系统”)的层级结构如下。1)基础平台。根据业务的共性特征开发面向业务的基础信息服务平台,基础信息服务平台具有基本业务信息管理功能模块,分成平台设计时和平台运行时两个部分。2)构件层。在基础平台的基础上,根据典型业务需求开发各种服务化的核心业务构件。3)应用层。在基础平台和核心构件的基础上,构建满足各种业务需求的业务管理信息系统的集合。2.3.4.2 软件技术架构软件采用四层架构,由上到下分别是视图层、控制层、业务逻辑层和持久层(见图4)。图4 软件技术架构 四层架构的优势如下:通过成熟的开源软件实现各层功能开发,可有效缩短开发周期;架构所用到的开源软件产品均有广泛的用户群,质量和性能有保障;层与层之间松散偶合,增加代码重用率;各层分工明确,这样也利于团队的分工开发。1)视图层。视图层是面向用户的界面,是用户与系统之间交互的媒介。系统可使用J s p x模板及一些J a v a S-c r i p t框架来实现视图层功能。2)控制层。控制层负责视图层与业务逻辑层之间的通信,系统可使用S p r i n g MV C来实现控制层的功能。3)业务逻辑层。业务层在实际的项目开发中,每个领域都会有 设计计算 新技术新工艺 设计与计算3 3 自己独特的业务逻辑,将实现这些具体逻辑的代码抽取出来分为单独的一层,其目的是希望通过分层来降低它与系统其他部分的偶合度。系统可使用S p r i n g来实现业务逻辑层的功能。4)持久层。数据持久层在开发中与数据库进行数据交互(添加、读取、修改、删除),系统可使用H i b e r n a t e来实现持久层的功能。2.3.4.3 数据架构管理系统数据由基础数据和综合数据组成。数据的基本组成和相互关系如图5所示。2.3.4.4 系统应用架构管理系统应用架构(见图6)由人机界面、W e b容器、业务处理程序和系统数据库组成。图5 标准数据管理系统数据组成和关系示意图图6 系统应用架构 1)W e b容器。W e b界面:W e b容器产生各个业务模块的动态页面以及W e b界面逻辑,用于生成HTML或者WML格式的W e b页面。基于浏览器的客户端可以通过HT T P协议与业务处理程序通信浏览这些动态页面。W e b服务:提供对各个模块业务的W e b服务封装,实现对S OA的支持。2)业务处理程序。业务外观层:定义各个模块的高层业务逻辑调用接口,定义可分布式调用的类型,实现下层逻辑人机界面的衔接。业务逻辑层:实现某些模块在应用的特殊扩展,如:捕获并记录异常信息、执行标准数据管理系统业务规则等。数据访问层:实现各模块进行数据访问,负责将从数据库查询得到的结果转换成应用程序可以理解的数据实体对象。3)系统数据库。定义各个模块的表结构,存储各个模块的存储过程、函数、应用程序包等。2.3.5 坦克装甲车辆标准关联图谱数据管理系统示例以坦克装甲车辆为典型装备,开发形成管理系统测试版,其主界面如图7所示,自上而下,依次是操作菜单、产品模块、标准体系、标准关联关系、对应产品和标准体系模块的标准清单。新技术新工艺 2 0 2 3年 第7期 3 4 新技术新工艺 设计与计算图7 装甲车辆标准关联图谱示意图3 装备标准关联图谱数据库管理系统软件测试管理系统配置项功能测试用例标识见表1。表1 测试用例标识序号功能名称/标识标准图谱系统/S CM功能描述测试用例名称/标识对应接口名称/标识12产品组成管理/C P Z C 维护产品模块:增、删、改、导入;查 看模块:按照分类查看产品模块产品模块维护/C P Z C-C PWH-1产品模块查询/C P Z C-C X-134标准资源管理/B Z G L 标准入库:按标准类型分类显示,导入/录入、修改、删除、导出/下载模板、查询标准类型管理/B Z G L-B Z L X-1标准库管理/B Z G L-B Z K-156体系框架管理/T X K J 维护产品模块体系:添加、删除;维护标准分类:增、删、改产品组成体系/T X K J-C P Z C-1标准分类体系/T X K J-B Z F L-178关联映射管理/G L Y S 产品和标准建立关联:按产品查看映射的标准列表、映射标准添加/删除;标准分类和标准建立关联:按标准分类查看映射的标准列表、映射标准添加/删除产品组成映射/G L Y S-C P Z C-1标准分类映射/G L Y S-B Z F L-191 0关联图谱型成/T P G X 显示产品-标准体系的关系,查看某一标准的产品模块、分类映射关系:标准查询(选择产品模块、标准分类),查看标准与产品模块和分类的映射关系,预览、反馈;查看标准分类-产品的关系,查看某一标准的分类、产品模块映射关系:标准查询(选择标准分类、产品模块),查看标准与产品模块和分类的映射关系,预览、反馈产品组成图谱/T P G C-C P Z C-1标准分类图谱/T P G C-B Z F L-11 1贯标实施反馈/G B F K 记录情况反馈贯标情况反馈/G B F K-G B QK-11 21 31 4系统管理/X T G L 系统管理包括用户信息维护、用户角色和权限维护及授权管理功能操作日志查看/X T G L-C Z R Z-1系统用户管理/X T G L-YH-1系统权限分配/X T G L-Q X-1 设计计算 新技术新工艺 设计与计算3 5 测试人员按上表功能测试用例对“装甲车辆标准关联图谱数据管理系统”进行逐项测试并记录,结果表明,该管理系统实现了展示、查询、浏览、统计等标准图谱管理的功能,可直观展现标准体系表中标准与具体产品的映射关系。4 结语充分利用信息技术提高武器装备标准化工作的信息化、智能化水平是新时代装备建设的迫切需求,开发应用装备标准关联图谱数据管理系统有助于推动武器装备型号标准化工作新模式的生成,是装备型号标准化、工作信息化迈出的第一步。伴随智能技术、大数据技术的发展应用,该系统可进一步实现数据的智能关联、标准匹配分析等功能,更好地为装备研制提供标准化支撑服务,为装备标准体系建设提供数据支撑。参考文献1 陈为,沈泽潜,陶煜波.数据可视化M.北京:电子工业出版社,2 0 1 9.2 朱宏斌.型号工程标准化M.北京:航空工业出版社,2 0 0 4.3 G J B/Z 1 1 4 A2 0 0 5,产品标准化大纲编制指南S.4 G J B 2 1 1 6 A2 0 1 5,武器装备 研制 项 目工 作分 解结 构S.5 金烈元.装备的通用化、系列化、模块化M.北京:中国标准出版社,2 0 1 7.6 G J B 5 3 7 92 0 0 5,装甲车辆产品组件编号原则及方法S.7 W J 1 7 6 82 0 0 6,柴油机组件名称及其代号编制原则和方法S.8 W J 2 5 2 61 9 9 9,火 炮产 品组 件代 号 编制 原则 和方 法S.作者简介:何华(1 9 7 9-),男,研究员,主要从事型号标准化及标准化研究等方面的工作。收稿日期:2 0 2 2-1 1-0 4责任编辑 郑练关于发布空间智能控制技术全国重点实验室2 0 2 3年度开放基金指南的通知 为进一步落实国家创新驱动发展战略,加强空间智能控制技术基础前沿领域研究创新,空间智能控制技术全国重点实验室现发布2 0 2 3年度开放基金指南,具体通知如下:一、选题范围针对空间安全与操控任务对航天器自主能力的需求,围绕空间智能自主控制理论与方法、空间自主导航与环境感知、航天器自主运行与容错控制、空间智能操控等方向,开展应用基础和新概念研究,为提升航天器的智能、自主水平提供理论方法支撑。1.复杂场景下空间目标行为自主感知与理解面向轨道威胁目标规避任务需求,针对空间复杂光照环境的不利影响,开展机动目标快速检测与威胁预警、目标特征智能识别与身份确定、空间目标异构多模感知与意图理解、空间目标智能感知模型泛化增强、多航天器自主协同感知与理解等方法研究,完成仿真验证,为实现轨道威胁的态势理解提供理论和方法支撑。2.多航天器智能博弈控制针对轨道博弈面临空间复杂光照、目标行为未知、博弈规则不清晰,边界不确定等约束,开展轨道博弈行为建模、多约束下多航天器智能博弈决策、复杂空间态势下轨道博弈规划、星群分布式多策略协同防卫等方法研究,完成仿真验证,为实现轨道威胁的智能博弈提供理论和方法支撑。3.远距离非合作目标的自主交会与接近以非合作目标自主交会与接近为背景,针对远距离仅有视线测量信息下,开展非合作目标轨道确定、目标短弧定轨及异动检测、多目标交会多约束最优制导、环火轨道高精度自主接近制导等方法研究,完成仿真验证,为智能自主交会制导提供理论和方法支撑。4.地外探测与在轨服务柔顺操控面向智能自主精细操控及在轨组装等应用需求,开展视触融合精准柔顺操控、复杂多任务自学习、多智能体交互式协同共融作业、复杂场景机器人步态协调控制、操控异常智能处置等方法研究,完成数字物理仿真验证,为自主地外探测与在轨作业提供理论和方法支撑。5.其他其他与空间智能自主控制相关的新概念、新理论和新方法研究。(下转第7 7页)