翟濤

摘 要：元器件是我國國防工業(yè)的基礎(chǔ)，元器件“又好又快又省”則裝備“又好又快又省”。通過軍民融合途徑，加快實(shí)現(xiàn)元器件自主可控，克服中高端元器件嚴(yán)重依賴進(jìn)口，解決禁運(yùn)、假冒偽劣等問題，是我國國防科技工業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要工程。本文以元器件自主可控為目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)元器件軍民融合為導(dǎo)向，基于大數(shù)據(jù)思維，建立元器件及其可靠性軍民融合數(shù)據(jù)平臺(tái)，解決軍、民之間信息無法交換的障礙，以改變國防工業(yè)對(duì)元器件的選型方式，實(shí)現(xiàn)快捷的高效元器件信息搜索，提高元器件的選用效率，更快地獲取元器件可靠性數(shù)據(jù)，提升裝備研發(fā)效率。

關(guān)鍵詞：元器件;自主可控;軍民融合;數(shù)據(jù)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）07-0031-02

0 引言

我國集成電路產(chǎn)值不足全球7%，而市場需求卻在全球30%以上。近幾年，中國集成電路進(jìn)口額每年均超過2000億美元，成為最大的進(jìn)口產(chǎn)品。國外對(duì)高端電子元器件的壟斷直接阻礙了我國電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)國外電子元器件的停產(chǎn)斷檔、限制出口與禁運(yùn)、存在安全隱患以及假冒偽劣等問題，嚴(yán)重影響和制約了我國國防工業(yè)的發(fā)展，乃至科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的發(fā)展。

元器件軍民融合是實(shí)現(xiàn)裝備自主可控的重要途徑，但目前我國元器件軍民融合發(fā)展受制于多方因素。在“軍”方面，首先，裝備研制用元器件存在嚴(yán)重信息不對(duì)稱，研發(fā)工程師無法主動(dòng)了解哪里有適合需求的產(chǎn)品;對(duì)于元器件生產(chǎn)廠商，鑒定后的元器件經(jīng)常會(huì)3-5年無其他用戶問津，沒有大“量”的使用就不會(huì)有“質(zhì)”的提升;這種與國外元器件企業(yè)將產(chǎn)品直接展示在門戶網(wǎng)站完全不同的做法嚴(yán)重阻礙了這一領(lǐng)域的軍民融合發(fā)展。其次，元器件國產(chǎn)化“原位替代”策略嚴(yán)重制約了原始創(chuàng)新，以及市場需求周期運(yùn)行機(jī)制。在“民”方面，民品先進(jìn)元器件與裝備研發(fā)工程師存在信息壁壘，民品先進(jìn)元器件與裝備使用可靠性要求存在壁壘。

1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

美國元器件信息的軍民融合主要模式為“軍民一體化”。以美國政府-工業(yè)界數(shù)據(jù)交換網(wǎng)（GIDEP）為例，GIDEP包含失效經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫、逐漸消失制造源與材料短缺數(shù)據(jù)庫、計(jì)量數(shù)據(jù)庫以及可靠性/維修性數(shù)據(jù)庫等6個(gè)數(shù)據(jù)庫，其中產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫及時(shí)反映元器件在型號(hào)、規(guī)格、功能和生產(chǎn)過程等方面的變化。GIDEP的數(shù)據(jù)由全民提供，并且不斷進(jìn)行更新，能夠向政府和工業(yè)界提供每一種技術(shù)目前的進(jìn)展。該網(wǎng)站促使軍政部門之間和企業(yè)間的合作，真正實(shí)現(xiàn)軍、民用技術(shù)以及資源的雙向轉(zhuǎn)化和共享，促使國防科技工業(yè)與國民經(jīng)濟(jì)兩者良性互動(dòng)發(fā)展。這是具備大數(shù)據(jù)思維的元器件軍民融合數(shù)據(jù)平臺(tái)。

歐洲航天局（ESA）注重發(fā)展及轉(zhuǎn)化軍民兩用技術(shù)，面對(duì)元器件供應(yīng)商因?yàn)楦呖煽吭骷氖袌鲂?、成本高逐漸退出國防工業(yè)的不利形勢(shì)，制定歐洲元器件創(chuàng)新計(jì)劃（ECI），建成一個(gè)集統(tǒng)籌數(shù)據(jù)、產(chǎn)品體系、標(biāo)準(zhǔn)體系和信息系統(tǒng)為一體的宇航元器件大平臺(tái)，強(qiáng)調(diào)國防部加強(qiáng)與主管民用科研的研究與技術(shù)部的合作與協(xié)調(diào)，促進(jìn)工業(yè)界參與軍民兩用技術(shù)的開發(fā)。這是歐洲空間局為解決元器件信息不對(duì)稱而采用了互聯(lián)網(wǎng)方式。

日本宇航局（JAXA）非常重視元器件的質(zhì)量與可靠性工作。為了擺脫關(guān)鍵元器件對(duì)美國的依賴，JAXA確定了元器件發(fā)展的基本政策，重點(diǎn)包括核心元器件國內(nèi)生產(chǎn)、維護(hù)國內(nèi)生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力、加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)等，并建立了JAXA合格元器件和材料數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)由企業(yè)、政府共享，突破軍民的界限。日本很多電子企業(yè)根據(jù)形勢(shì)變化及時(shí)調(diào)整產(chǎn)業(yè)方向，根據(jù)實(shí)際需求扮演亦軍亦民的角色。日本航天軍工也在以大數(shù)據(jù)方式開展元器件軍民融合工作。

我國國防工業(yè)的元器件領(lǐng)域軍民融合層級(jí)還比較低，與發(fā)達(dá)國家相比，還有不小差距。但十九大以來，軍民融合深度發(fā)展，上升為國家戰(zhàn)略。一些學(xué)者和企業(yè)也積極對(duì)電子元器件的軍民融合開展相關(guān)研究，如朱佳曦的《基于自主可控目標(biāo)的宇航元器件管理體系研究》[1]，張顯龍的《創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的軍民融合管理體系研究》[2]，等。

總體上來看，以美國、歐洲、日本為代表的發(fā)達(dá)國家，在航天及國防工業(yè)元器件領(lǐng)域均有基于大數(shù)據(jù)思維的軍民融合數(shù)據(jù)平臺(tái)。而我國，這方面是空白，而且元器件軍民融合不夠“深度”，亟待解決這一現(xiàn)狀，促進(jìn)元器件自主可控。

2 元器件軍民融合數(shù)據(jù)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

基于我國軍民元器件信息不流通，元器件選型困難的現(xiàn)狀，我們需要聚焦功能性能創(chuàng)新創(chuàng)造，以元器件自主可控為目的，基于大數(shù)據(jù)思維，解決傳統(tǒng)元器件選型效率低下以及元器件無處可選和不能選的問題，建立軍民融合的元器件數(shù)據(jù)平臺(tái)。

2.1 數(shù)據(jù)平臺(tái)框架總體方案設(shè)計(jì)

軍民融合的元器件數(shù)據(jù)平臺(tái)包含元器件信息庫、可靠性資料庫、數(shù)據(jù)的再利用以及系統(tǒng)管理功能。元器件信息庫包含元器件基本信息庫，可靠性信息庫和故障信息庫，構(gòu)建元器件數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系并增加安全管理，保障不同權(quán)限用戶的利益?？煽啃再Y料庫，包括可靠性文獻(xiàn)、文章、知識(shí)、新聞等。數(shù)據(jù)的再利用是指利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)信息庫數(shù)據(jù)再利用，統(tǒng)計(jì)故障型號(hào)，并進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)。最后建立系統(tǒng)管理功能并針對(duì)用戶特點(diǎn)對(duì)用戶進(jìn)行分類管理?；谝陨纤悸罚O(shè)計(jì)平臺(tái)總體方案。

建立元器件信息庫，首先需要獲取元器件信息，其次需要對(duì)元器件信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，建立元器件信息模型，以便對(duì)元器件信息的再利用?；谠骷畔旌驮骷畔⒛Ｐ驮O(shè)計(jì)元器件軍民融合數(shù)據(jù)平臺(tái)框架。

2.2 元器件信息來源及標(biāo)準(zhǔn)化

2.2.1 元器件信息源研究

元器件可靠性信息種類多，來源廣泛，產(chǎn)生于各有關(guān)部門和人員的實(shí)踐之中，而各種信息之間往往又相互聯(lián)系、相互影響。從時(shí)間來看，元器件可靠性數(shù)據(jù)的來源貫穿于元器件的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、使用和維修等整個(gè)過程。從機(jī)構(gòu)來源來看，元器件可靠性信息主要來自生產(chǎn)廠商、第三方試驗(yàn)機(jī)構(gòu)、用戶、研究院所、學(xué)校等機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)屬性又分為軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。建立元器件及其可靠性軍民融合數(shù)據(jù)框架，需要在元器件信息來源方面突破軍用和民用的界限，獲取盡可能全面的元器件信息。

2.2.2 元器件數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化研究

元器件及其可靠性數(shù)據(jù)繁雜而龐大，建立元器件軍民融合數(shù)據(jù)平臺(tái)，其數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化是基礎(chǔ)和前提。根據(jù)元器件的特點(diǎn)建立元器件信息標(biāo)準(zhǔn)化體系框架，框架包含元器件基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)表示標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)。其中數(shù)據(jù)編碼需要遵循一定的原則，否則會(huì)造成一物多碼或者一碼多物的情況。首先命名要規(guī)范化，參照廠家數(shù)據(jù)手冊(cè)、國家標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行命名;其次明確并統(tǒng)一元器件的封裝形式;最后結(jié)合元器件的分類，根據(jù)小類的各個(gè)特征項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)定義、規(guī)范。

在故障類信息采集與標(biāo)準(zhǔn)化過程中，涉及多個(gè)單位協(xié)同參與，并且涉及到大量的故障問題、故障分析、故障糾正等可靠性信息和數(shù)據(jù)，因此一定要提前規(guī)定故障類信息的模板，對(duì)故障類信息規(guī)范化、模板化以后才能并從中抽取故障元器件的可靠性信息，構(gòu)建典型故障案例庫。通過對(duì)故障類信息的采集，建立故障類信息庫。

3 元器件信息模型研究

3.1 元器件信息組織

由于元器件的種類、結(jié)構(gòu)紛繁多樣，眾多的元器件可靠性信息彼此獨(dú)立而又互相聯(lián)系。工程師對(duì)不同種類的元器件關(guān)注度也不盡相同，所以我們有必要對(duì)元器件進(jìn)行分類，分門別類建立元器件及其可靠性數(shù)據(jù)庫和故障模式，根據(jù)元器件的種類，建立對(duì)應(yīng)的可靠性信息庫。在實(shí)現(xiàn)對(duì)元器件可靠性信息融合時(shí)，能夠以元器件類別作為索引，快速查找定位與該類別相關(guān)的所有可靠性信息。

3.2 對(duì)元器件信息的再利用研究

建立元器件及其可靠性信息庫，根據(jù)對(duì)已有元器件可靠性數(shù)據(jù)的分析，在國防工業(yè)產(chǎn)品研制過程中，避免選用出現(xiàn)過故障的元器件型號(hào)，便于高效選型。并利用經(jīng)驗(yàn)信息對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行可靠性改進(jìn)。

3.2.1 可靠性信息統(tǒng)計(jì)分析

可靠性信息統(tǒng)計(jì)結(jié)果能夠直觀地反映其可靠性狀況。對(duì)收集的元器件可靠性信息以及失效分析數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用可視化的結(jié)果對(duì)所關(guān)注的元器件可靠性信息進(jìn)行匯總，使供應(yīng)商、第三方試驗(yàn)機(jī)構(gòu)和用戶都能共享元器件可靠性信息，解決元器件信息孤立的問題。在研制產(chǎn)品中，能夠根據(jù)對(duì)已有元器件可靠性數(shù)據(jù)的分析，高效選型，并對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，提高產(chǎn)品的整體可靠性。

3.2.2 可靠性預(yù)計(jì)

可靠性預(yù)計(jì)是對(duì)產(chǎn)品或系統(tǒng)的可靠性參數(shù)進(jìn)行定量的估計(jì)，推測(cè)其可能達(dá)到的可靠性水平。根據(jù)元器件的可靠性信息，一層層遞推部件的可靠度、失效率，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行預(yù)計(jì)。

4 元器件軍民融合數(shù)據(jù)平臺(tái)框架設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

4.1 元器件軍民融合數(shù)據(jù)平臺(tái)框架設(shè)計(jì)

元器件涉及的機(jī)構(gòu)紛繁多樣，為了便于對(duì)可靠性信息的訪問，推薦元器件及其可靠性軍民融合數(shù)據(jù)平臺(tái)采用基于網(wǎng)絡(luò)的B/S（瀏覽器/服務(wù)器模式）架構(gòu)為總體架構(gòu)，而非孤島式的某集團(tuán)、某單位內(nèi)部服務(wù)器模式。

元器件數(shù)據(jù)平臺(tái)主要分三個(gè)層次。第一層為訪問層，是用戶訪問系統(tǒng)的入口，元器件的“大數(shù)據(jù)”的主要訪問者包括元器件供應(yīng)商、第三方試驗(yàn)機(jī)構(gòu)、元器件用戶（包括軍民用戶）以及其他科研人員等，訪問者通過瀏覽器即可訪問系統(tǒng)，訪問層既包括軍用領(lǐng)域機(jī)構(gòu)也包括民用領(lǐng)域機(jī)構(gòu)。第二層為系統(tǒng)應(yīng)用層，是系統(tǒng)的應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯層，包含可靠性信息數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)邏輯，可靠性認(rèn)證的業(yè)務(wù)邏輯，可靠性資料業(yè)務(wù)邏輯以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)等。該層的服務(wù)包含了對(duì)外服務(wù)、權(quán)限服務(wù)、用戶定制服務(wù)和數(shù)據(jù)與應(yīng)用服務(wù)。該層的系統(tǒng)管理平臺(tái)又分為可靠性信息管理層、可靠性認(rèn)證、可靠性資料的提供以及信息再利用。第三層為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫層，包括可靠性信息數(shù)據(jù)、可靠性文檔等內(nèi)容，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)支持。

4.2 元器件軍民融合數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

基于前述對(duì)元器件可靠性數(shù)據(jù)采集、可靠性信息模型的研究，建立元器件及其可靠性軍民融合數(shù)據(jù)平臺(tái)，該平臺(tái)應(yīng)涵蓋所有軍用、民用元器件的基本數(shù)據(jù)、可靠性數(shù)據(jù)等信息。利用該平臺(tái)，通過分類導(dǎo)航或者BOM上傳均可在短時(shí)間內(nèi)解決元器件信息查找的問題，克服元器件信息不流暢的缺點(diǎn)，促進(jìn)元器件自主可控的進(jìn)程，推進(jìn)元器件領(lǐng)域的軍民融合。同時(shí)可展示航空、航天等各大系統(tǒng)經(jīng)過鑒定的產(chǎn)品及其應(yīng)用型號(hào)。該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)從過去的幾周縮短到幾秒甚至更短的時(shí)間內(nèi)查找元器件可靠性信息的目的，降低時(shí)間成本，提高元器件選型效率。

5 結(jié)論與展望

為促進(jìn)元器件的軍民融合，盡快實(shí)現(xiàn)元器件自主可控，本文基于互聯(lián)網(wǎng)思維，根據(jù)元器件及其可靠性的特點(diǎn)，對(duì)元器件軍民融合的可靠性數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)框架展開了研究。首先歸納總結(jié)元器件及其可靠性信息來源，建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化框架，分析元器件信息的組成和特點(diǎn)，提出了以元器件為中心的可靠性信息組織數(shù)據(jù)模型，包括可靠性信息組織模型和信息再利用模型，設(shè)計(jì)了元器件可靠性數(shù)據(jù)平臺(tái)框架，最終解決了查找元器件型號(hào)與可靠性信息途徑的問題，提高了元器件信息的利用效率，促進(jìn)了元器件可靠性的提升。

元器件是裝備的基礎(chǔ)、工業(yè)的基礎(chǔ)，元器件先進(jìn)則國之重器先進(jìn)，元器件自主可控則國器自主可控。以元器件軍民融合數(shù)據(jù)平臺(tái)為杠桿，進(jìn)一步研發(fā)元器件大數(shù)據(jù)平臺(tái)，面向工業(yè)4.0，為高端制造業(yè)提供“高可靠、低成本、快供應(yīng)”的大數(shù)據(jù)與人工智能服務(wù)，將是源自于軍民融合，踐行供給側(cè)經(jīng)濟(jì)改革的重要發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱佳曦.基于自主可控目標(biāo)的宇航元器件管理體系研究[D].武漢工程大學(xué)，2015.

[2] 張顯龍.創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的軍民融合管理體系研究[J].中國信息安全，2016（08）：45-48.