通用測試技術(shù)助推測試系統(tǒng)快速設(shè)計

向超 /上海機電工程研究所

2018 年8 月26 日，習(xí)近平總書記對中國航天科技集團有限公司第七次工作會議作出重要批示，高度評價航天科技集團的發(fā)展成就，充分肯定了航天強國的建設(shè)戰(zhàn)略。為促進國家航天建設(shè)戰(zhàn)略的有效實施，航天科技集團第七次工作會議提出了“兩個世界一流”標準（建設(shè)世界一流航天企業(yè)集團、支撐世界一流軍隊建設(shè)）和“三高”目標（高質(zhì)量保證成功、高效率完成任務(wù)、高效益推動航天強國和國防建設(shè)）。上海機電工程研究所始終以“三高”目標為導(dǎo)向，面向“促改革、保質(zhì)量、謀發(fā)展”的要求主動再出發(fā)，全面重新梳理專業(yè)定位與發(fā)展目標，重構(gòu)科研管理生產(chǎn)模式，集中提升專業(yè)核心競爭力，促進一流研究所的改革與發(fā)展。

一、明確總體目標，找準發(fā)展定位

新形勢下，裝備競標研制、競爭性采購已成為新常態(tài)，與傳統(tǒng)的“一個型號一套測試”的研發(fā)模式相比，探索實踐通用化測試技術(shù)的推進與應(yīng)用必將大大節(jié)約研發(fā)資源投入，降低成本，縮短周期?！岸嗳蝿?wù)并舉、高密度發(fā)射、大批量交付”的航天型號研發(fā)現(xiàn)狀，迫切需要依托專業(yè)化研發(fā)團隊和型譜化產(chǎn)品、技術(shù)的復(fù)用，提高質(zhì)量與可靠性，降低系統(tǒng)研制風(fēng)險，實現(xiàn)資源集約化。

測試與診斷專業(yè)承擔著上海航天技術(shù)研究院在研和預(yù)研型號航天裝備測試、遙測系統(tǒng)總體設(shè)計任務(wù)，具備各種航天裝備測試系統(tǒng)總體設(shè)計能力，是研究院航天裝備研制的核心技術(shù)能力。隨著產(chǎn)品復(fù)雜性和綜合程度日益增加，綜合測試與診斷系統(tǒng)逐步向測試、診斷、預(yù)測和維修一體化方向發(fā)展。研究所測試專業(yè)以突破遠程智能測試診斷技術(shù)為核心，重點深入開展產(chǎn)品測試性、型號具體測試、遙測方案和標準化測試診斷流程的研究，打造“型譜產(chǎn)品+型號”的設(shè)計模式，發(fā)布研究院武器測試系統(tǒng)型譜化設(shè)計標準，制定基于大數(shù)據(jù)分析的航天裝備綜合性能評價機制，降低了航天裝備產(chǎn)品的研制風(fēng)險，為航天裝備跨越式發(fā)展助力。

二、發(fā)布產(chǎn)品型譜，規(guī)范設(shè)計流程

“十三五”初期，研究院的各型航天裝備綜合測試按型號獨立分線，相關(guān)設(shè)備為不同型號專門研制，設(shè)備不通用且測試操作、數(shù)據(jù)處理基本采用人工方式，操作程序復(fù)雜，對測試人員的技能要求高，現(xiàn)有能力難以支撐后續(xù)大批量生產(chǎn)任務(wù)。因此，研究所統(tǒng)籌規(guī)劃多型航天裝備測試系統(tǒng)軟硬件，采用1+

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的通用測試設(shè)計方法，即一個硬件資源系統(tǒng)通過通用接口與

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個專用測試適配器相連，每個適配器對應(yīng)一個型號的測試狀態(tài)。該方法建立了通用化測試設(shè)備硬件平臺架構(gòu)，支持柔性化軟件設(shè)計和配置，當測試任務(wù)變化時，僅通過更換測試適配器、測試電纜和配置對應(yīng)的測試軟件就能完成測試工位的轉(zhuǎn)換。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)各型號間的繼承關(guān)系和測試需求的相似度，綜合考慮將目前的型號測試系統(tǒng)劃分為A 型、B 型、C 型3個系列的型譜，發(fā)布《研究院航天裝備測試系統(tǒng)型譜規(guī)劃》，成功完成首個

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型通用測試設(shè)備樣機研制，通過軍方鑒定后已正式交付型號使用。后續(xù)，測試設(shè)備研制均以此為原理樣機開展工作，實現(xiàn)測試系統(tǒng)從論證、設(shè)計到生產(chǎn)的快速迭代和技術(shù)繼承最大化，研制效率提升40%以上，研究成果已成功應(yīng)用于現(xiàn)有多型航天裝備在研和批生產(chǎn)測試設(shè)備的研制，將有力助推“十四五”期間研究院航天裝備生產(chǎn)線建設(shè)。

三、搭建通用架構(gòu)，優(yōu)化測試工藝

測試設(shè)備沿用1+

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的通用測試設(shè)備設(shè)計理念，選擇VPC9025作為通用接口。VPC9025 可以通過支架安裝到標準19 英寸機柜上，其接收器滿足嚴格的接口標準，并且支持先進的大規(guī)?；ミB需求，接收器具有更強的機械性能，包括更小的操作力和更輕的重量。VPC9025 的連接器模塊可以建立多種自定義接口，為整個測試系統(tǒng)提供理想的功能接口和系統(tǒng)測試應(yīng)用接口。

多型通用航天裝備測試系統(tǒng)主要由3 個測試機柜和相關(guān)輔助設(shè)備組成，如圖1 所示。

圖1 多型通用測試設(shè)備硬件平臺架構(gòu)圖

針對現(xiàn)有的各型號獨立建線、縱向管理的單線程生產(chǎn)模式，開展多型航天裝備綜合測試工藝流程優(yōu)化技術(shù)和自動化測試技術(shù)研究，梳理、優(yōu)化和合并多型航天裝備綜合測試過程中需要人工干預(yù)的測試步驟，將需要觀察的信號轉(zhuǎn)接到不同功能的標準模塊中，通過軟件編程實現(xiàn)自動化控制、測試、判別和顯示，提煉標準測試服務(wù)程序，各型號測試項目通過軟件編程控制來提高自動化測試程度，除部分特殊測試項目外，測試系統(tǒng)基本實現(xiàn)遠程控制、數(shù)據(jù)自動化采集和判讀；同時，開展測試項目集群化技術(shù)研究，在不改變型號測試方法和測試指標的前提下對相同激勵條件的測試項目進行并行測試，測試效率提升30%。

四、規(guī)范數(shù)據(jù)應(yīng)用，探索數(shù)字轉(zhuǎn)型

對于航天裝備全生命周期數(shù)據(jù)管理存在散、亂、虛、雜的現(xiàn)象，2018 年研究所啟動了數(shù)字化專項工程，打通研究所與總裝廠間的數(shù)據(jù)鏈路，構(gòu)建基于Linux的數(shù)據(jù)管理環(huán)境，并在此基礎(chǔ)上開展相關(guān)專業(yè)的數(shù)據(jù)分析，為航天裝備型號試驗、驗證提供有力的支撐，形成航天裝備綜合測試數(shù)據(jù)一體化管理模式。此外，補充和完善現(xiàn)場監(jiān)控能力，完成遠程故障診斷平臺和群體會診系統(tǒng)建設(shè)，最終完成了航天裝備綜合測試大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)。

經(jīng)過近3 年的實踐和應(yīng)用，基本實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、查詢分析、遠程診斷等功能，研究所的型號副總師、總體研究室及各分系統(tǒng)專業(yè)設(shè)計師在工位上登錄平臺，可以開展相關(guān)數(shù)據(jù)分析工作，實現(xiàn)在研和批生產(chǎn)型號測試數(shù)據(jù)的“管、控、用、診”，逐步探索出一套“快速定性粗篩、精準定量細篩、異常問題定位”的航天裝備健康狀態(tài)評估業(yè)務(wù)流程，將聚類、主成分分析等人工智能算法融合到設(shè)計師業(yè)務(wù)分析流程中，在數(shù)據(jù)層面為型號設(shè)計和決策提供技術(shù)支撐。

五、設(shè)計制造一體化，總裝總體共發(fā)展

對標“兩個世界一流”標準，聚焦“三高”目標，深化落實研究院科研生產(chǎn)管理模式轉(zhuǎn)型，適應(yīng)智能化、大數(shù)據(jù)等信息化產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的新形勢，滿足研制、批生產(chǎn)任務(wù)爆發(fā)式增長的迫切需要，需要強化總體和總裝一頭一尾的協(xié)作關(guān)系，建立常態(tài)化溝通機制。為此，研究所與總裝廠在總裝綜合測試方面深度開展專業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)合作，共同探索符合新時代要求的“總體—總裝”一體化協(xié)同設(shè)計驗證流程，研究所正式啟動與總裝單位的人才交流活動。

與總裝廠深化合作，共同開展科研型號總裝測試和試驗保障工作。在所有競標、立項、在研（進入S 階段）的科研型號中全面落實現(xiàn)場測試操作人員AB 崗（研究所A 崗、總裝廠B 崗）常態(tài)化工作模式，緩解總體測試專業(yè)人員的壓力，切實提升總裝廠測試人員對型號測試流程的熟悉度和對產(chǎn)品故障的初步分析能力。與總裝廠開展測試專業(yè)建設(shè)交流和人才培養(yǎng)，建立研究院測試人員設(shè)計—集成—操作的梯隊化建設(shè)?？傃b廠派駐5 ～6 名測試專業(yè)人員到研究所參與型號測試設(shè)計保障工作，研究所負責培養(yǎng)其對產(chǎn)品、測試設(shè)備基本的故障定位和分析能力，共同梳理硬件型譜化選用目錄。

在航天科技集團關(guān)于航天裝備 “通用化、系列化、模塊化”和研究院“技術(shù)產(chǎn)品化、產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化”發(fā)展思想的指引下，研究所以集成創(chuàng)新和核心專業(yè)建設(shè)為重點，聚焦“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩大要素，大力開展產(chǎn)品工程建設(shè)。在產(chǎn)品要素層面強化型譜的規(guī)劃與應(yīng)用，著力牽引分系統(tǒng)快速生產(chǎn)能力，取得了以“航天裝備通用化測試技術(shù)”為代表的典型成果，為縮短型號研制周期、改善研制效益、提高質(zhì)量與可靠性、加速技術(shù)創(chuàng)新發(fā)揮了重要作用。