余澤茂　孫麗婷　楊帆　劉凱

（北京計算機技術(shù)及應用研究所，北京，100854）

基于標準關(guān)聯(lián)圖譜的軍用計算機標準化初探

余澤茂孫麗婷楊帆劉凱

（北京計算機技術(shù)及應用研究所，北京，100854）

文摘：結(jié)合軍用計算機研制標準化，介紹標準關(guān)聯(lián)圖譜方法的概念和優(yōu)越性，通過標準關(guān)聯(lián)圖譜設計與分析，發(fā)現(xiàn)當前軍用計算機研制標準體系存在技術(shù)陳舊、測試標準覆蓋性不足等方面的問題，提出應當做好標準化頂層設計、及時制修訂標準的建議。

標準關(guān)聯(lián)圖譜；軍用計算機；標準體系。

在現(xiàn)代軍事領域中，計算機是信息化、智能化武器系統(tǒng)的靈魂，是武器裝備信息化建設的核心部件之一［1］。隨著計算性能、總線技術(shù)和接口技術(shù)的飛速發(fā)展，新裝備研制對軍用計算機標準化工作提出了新的要求。

新裝備研制作為產(chǎn)品壽命的起始階段，容易結(jié)合裝備特點實施標準化要求，對于實現(xiàn)武器裝備的先進性、實用性和經(jīng)濟性具有重要作用［2］，標準化程度對于保障武器裝備戰(zhàn)斗力具有重要意義。但由于其不像性能技術(shù)指標那樣直觀、具體、易量化和考核，標準化效益不直接、不明顯，因而所受到的關(guān)注度和重視程度也不高。軍用計算機研制標準化工作發(fā)展緩慢，越來越影響了新裝備研制中規(guī)范化管理、質(zhì)量保證等工作。

裝備研制過程標準化是標準化工作的重要階段，決定了產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性、技術(shù)先進性和裝備的一致性，然而軍用計算機研制標準體系發(fā)展緩慢。標準關(guān)聯(lián)圖譜為標準制修訂與實施提供了一種標準化方法。

裝備標準關(guān)聯(lián)圖譜是裝備訂購過程中所應涉及的全部標準應用情況的詳細描述，通過對指標與指標、標準與標準、指標與標準的多維度分析和數(shù)據(jù)挖掘，可以發(fā)現(xiàn)哪些環(huán)節(jié)存在不協(xié)調(diào)、不適應的問題，發(fā)現(xiàn)有哪些環(huán)節(jié)缺乏標準約束，可以有效提出標準的修訂或者廢止等新的標準需求，該方法直觀、具體。本文通過軍用計算機研制標準關(guān)聯(lián)圖譜設計和分析研究，發(fā)現(xiàn)標準存在的缺陷和不足，提出標準制修訂、完善的建議，對推動軍用計算機研制標準化工作具有現(xiàn)實意義。

1　軍用計算機研制標準化內(nèi)涵

標準化與裝備研制的關(guān)系極為密切，是研制工作中一項極為重要的基礎技術(shù)工作，對裝備研制起著重要的支撐和指導作用，決定了產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性、技術(shù)先進性和裝備的一致性。新裝備研制作為產(chǎn)品壽命的起始階段，包括項目論證、設計、生產(chǎn)、試驗和檢驗測試等過程，是實施標準化工作的重要階段。在這一階段，制定和落實標準化要求相對容易，如果開展得早、把握得準、做得全而深，其帶來的效率和效果就大、持久和深遠。標準化在航空航天、一體化作戰(zhàn)等方面發(fā)揮著越來越重要的作用，標準創(chuàng)新發(fā)展已經(jīng)成為企業(yè)核心競爭力的集中體現(xiàn)［3-6］。

參考 “軍用標準化”的定義［7］，本文將 “軍用計算機研制標準化”定義為：針對計算機設備在論證、設計、生產(chǎn)、試驗、檢驗測試中存在的現(xiàn)實和潛在問題，對整個過程中的重復性組成或技術(shù)，通過制定、發(fā)布、實施并監(jiān)督標準實施及其相關(guān)活動，以達到統(tǒng)一并獲得最佳秩序和效益的全部活動。軍用計算機研制標準化需求體現(xiàn)在以下幾方面。

a）產(chǎn)品繼承性和 “三化”重點工作的需要。軍用計算機產(chǎn)品的多樣性、復雜性，決定了標準必須向通用化、系列化和組合化方向發(fā)展，向以“三化”為基礎的基本型派生發(fā)展，最大化地體現(xiàn)繼承性、通用性和高效率目標。

b）實施技術(shù)先進性和信息安全相協(xié)調(diào)的需要。在新概念、新原理、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)和新工藝不斷涌現(xiàn)的時代里，電子技術(shù)一日千里，同時信息網(wǎng)絡安全成為國家安全戰(zhàn)略需要，標準在推動技術(shù)進步、信息安全協(xié)調(diào)發(fā)展方面的需要更為顯著，要求從根本上做好頂層設計。

c）滿足軍工產(chǎn)品質(zhì)量保證和可靠性提高的需要。軍用計算機是一類在作戰(zhàn)現(xiàn)場使用的具有特殊功能的加固型計算機，其突出特點是要具有適應惡劣環(huán)境的能力，必須滿足質(zhì)量保證標準的要求，質(zhì)量高、可靠性好是能打仗、打勝仗的重要保障。

2　標準關(guān)聯(lián)圖譜的概念和功能

2.1概念

標準關(guān)聯(lián)圖譜是一種工作分解結(jié)構(gòu)標準化分析方法，是按照系統(tǒng)功能體系結(jié)構(gòu)自上而下逐層分解，對工作過程中應涉及的全部標準進行詳細描述，以表格化或者圖形化的形式呈現(xiàn)，用組織圖表描述項目任務與系統(tǒng)目標間關(guān)系。該方法具體、直觀，可以一目了然，為標準制修訂、貫徹實施提供一種工作方法和手段。從標準關(guān)聯(lián)圖譜可以直觀看出：①裝備進行論證、研制、試驗和使用中所應遵循的標準；②每一項技術(shù)活動是否有標準作為依據(jù)；③每一項標準條目所解決的具體問題。通過標準關(guān)聯(lián)圖譜，針對具體對象和具體工作，可以找到應實施的標準及標準的具體條目。

標準關(guān)聯(lián)圖譜設計的基本過程如圖1所示，即選定研究系統(tǒng)，進行功能結(jié)構(gòu)逐層分解，按照工作過程劃分標準化層次，根據(jù)工作需要提出標準化要素，然后，確定關(guān)聯(lián)標準和標準的具體章節(jié)條目，建立起對應關(guān)系，最后再根據(jù)標準的實際應用情況得出關(guān)聯(lián)程度和執(zhí)行情況。

圖1　標準關(guān)聯(lián)圖譜設計流程

以新裝備研制過程為例，標準關(guān)聯(lián)圖譜構(gòu)建首先按功能將產(chǎn)品總體分解成分系統(tǒng)、設備、組件、零件、接口、軟件、協(xié)議等。研制過程有論證、工程研制、定型等階段。標準化層次重點考慮技術(shù)要求標準、設計標準、生產(chǎn)標準、產(chǎn)品規(guī)范、試驗驗證標準、接口標準，對應體現(xiàn)論證、設計、制造和試驗檢測等研制過程。關(guān)聯(lián)標準主要包括國家標準 （國標）、國家軍用標準 （國軍標）和行業(yè)標準。

2.2功能與作用

裝備標準關(guān)聯(lián)圖譜能明晰呈現(xiàn)現(xiàn)有標準技術(shù)條目與裝備工作項目的一一對應關(guān)系。通過建立對應關(guān)系，確保標準對于科研工作的全面覆蓋和全程貫穿，在各個層面、各個環(huán)節(jié)都有標準作為依據(jù)和支撐。標準關(guān)聯(lián)圖譜，一方面指導裝備研制建設實施標準管控，另一方面也從中發(fā)現(xiàn)標準應用中的缺環(huán)和缺項，為提出合理的標準需求提供依據(jù)。

在新裝備研制中構(gòu)建標準關(guān)聯(lián)圖譜，具有如下功能：①指導新裝備研制工作，通過標準關(guān)聯(lián)圖譜可以找到所執(zhí)行的標準和包含的標準化要素，能為新型裝備的指標確定、方案設計、試驗內(nèi)容等提供指導和約束關(guān)系，提高新裝備研制標準化工作的效益；②為新裝備標準化評估和管控提供依據(jù)，通過統(tǒng)計分析，可以找到某項標準在研制過程中的應用頻度或關(guān)聯(lián)重要程度，從而界定這些標準在新裝備中是否有效執(zhí)行，是否提供了技術(shù)過程基本依據(jù)；③為標準制修訂、廢止提供依據(jù)，通過標準關(guān)聯(lián)圖譜可以發(fā)現(xiàn)有哪些環(huán)節(jié)缺乏標準約束，發(fā)現(xiàn)哪些環(huán)節(jié)存在不協(xié)調(diào)、不適應的問題，可以提出標準修訂或者廢止的建議。

3　軍用計算機研制標準關(guān)聯(lián)圖譜設計

3.1軍用計算機功能結(jié)構(gòu)分解

按照標準關(guān)聯(lián)圖譜構(gòu)建方法設計軍用計算機研制標準關(guān)聯(lián)圖譜，進行產(chǎn)品功能組成結(jié)構(gòu)分解，從總體到部件、組件的模塊化、組合化分解，建立整體到局部單元組成關(guān)系，使標準關(guān)聯(lián)圖譜能夠最大程度地反映標準化工作要求。軍用計算機根據(jù)功能性能分為：加固服務器類、工作站類、終端類、便攜移動類和存儲類等設備類型；按照功能結(jié)構(gòu)分解為機箱、電源模塊、主板模塊、存儲模塊、通信模塊、接口模塊、交換模塊、管理模塊、顯示模塊、電池模塊和軟件協(xié)議等，如圖2所示。

圖2　軍用計算機功能結(jié)構(gòu)分解

3.2標準關(guān)聯(lián)圖譜

在功能結(jié)構(gòu)分解的基礎上，按照產(chǎn)品研制過程重要環(huán)節(jié)建立標準化層次，按照自上而下、設備到部件、組件直至零部件的順序找出相關(guān)的標準化要素，全面反映出與之對應的國標、國軍標以及行業(yè)關(guān)聯(lián)標準。然后，將每項標準化要素及標準具體條目一一對應。最后，再根據(jù)標準的實際應用情況，得出相關(guān)標準及標準具體條目與標準化要素對應的關(guān)聯(lián)程度和執(zhí)行情況的過程，建立標準關(guān)聯(lián)關(guān)系圖譜，如圖3所示。

圖3中，計算機整機及各模塊分解后的模塊按照性能指標、設計集成準則與方法、原材料與元器件、加工及試制、裝備試驗以及檢驗驗收等6個方面找出標準化要素詳細條目，體現(xiàn)論證、設計、生產(chǎn)、試驗和測試等研制過程。關(guān)聯(lián)標準從國標、國軍標、行業(yè)標準數(shù)據(jù)庫中查找和梳理，關(guān)聯(lián)程度和執(zhí)行情況通過標準的實際應用情況得出。關(guān)聯(lián)程度根據(jù)關(guān)聯(lián)標準在型號研制中的實際應用情況，分別填寫強關(guān)聯(lián)和弱關(guān)聯(lián)。以下對性能指標、設計和制造、試驗和檢驗等要素進行說明。

3.2.1性能指標要求要素

“性能指標要求”是指在項目論證階段、方案階段，由標準體系規(guī)定的戰(zhàn)術(shù)使用要求、功能性能、環(huán)境適應性、電磁兼容性、可靠性、維修性、保障性、安全性、測試性、人機工程等的定性、定量要求和指標的標準組成。軍用計算機研制的指標要求標準關(guān)聯(lián)圖譜以表格形式描述，見表1。

圖3　標準化要素與標準的關(guān)聯(lián) （關(guān)聯(lián)圖譜）

表1　指標要求標準關(guān)聯(lián)圖譜

通過指標要求標準關(guān)聯(lián)圖譜可知，GJB 322A與 GJB 1909A、GJB 151A、GJB 450A和SJ 20521構(gòu)成軍用計算機指標要求基本標準。

3.2.2設計和制造要素

“設計和制造”是指在項目產(chǎn)品設計和工藝設計階段指導設計、元器件和原材料選用、工藝工作的規(guī)范或準則、手冊等，包括圖3所示的設計準則與方法、原材料與元器件、加工及試制。軍用計算機的設計和制造標準關(guān)聯(lián)圖譜以表格形式描述，見表2。

結(jié)構(gòu)設計在機箱和插板形式、尺寸設計、螺釘選用和螺紋設計方面，七性 （環(huán)境適應性、電磁兼容性、可靠性、維修性、保障性、安全性、測試性）設計在設計準則，建模預計和分析仿真，原材料和元器件的選用標準方法，機械加工裝配、電裝裝配等方面都有相關(guān)的國標、國軍標。

表2　設計和制造標準關(guān)聯(lián)圖譜

3.2.3試驗和檢驗要素

“試驗和檢驗”中包括為了測試產(chǎn)品的各項戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標是否達到研制任務書的要求而應該遵循的標準，包括測試內(nèi)容、條件、方法和合格判定等。研制過程的測試是為了盡可能多地找出錯誤，幫助發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷，以便改進設計和工藝。軍用計算機的試驗和檢驗標準關(guān)聯(lián)圖譜以表格形式描述，見表3。

試驗和檢驗標準關(guān)聯(lián)圖譜反映了功能性能、環(huán)境適應性和可靠性、穩(wěn)定性等方面的測試檢測內(nèi)容符合標準/規(guī)范的國標、國軍標和行業(yè)標準等對應關(guān)系。

4　軍用計算機研制標準化分析

這里標準關(guān)聯(lián)圖譜構(gòu)建對象為軍用計算機設備研制，首先對軍用計算機進行分類，然后對子類組成分解出組件，最后從標準化要素對標準進行關(guān)聯(lián)，充分保證標準關(guān)聯(lián)圖譜能夠最大化地反映標準的體系結(jié)構(gòu)。

通過上述軍用計算機研制標準關(guān)聯(lián)圖譜設計，分析標準化工作現(xiàn)狀，能夠發(fā)現(xiàn)標準化環(huán)節(jié)存在的不協(xié)調(diào)、不適應問題，提出標準體系制修訂或者廢止需求，為推動標準體系發(fā)展提供依據(jù)。

4.1論證標準技術(shù)陳舊

項目論證標準決定著技術(shù)先進性、產(chǎn)品繼承性和裝備一致性，用于指導新裝備論證、方案設計工作。通過軍用計算機標準關(guān)聯(lián)圖譜設計分析發(fā)現(xiàn)，GJB 322A是1998年制定的，基本覆蓋了軍用計算機的設計要求、性能特性、環(huán)境適應性、可靠性、維修性、安全性、電磁兼容性和測試性要求，但是沒有提出保障性要求。隨著電子技術(shù)日新月異，計算機性能已大幅提高，原標準中的主要指標，如主頻100MHz、內(nèi)存指標300MB、硬盤10GB、操作系統(tǒng)windowsNT、插槽ISA等內(nèi)容都已經(jīng)遠遠落后于目前多核、多線程、高主頻和三維、高清等現(xiàn)代計算機技術(shù)，更不能體現(xiàn)自主可控等發(fā)展日趨成熟的信息安全技術(shù)?！叭币蠛瑳]有給出定量要求，更沒有體現(xiàn)在檢驗標準條目中，難以適應軍工產(chǎn)品繼承性和技術(shù)成熟度需要，難以實現(xiàn)低成本和高效率的發(fā)展要求。可見，現(xiàn)有論證標準技術(shù)陳舊，明顯落后于新技術(shù)水平，部分內(nèi)容失去了指導性，急需修訂和完善，以真正實現(xiàn)在戰(zhàn)場上使用最新 （或最佳）的現(xiàn)代計算機技術(shù)，貫徹信息化建設的通用性、系列化要求，提升保障性。

表3　試驗和檢驗標準關(guān)聯(lián)圖譜

4.2工程標準通用性不強

工程實施過程的設計、生產(chǎn)過程標準決定著產(chǎn)品的使用性、可靠性、保障性和安全性等性能指標。軍用計算機研制過程需要遵循相關(guān)的國標、國軍標、行業(yè)標準和企業(yè)標準，是貫徹全軍武器裝備標準化的關(guān)鍵，是保障產(chǎn)品設計成功率和提高產(chǎn)品質(zhì)量可靠性的重要保證。各軍工企業(yè)在多年的專家經(jīng)驗和技術(shù)積累的基礎上形成的設計規(guī)范、企業(yè)元器件選用優(yōu)選目錄、“三化”資源庫和工藝規(guī)范等是企業(yè)技術(shù)繼承性和產(chǎn)品成熟度的重要體現(xiàn)。通過標準關(guān)聯(lián)圖譜分析可知，產(chǎn)品設計、制造過程各標準化要素的設計、分析，元器件選用和加工工藝的國標、國軍標、行業(yè)標準和企業(yè)標準體系覆蓋完整、內(nèi)容豐富、通用性強，具有較好的指導性。然而，在體現(xiàn)新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝方面對電磁兼容技術(shù)、低功耗設計、加固設計、移動和無線組網(wǎng)技術(shù)等計算機專業(yè)工程規(guī)范薄弱，需要加強和補充完善。

4.3測試標準覆蓋性不夠

試驗和測試標準是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷的重要技術(shù)手段。隨著計算機高速傳輸和高速計算技術(shù)發(fā)展，對千兆/萬兆網(wǎng)、DDR、SATA、PCIE總線等高速總線測試技術(shù)，處理器、顯卡、內(nèi)存和外存等綜合性能指標測試技術(shù)提出了更高要求，但是在GJB 322A和其他國標、國軍標和行業(yè)標準中都沒有明確要求測試指標、測試工具、測試方法和合格判據(jù)，導致產(chǎn)品規(guī)范中描述混亂，執(zhí)行不一。由于上述總線性能和計算性能是計算機產(chǎn)品的核心技術(shù)參數(shù)，企業(yè)在執(zhí)行行業(yè)標準時彈性大、裁剪不統(tǒng)一，勢必存在測試不充分、覆蓋性不足的問題，使產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性存在較大隱患。因此，應當完善軍用計算機試驗檢驗中對總線、綜合性能測試的具體要求，在標準體系頂層設計時補充各總線、各接口和性能單項測試標準編制計劃，提升系統(tǒng)作戰(zhàn)效能和質(zhì)量與可靠性。

根據(jù)以上分析，軍用計算機研制標準體系急需發(fā)展完善。標準體系建設是一項信息技術(shù)含量高、投資規(guī)模大、建設周期長、涉及面廣、綜合性強的系統(tǒng)工程，應貫徹武器裝備信息化建設的通用性、系列化原則，體現(xiàn)聯(lián)軍、聯(lián)合作戰(zhàn)的一體化作戰(zhàn)體制要求，提升系統(tǒng)保障性、作戰(zhàn)效能和質(zhì)量與可靠性。結(jié)合軍用計算機研制標準體系現(xiàn)狀需要，從信息系統(tǒng)整體戰(zhàn)略利益出發(fā)，納入到武器系統(tǒng)標準體系建設整體規(guī)劃，搞好頂層設計［8］。

軍用計算機研制標準化應當貫徹通用性、技術(shù)先進性和質(zhì)量與可靠性的需要。標準關(guān)聯(lián)圖譜提供了一種直觀、具體的標準化工作分析方法和手段，對發(fā)現(xiàn)標準體系存在的缺陷和不足具有重要作用。本文介紹了標準關(guān)聯(lián)圖譜的概念、功能和作用，通過軍用計算機研制標準關(guān)聯(lián)圖譜設計和分析，提出標準體系制修訂或者廢止需求，對于推動計算機研制標準化發(fā)展具有重要意義。

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余澤茂 （1976年—），男，碩士，高工，研究方向：計算機系統(tǒng)及可靠性。