基于标准关联图谱的军用计算机标准化初探

余泽茂　孙丽婷　杨帆　刘凯

（北京计算机技术及应用研究所，北京，100854）

基于标准关联图谱的军用计算机标准化初探

余泽茂孙丽婷杨帆刘凯

（北京计算机技术及应用研究所，北京，100854）

文摘：结合军用计算机研制标准化，介绍标准关联图谱方法的概念和优越性，通过标准关联图谱设计与分析，发现当前军用计算机研制标准体系存在技术陈旧、测试标准覆盖性不足等方面的问题，提出应当做好标准化顶层设计、及时制修订标准的建议。

标准关联图谱；军用计算机；标准体系。

在现代军事领域中，计算机是信息化、智能化武器系统的灵魂，是武器装备信息化建设的核心部件之一［1］。随着计算性能、总线技术和接口技术的飞速发展，新装备研制对军用计算机标准化工作提出了新的要求。

新装备研制作为产品寿命的起始阶段，容易结合装备特点实施标准化要求，对于实现武器装备的先进性、实用性和经济性具有重要作用［2］，标准化程度对于保障武器装备战斗力具有重要意义。但由于其不像性能技术指标那样直观、具体、易量化和考核，标准化效益不直接、不明显，因而所受到的关注度和重视程度也不高。军用计算机研制标准化工作发展缓慢，越来越影响了新装备研制中规范化管理、质量保证等工作。

装备研制过程标准化是标准化工作的重要阶段，决定了产品的质量与可靠性、技术先进性和装备的一致性，然而军用计算机研制标准体系发展缓慢。标准关联图谱为标准制修订与实施提供了一种标准化方法。

装备标准关联图谱是装备订购过程中所应涉及的全部标准应用情况的详细描述，通过对指标与指标、标准与标准、指标与标准的多维度分析和数据挖掘，可以发现哪些环节存在不协调、不适应的问题，发现有哪些环节缺乏标准约束，可以有效提出标准的修订或者废止等新的标准需求，该方法直观、具体。本文通过军用计算机研制标准关联图谱设计和分析研究，发现标准存在的缺陷和不足，提出标准制修订、完善的建议，对推动军用计算机研制标准化工作具有现实意义。

1　军用计算机研制标准化内涵

标准化与装备研制的关系极为密切，是研制工作中一项极为重要的基础技术工作，对装备研制起着重要的支撑和指导作用，决定了产品的质量与可靠性、技术先进性和装备的一致性。新装备研制作为产品寿命的起始阶段，包括项目论证、设计、生产、试验和检验测试等过程，是实施标准化工作的重要阶段。在这一阶段，制定和落实标准化要求相对容易，如果开展得早、把握得准、做得全而深，其带来的效率和效果就大、持久和深远。标准化在航空航天、一体化作战等方面发挥着越来越重要的作用，标准创新发展已经成为企业核心竞争力的集中体现［3-6］。

参考 “军用标准化”的定义［7］，本文将 “军用计算机研制标准化”定义为：针对计算机设备在论证、设计、生产、试验、检验测试中存在的现实和潜在问题，对整个过程中的重复性组成或技术，通过制定、发布、实施并监督标准实施及其相关活动，以达到统一并获得最佳秩序和效益的全部活动。军用计算机研制标准化需求体现在以下几方面。

a）产品继承性和 “三化”重点工作的需要。军用计算机产品的多样性、复杂性，决定了标准必须向通用化、系列化和组合化方向发展，向以“三化”为基础的基本型派生发展，最大化地体现继承性、通用性和高效率目标。

b）实施技术先进性和信息安全相协调的需要。在新概念、新原理、新技术、新结构和新工艺不断涌现的时代里，电子技术一日千里，同时信息网络安全成为国家安全战略需要，标准在推动技术进步、信息安全协调发展方面的需要更为显著，要求从根本上做好顶层设计。

c）满足军工产品质量保证和可靠性提高的需要。军用计算机是一类在作战现场使用的具有特殊功能的加固型计算机，其突出特点是要具有适应恶劣环境的能力，必须满足质量保证标准的要求，质量高、可靠性好是能打仗、打胜仗的重要保障。

2　标准关联图谱的概念和功能

2.1概念

标准关联图谱是一种工作分解结构标准化分析方法，是按照系统功能体系结构自上而下逐层分解，对工作过程中应涉及的全部标准进行详细描述，以表格化或者图形化的形式呈现，用组织图表描述项目任务与系统目标间关系。该方法具体、直观，可以一目了然，为标准制修订、贯彻实施提供一种工作方法和手段。从标准关联图谱可以直观看出：①装备进行论证、研制、试验和使用中所应遵循的标准；②每一项技术活动是否有标准作为依据；③每一项标准条目所解决的具体问题。通过标准关联图谱，针对具体对象和具体工作，可以找到应实施的标准及标准的具体条目。

标准关联图谱设计的基本过程如图1所示，即选定研究系统，进行功能结构逐层分解，按照工作过程划分标准化层次，根据工作需要提出标准化要素，然后，确定关联标准和标准的具体章节条目，建立起对应关系，最后再根据标准的实际应用情况得出关联程度和执行情况。

图1　标准关联图谱设计流程

以新装备研制过程为例，标准关联图谱构建首先按功能将产品总体分解成分系统、设备、组件、零件、接口、软件、协议等。研制过程有论证、工程研制、定型等阶段。标准化层次重点考虑技术要求标准、设计标准、生产标准、产品规范、试验验证标准、接口标准，对应体现论证、设计、制造和试验检测等研制过程。关联标准主要包括国家标准 （国标）、国家军用标准 （国军标）和行业标准。

2.2功能与作用

装备标准关联图谱能明晰呈现现有标准技术条目与装备工作项目的一一对应关系。通过建立对应关系，确保标准对于科研工作的全面覆盖和全程贯穿，在各个层面、各个环节都有标准作为依据和支撑。标准关联图谱，一方面指导装备研制建设实施标准管控，另一方面也从中发现标准应用中的缺环和缺项，为提出合理的标准需求提供依据。

在新装备研制中构建标准关联图谱，具有如下功能：①指导新装备研制工作，通过标准关联图谱可以找到所执行的标准和包含的标准化要素，能为新型装备的指标确定、方案设计、试验内容等提供指导和约束关系，提高新装备研制标准化工作的效益；②为新装备标准化评估和管控提供依据，通过统计分析，可以找到某项标准在研制过程中的应用频度或关联重要程度，从而界定这些标准在新装备中是否有效执行，是否提供了技术过程基本依据；③为标准制修订、废止提供依据，通过标准关联图谱可以发现有哪些环节缺乏标准约束，发现哪些环节存在不协调、不适应的问题，可以提出标准修订或者废止的建议。

3　军用计算机研制标准关联图谱设计

3.1军用计算机功能结构分解

按照标准关联图谱构建方法设计军用计算机研制标准关联图谱，进行产品功能组成结构分解，从总体到部件、组件的模块化、组合化分解，建立整体到局部单元组成关系，使标准关联图谱能够最大程度地反映标准化工作要求。军用计算机根据功能性能分为：加固服务器类、工作站类、终端类、便携移动类和存储类等设备类型；按照功能结构分解为机箱、电源模块、主板模块、存储模块、通信模块、接口模块、交换模块、管理模块、显示模块、电池模块和软件协议等，如图2所示。

图2　军用计算机功能结构分解

3.2标准关联图谱

在功能结构分解的基础上，按照产品研制过程重要环节建立标准化层次，按照自上而下、设备到部件、组件直至零部件的顺序找出相关的标准化要素，全面反映出与之对应的国标、国军标以及行业关联标准。然后，将每项标准化要素及标准具体条目一一对应。最后，再根据标准的实际应用情况，得出相关标准及标准具体条目与标准化要素对应的关联程度和执行情况的过程，建立标准关联关系图谱，如图3所示。

图3中，计算机整机及各模块分解后的模块按照性能指标、设计集成准则与方法、原材料与元器件、加工及试制、装备试验以及检验验收等6个方面找出标准化要素详细条目，体现论证、设计、生产、试验和测试等研制过程。关联标准从国标、国军标、行业标准数据库中查找和梳理，关联程度和执行情况通过标准的实际应用情况得出。关联程度根据关联标准在型号研制中的实际应用情况，分别填写强关联和弱关联。以下对性能指标、设计和制造、试验和检验等要素进行说明。

3.2.1性能指标要求要素

“性能指标要求”是指在项目论证阶段、方案阶段，由标准体系规定的战术使用要求、功能性能、环境适应性、电磁兼容性、可靠性、维修性、保障性、安全性、测试性、人机工程等的定性、定量要求和指标的标准组成。军用计算机研制的指标要求标准关联图谱以表格形式描述，见表1。

图3　标准化要素与标准的关联 （关联图谱）

表1　指标要求标准关联图谱

通过指标要求标准关联图谱可知，GJB 322A与 GJB 1909A、GJB 151A、GJB 450A和SJ 20521构成军用计算机指标要求基本标准。

3.2.2设计和制造要素

“设计和制造”是指在项目产品设计和工艺设计阶段指导设计、元器件和原材料选用、工艺工作的规范或准则、手册等，包括图3所示的设计准则与方法、原材料与元器件、加工及试制。军用计算机的设计和制造标准关联图谱以表格形式描述，见表2。

结构设计在机箱和插板形式、尺寸设计、螺钉选用和螺纹设计方面，七性 （环境适应性、电磁兼容性、可靠性、维修性、保障性、安全性、测试性）设计在设计准则，建模预计和分析仿真，原材料和元器件的选用标准方法，机械加工装配、电装装配等方面都有相关的国标、国军标。

表2　设计和制造标准关联图谱

3.2.3试验和检验要素

“试验和检验”中包括为了测试产品的各项战术技术指标是否达到研制任务书的要求而应该遵循的标准，包括测试内容、条件、方法和合格判定等。研制过程的测试是为了尽可能多地找出错误，帮助发现产品的缺陷，以便改进设计和工艺。军用计算机的试验和检验标准关联图谱以表格形式描述，见表3。

试验和检验标准关联图谱反映了功能性能、环境适应性和可靠性、稳定性等方面的测试检测内容符合标准/规范的国标、国军标和行业标准等对应关系。

4　军用计算机研制标准化分析

这里标准关联图谱构建对象为军用计算机设备研制，首先对军用计算机进行分类，然后对子类组成分解出组件，最后从标准化要素对标准进行关联，充分保证标准关联图谱能够最大化地反映标准的体系结构。

通过上述军用计算机研制标准关联图谱设计，分析标准化工作现状，能够发现标准化环节存在的不协调、不适应问题，提出标准体系制修订或者废止需求，为推动标准体系发展提供依据。

4.1论证标准技术陈旧

项目论证标准决定着技术先进性、产品继承性和装备一致性，用于指导新装备论证、方案设计工作。通过军用计算机标准关联图谱设计分析发现，GJB 322A是1998年制定的，基本覆盖了军用计算机的设计要求、性能特性、环境适应性、可靠性、维修性、安全性、电磁兼容性和测试性要求，但是没有提出保障性要求。随着电子技术日新月异，计算机性能已大幅提高，原标准中的主要指标，如主频100MHz、内存指标300MB、硬盘10GB、操作系统windowsNT、插槽ISA等内容都已经远远落后于目前多核、多线程、高主频和三维、高清等现代计算机技术，更不能体现自主可控等发展日趋成熟的信息安全技术。“三化”要求含糊，没有给出定量要求，更没有体现在检验标准条目中，难以适应军工产品继承性和技术成熟度需要，难以实现低成本和高效率的发展要求。可见，现有论证标准技术陈旧，明显落后于新技术水平，部分内容失去了指导性，急需修订和完善，以真正实现在战场上使用最新 （或最佳）的现代计算机技术，贯彻信息化建设的通用性、系列化要求，提升保障性。

表3　试验和检验标准关联图谱

4.2工程标准通用性不强

工程实施过程的设计、生产过程标准决定着产品的使用性、可靠性、保障性和安全性等性能指标。军用计算机研制过程需要遵循相关的国标、国军标、行业标准和企业标准，是贯彻全军武器装备标准化的关键，是保障产品设计成功率和提高产品质量可靠性的重要保证。各军工企业在多年的专家经验和技术积累的基础上形成的设计规范、企业元器件选用优选目录、“三化”资源库和工艺规范等是企业技术继承性和产品成熟度的重要体现。通过标准关联图谱分析可知，产品设计、制造过程各标准化要素的设计、分析，元器件选用和加工工艺的国标、国军标、行业标准和企业标准体系覆盖完整、内容丰富、通用性强，具有较好的指导性。然而，在体现新技术、新结构、新工艺方面对电磁兼容技术、低功耗设计、加固设计、移动和无线组网技术等计算机专业工程规范薄弱，需要加强和补充完善。

4.3测试标准覆盖性不够

试验和测试标准是发现产品缺陷的重要技术手段。随着计算机高速传输和高速计算技术发展，对千兆/万兆网、DDR、SATA、PCIE总线等高速总线测试技术，处理器、显卡、内存和外存等综合性能指标测试技术提出了更高要求，但是在GJB 322A和其他国标、国军标和行业标准中都没有明确要求测试指标、测试工具、测试方法和合格判据，导致产品规范中描述混乱，执行不一。由于上述总线性能和计算性能是计算机产品的核心技术参数，企业在执行行业标准时弹性大、裁剪不统一，势必存在测试不充分、覆盖性不足的问题，使产品的质量与可靠性存在较大隐患。因此，应当完善军用计算机试验检验中对总线、综合性能测试的具体要求，在标准体系顶层设计时补充各总线、各接口和性能单项测试标准编制计划，提升系统作战效能和质量与可靠性。

根据以上分析，军用计算机研制标准体系急需发展完善。标准体系建设是一项信息技术含量高、投资规模大、建设周期长、涉及面广、综合性强的系统工程，应贯彻武器装备信息化建设的通用性、系列化原则，体现联军、联合作战的一体化作战体制要求，提升系统保障性、作战效能和质量与可靠性。结合军用计算机研制标准体系现状需要，从信息系统整体战略利益出发，纳入到武器系统标准体系建设整体规划，搞好顶层设计［8］。

军用计算机研制标准化应当贯彻通用性、技术先进性和质量与可靠性的需要。标准关联图谱提供了一种直观、具体的标准化工作分析方法和手段，对发现标准体系存在的缺陷和不足具有重要作用。本文介绍了标准关联图谱的概念、功能和作用，通过军用计算机研制标准关联图谱设计和分析，提出标准体系制修订或者废止需求，对于推动计算机研制标准化发展具有重要意义。

［1］李补莲.计算机在现代军事领域中的应用与

发展.全国ISNBM学术交流会论文集，2005-08：143～145.

［2］祝贞凤.浅议标准化工作在航空装备研制过程中的应用.航空标准化与质量，2012 （1）.

［3］魏永刚.新一代运载火箭研制标准化思路探讨，2007年中国国防工业标准化论坛论文集：4～7.

［4］朱明新.关于航天型号标准化工作的几点思考.航天标准化，2007（3）.

［5］李智敏.紧贴作战要求创新发展武器装备体系.军事运筹与系统工程，2012（9）.

［6］栾大龙，秦现生，司书宾.面向现代战争的军用标准化.世界标准化与质量管理，2006 （1）.

［7］王树海，花兴来，李红军．装备标准化［M］．北京：国防大学出版社，2002：18-21. ［8］韩俊.加强标准化研究做好顶层设计.信息技术与标准化，2012（1）.

余泽茂 （1976年—），男，硕士，高工，研究方向：计算机系统及可靠性。