測試狀態(tài)控制系統(tǒng)在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用與研究

胡博，師玉玲，于洋

（首都航天機(jī)械有限公司，北京 100076）

1 研究背景

某重點系列運載火箭出廠測試是對箭上各電氣系統(tǒng)進(jìn)行的功能檢查和性能測試，其測試項目內(nèi)容分為箭上阻值測試、分系統(tǒng)測試、系統(tǒng)間匹配測試和總檢查。分系統(tǒng)測試是火箭各分系統(tǒng)檢查系統(tǒng)內(nèi)部的匹配性和系統(tǒng)的性能指標(biāo)。系統(tǒng)間匹配測試主要檢查分系統(tǒng)之間的相互協(xié)調(diào)性。總檢查測試主要檢查模擬發(fā)射狀態(tài)和模擬飛行狀態(tài)火箭電氣系統(tǒng)的工作情況。

目前公司獨立進(jìn)行出廠測試工作，測試工藝人員負(fù)責(zé)將設(shè)計文件轉(zhuǎn)化為工藝規(guī)程，指導(dǎo)現(xiàn)場各系統(tǒng)各崗位設(shè)計人員。其中狀態(tài)控制是出廠測試的重點工作，以下針對測試狀態(tài)準(zhǔn)備工作及指揮程序這兩個方面進(jìn)行現(xiàn)狀分析。公司負(fù)責(zé)獨立進(jìn)行某重點系列運載火箭的出廠測試工作，在目前測試過程中，存在以下薄弱環(huán)節(jié)。

1.1 運載火箭的狀態(tài)控制方法落后

（1）人為的狀態(tài)劃分增加了狀態(tài)控制的出錯率

某重點系列運載火箭出廠測試過程中，各項目測試前必須進(jìn)行測試狀態(tài)準(zhǔn)備及正確性檢查，以保證箭上儀器、電連接器，專用測試設(shè)備，測試軟件等技術(shù)狀態(tài)的正確性。狀態(tài)檢查確認(rèn)的要求在質(zhì)量控制記錄中的狀態(tài)檢查表明，此過程需要測試人員按照技術(shù)文件，針對每個測試崗位進(jìn)行狀態(tài)檢查項目的劃分。

（2）技術(shù)文件中各測試項目完整狀態(tài)不明確導(dǎo)致測試狀態(tài)混亂

技術(shù)文件中的測試流程規(guī)定了測試項目的順序，前后兩個測試項目之間的測試狀態(tài)相互關(guān)聯(lián)。技術(shù)文件雖對每個測試項目與前一個測試項目狀態(tài)的差別明確了具體的操作內(nèi)容，但沒有明確每個測試項目獨立完整的測試準(zhǔn)備狀態(tài)。

1.2 運載火箭出廠測試指揮程序控制方法不完善

（1）指揮、號手獲取測試流程信息渠道單一

系統(tǒng)指揮人員掌握各崗位的測試現(xiàn)象及測試狀態(tài)，通過各崗位人員進(jìn)行匯報，掌握各崗位狀態(tài)、現(xiàn)象是否正常，是否滿足技術(shù)文件要求，這些信息是指揮人員下達(dá)下一條口令的必要條件。同時，各崗位人員掌握當(dāng)前測試階段或測試項目等內(nèi)容，只能依靠指揮人員下達(dá)的口令，而掌握測試階段和測試項目是崗位人員觀察箭上產(chǎn)品動作，觀察地面設(shè)備現(xiàn)象的基礎(chǔ)。

（2）加電測試過程中指揮與號手信息交互方式落后

指揮口令在測試過程中是各崗位人員傳達(dá)信息、溝通協(xié)調(diào)的唯一途徑，此項工作自動化程度較低，大部分口令下達(dá)的時間、條件需要測試人員進(jìn)行判定。注意事項、緊急預(yù)案沒有與測試流程相融合，一旦發(fā)生緊急情況，可能會出現(xiàn)緊急處理工作不及時、不合理的現(xiàn)象。

某重點系列運載火箭出廠測試控制系統(tǒng)的開發(fā)，能有效解決上述問題，該系統(tǒng)包含狀態(tài)檢測控制、加電測試指揮以及測試數(shù)據(jù)記錄三個子系統(tǒng)。

2 研究目的

為提升運載火箭出廠測試能力，提高效率，提出了某重點系列運載火箭出廠測試過程控制優(yōu)化。研究目的主要有以下幾個方面。

提高測試狀態(tài)檢查確認(rèn)的完整性、正確性。建立測試項目完整測試準(zhǔn)備狀態(tài)模板，實現(xiàn)狀態(tài)的全面精細(xì)控制，達(dá)到無論是否按照正常測試流程進(jìn)行測試工作，均可對測試狀態(tài)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的確認(rèn)。

研究電子化指揮系統(tǒng)方案，以實時顯示測試流程、指揮信息、緊急預(yù)案等內(nèi)容，實現(xiàn)口令下達(dá)的準(zhǔn)確性、可控性、及時性，達(dá)到輔助指揮決策的目的。

3 系統(tǒng)整體解決方案

3.1 功能設(shè)計（圖1）

圖1

3.1.1 狀態(tài)檢測控制子系統(tǒng)

狀態(tài)監(jiān)測控制子系統(tǒng)用于控制加電前測試狀態(tài)的準(zhǔn)備。需要工藝人員事先在系統(tǒng)中準(zhǔn)備好工藝測試狀態(tài)，系統(tǒng)根據(jù)人員的輸入，自動計算生成每一測試項目執(zhí)行前所要求的完整測試狀態(tài)。之后在狀態(tài)準(zhǔn)備過程中，先設(shè)定要進(jìn)行的測試項目，根據(jù)上一次測試完成后的箭上狀態(tài)和本次要進(jìn)行的測試項目完整測試狀態(tài)的比對，系統(tǒng)能夠計算出需要測試人員進(jìn)行變更操作的狀態(tài)，按照不同的號手劃分這些需要變更的狀態(tài)，自動顯示到各個號手的計算機(jī)終端。

狀態(tài)檢測控制工作流程如圖2。

3.1.2 加電測試指揮子系統(tǒng)

圖2

圖3

加電測試指揮子系統(tǒng)主要應(yīng)用于火箭加電測試過程中，實行顯示當(dāng)前測試流程，包括當(dāng)前測試項目、測試現(xiàn)象與狀態(tài)、注意事項、關(guān)鍵操作、緊急預(yù)案等。

加電測試指揮子系統(tǒng)工作流程如圖3。

3.1.3 測試數(shù)據(jù)記錄子系統(tǒng)

工藝人員根據(jù)檢測的要求編寫一條產(chǎn)品測檢項要求，并可對其修改和刪除，要求中一個測試項對應(yīng)一個測點。在產(chǎn)品進(jìn)行檢查的過程中，測試人員根據(jù)工藝人員編寫的產(chǎn)品測檢項進(jìn)行填寫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的即時寫入功能，并可對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。數(shù)據(jù)記錄完畢后，指揮、測試崗位號手、檢驗需對狀態(tài)與數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)。測試數(shù)據(jù)記錄工作流程如下圖4。

圖4

3.2 硬件架構(gòu)（圖5）

圖5

指揮顯示終端以外，該平臺還設(shè)立八個移動終端，分別是箭上儀器艙號手終端、箭上三級號手終端、箭上二級號手終端、箭上一級及助推號手終端、控制臺號手終端、計算機(jī)號手終端、多屏筆錄儀號手終端、前端號手終端。各號手終端顯示當(dāng)前測試口令及下一口令的狀態(tài)現(xiàn)象及操作。

3.3 系統(tǒng)架構(gòu)（圖6)

圖6

3.4 接口設(shè)計（圖7）

3.4.1 工藝設(shè)計系統(tǒng)接口

系統(tǒng)設(shè)計時，預(yù)先考慮與工藝設(shè)計系統(tǒng)的接口關(guān)系，在后續(xù)與工藝系統(tǒng)集成后，系統(tǒng)內(nèi)工藝準(zhǔn)備的信息內(nèi)容，應(yīng)從與工藝設(shè)計系統(tǒng)的接口中獲得。

3.4.2 質(zhì)量信息系統(tǒng)接口

測試過程中記錄的測試數(shù)據(jù)，最終應(yīng)保存到質(zhì)量信息系統(tǒng)中去，系統(tǒng)應(yīng)提供預(yù)留接口，在后續(xù)的集成中讓質(zhì)量系統(tǒng)能夠從接口中提取測試數(shù)據(jù)記錄。

圖7

4 應(yīng)用情況

目前本系統(tǒng)在某重點系列火箭出廠測試狀態(tài)控制工作得到了廣泛應(yīng)用，大幅度減少出廠測試狀態(tài)控制工作的人員保障的環(huán)節(jié)，提高測試狀態(tài)劃分、梳理環(huán)節(jié)以及指揮程序控制環(huán)節(jié)中可靠性程度，更好的保證測試產(chǎn)品的質(zhì)量。通過建立測試項目狀態(tài)控制模塊，利用狀態(tài)數(shù)據(jù)庫、終端信息確認(rèn)等技術(shù)，可以在測試流程各個項目加電工作前準(zhǔn)確、全面地保障狀態(tài)的正確性。建立自動化指揮程序平臺后，終端系統(tǒng)根據(jù)測試流程顯示口令下達(dá)的內(nèi)容、時間，避免了口令不規(guī)范、下達(dá)時間不準(zhǔn)確可能產(chǎn)生的質(zhì)量問題。后續(xù)將對使用過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行不斷改進(jìn)與完善，不斷優(yōu)化運載火箭出廠測試狀態(tài)控制流程。