武器裝備標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)圖譜數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

何 華,李曉寅,于 濤,喬 羽,樊益澤

(1.中國兵器工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所,北京 100089;2.中國兵器工業(yè)新技術(shù)推廣研究所,北京 100089)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展,對武器裝備研制中標(biāo)準(zhǔn)化工作的信息化、可視化[1]提出了要求,如何構(gòu)建武器裝備標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)圖譜數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(簡稱“管理系統(tǒng)”),通過軟件系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)、裝備、技術(shù)、人員等要素間構(gòu)建關(guān)聯(lián)映射關(guān)系,給設(shè)計(jì)人員、管理人員、標(biāo)準(zhǔn)化人員、試驗(yàn)人員直觀展現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)在裝備論證、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、在役等環(huán)節(jié)應(yīng)用關(guān)系,便于非標(biāo)準(zhǔn)化人員應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)化人員準(zhǔn)確掌握標(biāo)準(zhǔn)貫徹實(shí)施情況和標(biāo)準(zhǔn)需求具有重要作用。

1 需求分析

1.1 新時(shí)代賦予的新要求

進(jìn)入新時(shí)代,要求用全新理念、體系思維,深化推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作創(chuàng)新和實(shí)踐創(chuàng)新,構(gòu)建與新時(shí)代相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)工作體系、標(biāo)準(zhǔn)體系、實(shí)施體系、服務(wù)體系,從而有效強(qiáng)化研標(biāo)、制標(biāo)、貫標(biāo)、維標(biāo)等全過程標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)。軍用標(biāo)準(zhǔn)化是國防和軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)的重要基石,是依法管裝的重要基礎(chǔ)性支撐?！秶覙?biāo)準(zhǔn)化發(fā)展綱要》《裝備試驗(yàn)鑒定指導(dǎo)性文件》系列標(biāo)準(zhǔn),有力說明了在裝備建設(shè)中研標(biāo)、統(tǒng)標(biāo)、貫標(biāo)的重要性和迫切需求。裝備研制中標(biāo)準(zhǔn)化基本任務(wù)[2]是依據(jù)裝備建設(shè)需求,選用標(biāo)準(zhǔn),提出制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議,貫徹實(shí)施標(biāo)準(zhǔn),對標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施進(jìn)行監(jiān)督,推進(jìn)裝備的通用化、系列化、組合化。目前,在裝備研制過程中通過編制“產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化大綱”[3]等頂層文件,明確標(biāo)準(zhǔn)化目標(biāo)和要求;貫標(biāo)主要通過宣貫、培訓(xùn)方式;監(jiān)督檢查主要通過人員現(xiàn)場檢查、查看設(shè)計(jì)文件、聽取匯報(bào)方式。對于標(biāo)準(zhǔn)貫徹實(shí)施效果、標(biāo)準(zhǔn)需求分析缺乏有效的信息手段。

1.2 提高標(biāo)準(zhǔn)資源信息管理的需要

通過“管理系統(tǒng)”,將標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)體系與產(chǎn)品組成聯(lián)系起來,將裝備型號研制與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作結(jié)合起來,為標(biāo)準(zhǔn)貫徹實(shí)施及其監(jiān)督檢查提供信息化手段,實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)精準(zhǔn)推送、貫標(biāo)信息準(zhǔn)確采集、標(biāo)準(zhǔn)體系動(dòng)態(tài)維護(hù)、標(biāo)準(zhǔn)需求及時(shí)采集、工程標(biāo)準(zhǔn)有效管理。隨著該“管理系統(tǒng)”的推廣應(yīng)用,數(shù)據(jù)信息的不斷積累,有助于提高裝備專業(yè)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)體系維護(hù)及研標(biāo)、制標(biāo)、貫標(biāo)、維標(biāo)全過程信息化管理。

2 裝備標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)圖譜數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

“管理系統(tǒng)”以武器裝備、標(biāo)準(zhǔn)體系框架、標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)、標(biāo)準(zhǔn)文本為主體數(shù)據(jù),將裝備產(chǎn)品組成、標(biāo)準(zhǔn)體系、標(biāo)準(zhǔn)文本三者之間相互關(guān)聯(lián)起來,形成裝備各層級產(chǎn)品與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的映射關(guān)系(見圖1)。通過管理系統(tǒng)直觀展現(xiàn)各層級裝備產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系及標(biāo)準(zhǔn)文本的關(guān)聯(lián)關(guān)系,為設(shè)計(jì)、試驗(yàn)等非標(biāo)準(zhǔn)化人員提供有針對性的標(biāo)準(zhǔn)資源服務(wù)。

圖1 裝備、標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)映射關(guān)系示意圖

2.2 功能需求

管理系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)圖譜構(gòu)型、關(guān)聯(lián)映射管理、標(biāo)準(zhǔn)體系框架管理、標(biāo)準(zhǔn)資源管理、裝備產(chǎn)品組成維護(hù)、貫標(biāo)實(shí)施反饋等功能,具體功能需求如下(管理系統(tǒng)功能模塊如圖2所示):1)可展現(xiàn)裝備產(chǎn)品組成結(jié)構(gòu),并具有編輯功能,進(jìn)行組成分級,結(jié)構(gòu)增刪;2)可展現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)體系框架(即標(biāo)準(zhǔn)的類別),并具有自定義模塊分類;3)具有對標(biāo)準(zhǔn)按標(biāo)準(zhǔn)體系框架分類管理功能;4)具有對標(biāo)準(zhǔn)體系中各標(biāo)準(zhǔn)按裝備組成分類管理功能;5)具有對標(biāo)準(zhǔn)查詢、全文閱讀、導(dǎo)入、分類、建立關(guān)聯(lián)等管理功能;6)具有對標(biāo)準(zhǔn)貫徹實(shí)施情況采集、統(tǒng)計(jì)功能;7)能夠展現(xiàn)產(chǎn)品圖像信息或產(chǎn)品數(shù)字模型;8)標(biāo)準(zhǔn)可按對應(yīng)裝備產(chǎn)品組成、標(biāo)準(zhǔn)類別進(jìn)行統(tǒng)計(jì);9)具有系統(tǒng)用戶管理、安全管理等功能。

圖2 管理系統(tǒng)功能模塊圖

2.3 設(shè)計(jì)方法

設(shè)計(jì)步驟包括裝備結(jié)構(gòu)分解、標(biāo)準(zhǔn)體系框架設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)整理、管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)、軟件測試等環(huán)節(jié),具體步驟如下。

2.3.1 裝備結(jié)構(gòu)分解

裝備結(jié)構(gòu)分解[4]是管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一,通過合理的結(jié)構(gòu)分解,形成裝備樹狀結(jié)構(gòu)圖,完整準(zhǔn)確表達(dá)裝備組成,是建立裝備產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)。劃分原則應(yīng)遵循模塊化[5]設(shè)計(jì)原則,一般按裝備組成劃分為分系統(tǒng)、子系統(tǒng)、組件、部件等層級產(chǎn)品。裝備組別劃分有標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組別劃分,并將組別根據(jù)裝備分系統(tǒng)、子系統(tǒng)劃分情況判斷其隸屬關(guān)系。裝甲車輛組件劃分[6]、柴油機(jī)組件劃分[7]和火炮組件劃分[8]均有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。對于裝備組成劃分顆粒度取決于裝備組成中應(yīng)獨(dú)立考核的最小產(chǎn)品級別。

2.3.2 構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系框架

裝備標(biāo)準(zhǔn)體系框架設(shè)計(jì)是管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)之一,需結(jié)合裝備研制需求,一般產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系框架模塊劃分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、工藝標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、使用維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等,必要時(shí)還應(yīng)考慮按照裝備研制的不同階段、針對裝備研制中涉及人員進(jìn)行設(shè)計(jì),裝備研制強(qiáng)調(diào)軟件、數(shù)字化設(shè)計(jì)、電子元器件和材料等要素,可在標(biāo)準(zhǔn)體系框架設(shè)置單獨(dú)模塊。

2.3.3 標(biāo)準(zhǔn)梳理及關(guān)聯(lián)映射

對應(yīng)裝備組成的各級產(chǎn)品、關(guān)鍵技術(shù)、研制過程,梳理現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn),通過分析適應(yīng)性納入標(biāo)準(zhǔn)體系,按標(biāo)準(zhǔn)體系框架進(jìn)行分類,并明確對應(yīng)的裝備產(chǎn)品(包括間接相關(guān)的產(chǎn)品),形成關(guān)聯(lián)關(guān)系,同時(shí)對標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行采集,如引用關(guān)系、相似關(guān)系等。此項(xiàng)工作需要對標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容有充分的掌握,并了解標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍、環(huán)節(jié)等,提取相關(guān)要素形成標(biāo)準(zhǔn)體系表。

2.3.4 管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.3.4.1 管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

管理系統(tǒng)總體架構(gòu)由硬件環(huán)境、運(yùn)行環(huán)境和業(yè)務(wù)系統(tǒng)3層構(gòu)成(見圖3)。

圖3 管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

硬件環(huán)境應(yīng)考慮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間、操作系統(tǒng)和軟件運(yùn)行要求。

運(yùn)行環(huán)境包括操作系統(tǒng)、軟件運(yùn)行環(huán)境和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。操作系統(tǒng)選用Windows 7及以上,業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫可選用MySQL5.7,運(yùn)行環(huán)境可選擇Java Runtime Environment(JRE)1.8和Tomcat9.0。

武器裝備標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)圖譜資源管理應(yīng)用系統(tǒng)(簡稱“業(yè)務(wù)系統(tǒng)”)的層級結(jié)構(gòu)如下。

1)基礎(chǔ)平臺(tái)。根據(jù)業(yè)務(wù)的共性特征開發(fā)面向業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)信息服務(wù)平臺(tái),基礎(chǔ)信息服務(wù)平臺(tái)具有基本業(yè)務(wù)信息管理功能模塊,分成平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)和平臺(tái)運(yùn)行時(shí)兩個(gè)部分。

2)構(gòu)件層。在基礎(chǔ)平臺(tái)的基礎(chǔ)上,根據(jù)典型業(yè)務(wù)需求開發(fā)各種服務(wù)化的核心業(yè)務(wù)構(gòu)件。

3)應(yīng)用層。在基礎(chǔ)平臺(tái)和核心構(gòu)件的基礎(chǔ)上,構(gòu)建滿足各種業(yè)務(wù)需求的業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)的集合。

2.3.4.2 軟件技術(shù)架構(gòu)

軟件采用四層架構(gòu),由上到下分別是視圖層、控制層、業(yè)務(wù)邏輯層和持久層(見圖4)。

四層架構(gòu)的優(yōu)勢如下:通過成熟的開源軟件實(shí)現(xiàn)各層功能開發(fā),可有效縮短開發(fā)周期;架構(gòu)所用到的開源軟件產(chǎn)品均有廣泛的用戶群,質(zhì)量和性能有保障;層與層之間松散偶合,增加代碼重用率;各層分工明確,這樣也利于團(tuán)隊(duì)的分工開發(fā)。

1)視圖層。

視圖層是面向用戶的界面,是用戶與系統(tǒng)之間交互的媒介。系統(tǒng)可使用Jspx模板及一些JavaScript框架來實(shí)現(xiàn)視圖層功能。

2)控制層。

控制層負(fù)責(zé)視圖層與業(yè)務(wù)邏輯層之間的通信,系統(tǒng)可使用Spring MVC來實(shí)現(xiàn)控制層的功能。

3)業(yè)務(wù)邏輯層。

業(yè)務(wù)層在實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)中,每個(gè)領(lǐng)域都會(huì)有自己獨(dú)特的業(yè)務(wù)邏輯,將實(shí)現(xiàn)這些具體邏輯的代碼抽取出來分為單獨(dú)的一層,其目的是希望通過分層來降低它與系統(tǒng)其他部分的偶合度。系統(tǒng)可使用Spring來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯層的功能。

4)持久層。

數(shù)據(jù)持久層在開發(fā)中與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互(添加、讀取、修改、刪除),系統(tǒng)可使用Hibernate來實(shí)現(xiàn)持久層的功能。

2.3.4.3 數(shù)據(jù)架構(gòu)

管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和綜合數(shù)據(jù)組成。數(shù)據(jù)的基本組成和相互關(guān)系如圖5所示。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)組成和關(guān)系示意圖

2.3.4.4 系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)

管理系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)(見圖6)由人機(jī)界面、Web容器、業(yè)務(wù)處理程序和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組成。

圖6 系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)

1)Web容器。

Web界面:Web容器產(chǎn)生各個(gè)業(yè)務(wù)模塊的動(dòng)態(tài)頁面以及Web界面邏輯,用于生成HTML或者WML格式的Web頁面?；跒g覽器的客戶端可以通過HTTP協(xié)議與業(yè)務(wù)處理程序通信瀏覽這些動(dòng)態(tài)頁面。

Web服務(wù):提供對各個(gè)模塊業(yè)務(wù)的Web服務(wù)封裝,實(shí)現(xiàn)對SOA的支持。

2)業(yè)務(wù)處理程序。

業(yè)務(wù)外觀層:定義各個(gè)模塊的高層業(yè)務(wù)邏輯調(diào)用接口,定義可分布式調(diào)用的類型,實(shí)現(xiàn)下層邏輯人機(jī)界面的銜接。

業(yè)務(wù)邏輯層:實(shí)現(xiàn)某些模塊在應(yīng)用的特殊擴(kuò)展,如:捕獲并記錄異常信息、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)規(guī)則等。

數(shù)據(jù)訪問層:實(shí)現(xiàn)各模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問,負(fù)責(zé)將從數(shù)據(jù)庫查詢得到的結(jié)果轉(zhuǎn)換成應(yīng)用程序可以理解的數(shù)據(jù)實(shí)體對象。

3)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

定義各個(gè)模塊的表結(jié)構(gòu),存儲(chǔ)各個(gè)模塊的存儲(chǔ)過程、函數(shù)、應(yīng)用程序包等。

2.3.5 坦克裝甲車輛標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)圖譜數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)示例

以坦克裝甲車輛為典型裝備,開發(fā)形成管理系統(tǒng)測試版,其主界面如圖7所示,自上而下,依次是操作菜單、產(chǎn)品模塊、標(biāo)準(zhǔn)體系、標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)關(guān)系、對應(yīng)產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)體系模塊的標(biāo)準(zhǔn)清單。

圖7 裝甲車輛標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)圖譜示意圖

3 裝備標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)圖譜數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件測試

管理系統(tǒng)配置項(xiàng)功能測試用例標(biāo)識見表1。

表1 測試用例標(biāo)識

測試人員按上表功能測試用例對“裝甲車輛標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)圖譜數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”進(jìn)行逐項(xiàng)測試并記錄,結(jié)果表明,該管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了展示、查詢、瀏覽、統(tǒng)計(jì)等標(biāo)準(zhǔn)圖譜管理的功能,可直觀展現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)體系表中標(biāo)準(zhǔn)與具體產(chǎn)品的映射關(guān)系。

4 結(jié)語

充分利用信息技術(shù)提高武器裝備標(biāo)準(zhǔn)化工作的信息化、智能化水平是新時(shí)代裝備建設(shè)的迫切需求,開發(fā)應(yīng)用裝備標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)圖譜數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有助于推動(dòng)武器裝備型號標(biāo)準(zhǔn)化工作新模式的生成,是裝備型號標(biāo)準(zhǔn)化、工作信息化邁出的第一步。伴隨智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,該系統(tǒng)可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能關(guān)聯(lián)、標(biāo)準(zhǔn)匹配分析等功能,更好地為裝備研制提供標(biāo)準(zhǔn)化支撐服務(wù),為裝備標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。