CN115619266A - 面向航空装备研发活动的指标获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种面向航空装备研发活动的指标获取方法，其包括：分解装备研发活动获得装备研发活动集，针对活动场景构建包含研发活动、工具和数据库的指标捕获场景，识别指标并确定所述指标捕获场景与所述指标间的关联矩阵，确定指标定义信息表，集成获得指标集并确定各指标集与研发活动之间的关联矩阵。本发明通过建立指标与装备研发实际活动的映射关系，有利于指标的追溯与验证，提高了装备标准化水平，同时也捕获了支持研发的工具和数据相关指标，能够支撑研发活动配套标准的确定，有助于降低指标交叉重复的可能性。

Description

面向航空装备研发活动的指标获取方法

技术领域

本发明属于装备系统工程技术领域，特别是一种面向航空装备研发活动的指标获取方法。

背景技术

装备需求工程的产生与发展，得益于军事需求工程与软件需求工程的双重推动，其中装备研发需求工程是装备需求工程的核心，往往采用系统工程方法。装备研发需求工程的主要活动包括需求捕获、需求分析、需求定义、需求确认、需求验证、需求管理等。指标生成与前述过程中的需求捕获、需求分析、需求定义过程有一定关联，虽然指标是一种装备需求，但是与装备研发需求又有区别。装备研发捕获的需求侧重于装备的功能与性能以满足装备的作战使用需求，但是，装备的指标是指以装备相关系统、产品、研发活动与流程等为标准化对象的以标准的形式来规范、协调、统一和约束的需求。装备的标准主要以文本的形式呈现，包括所需标准的标准名称、指标条目和指标要素等。

在装备研发的实际过程中，通常由装备研制单位或专业人员凭借经验提出并给出所需标准的名称，并在标准确定时通过专家研讨的方式来确定指标要素。这种主要依靠技术人员经验的模式，没有形成系统的装备指标捕获及指标要素提取方法，极易造成装备指标不完整和不协调、重要指标要素缺失、与研发活动实际不协调等问题。因此，为解决此问题，寻求一种面向航空装备研发活动的指标定量获取方法，以获取规范、准确的装备研发指标、提高装备的标准化水平是十分迫切且必要的。

发明内容

本发明针对上述现有技术中的缺陷，提出一种面向航空装备研发活动的指标获取方法。该方法包括分解装备研发活动获得装备研发活动集，针对活动场景构建包含研发活动、工具和数据库的指标捕获场景，识别指标并确定所述指标捕获场景与所述指标间的关联矩阵，确定指标定义信息表，集成获得指标集并确定各指标集与研发活动之间的关联矩阵。本发明通过建立指标与装备研发实际活动的映射关系，有利于指标的追溯与验证，提高了装备标准化水平，同时也捕获了支持研发的工具和数据相关指标，能够支撑研发活动配套标准的确定，有助于降低指标交叉重复的可能性。

本发明提供一种面向航空装备研发活动的指标获取方法，其包括以下步骤：

S1、分解装备研发活动获得装备研发活动集A＝{a}；

S2、构建指标捕获场景C：针对活动场景构建包含研发活动、工具和数据库的指标捕获场景C：

其中，a_in表示第n个活动相关方开展所述活动场景进行的第i项研发活动；t_jn表示第n个活动相关方开展所述活动场景所需的第j项工具；d_kn表示第n个活动相关方开展所述活动场景所需的第k项数据库；

S3、识别指标R并确定所述指标捕获场景C与所述指标R间的关联矩阵；

S4、确定指标定义信息表：

S41、确定装备研发活动的第二准则集：对所述指标R中元素进行归一化并编码，将第一准则集中的第一准则与所述指标R中元素进行关联匹配，判断所述第一准则集能否涵盖各指标条目；如所述第一准则集能涵盖各指标条目，则所述第一准则集即为第二准则集；如所述第一准则集未涵盖各指标条目，则针对未涵盖的指标条目形成第二准则，在所述第一准则集的基础上增加第二准则从而形成第二准则集；

S42、确定指标定义信息表：基于所述第二准则集对所述指标捕获场景C中的所述指标R细化，确定与所述指标R关联的多个指标要素，并确定包括需求编号、指标条目、第二准则集配置、C矩阵映射元素、指标要素在内的指标定义信息表；

S5、集成获得指标集并确定各指标集与研发活动之间的关联矩阵：

S51、根据各指标使用情况，提取适合在同一份指标集中集成的指标定义信息，针对活动场景形成P份指标集；

S52、将所述指标R拆解为P个同阶矩阵R_p，每个同阶矩阵R_p对应第p个指标集的指标，且0≤p≤P；所述同阶矩阵R_p中各元素为0或1，且满足R＝R₁+R₂+...+R_p；

S53、确定各指标集与研发活动之间的关联矩阵L_p，所述关联矩阵L_p为所述同阶矩阵R_p与所述指标捕获场景C的子关系矩阵，满足L＝L₁+L₂+...+L_p，且所述指标捕获场景C与所述关联矩阵L_p的哈达玛积⊙为第p份指标集的关联研发活动C_p，即C_p＝C⊙L_p。

进一步，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、根据研发和实际工作需求，对各项研发活动、工具、数据库进行分析，判断所述指标捕获场景C中各项元素是否满足评价准则，若是则确定为一条指标条目，否则设定所述指标捕获场景C中对应位置元素的指标为0；

S32、通过对所述指标捕获场景C中各元素的指标的综合分析，根据所述指标捕获场景C，建立指标R：

其中，a_r,in,t_r,jn,d_r,kn分别表示a_in,t_jn,d_kn的指标；

S33、所述指标捕获场景C与所述指标R间的关联性采用各活动相关方的研发活动、工具、数据库与相对应的指标的关联矩阵L表示：

其中，l_a,in,l_t,jn,l_d,kn分别表示第n个活动相关方开展的第i项研发活动、所需的第j项工具、所需的第k项数据库与相对应的指标的相关性，且分别有：

可优选的，所述步骤S2中所述指标捕获场景C中的前i行的i项研发活动按发生的先后顺序自上而下排列，各行研发活动中的n个元素反映了同一研发活动中n个不同活动相关方的共同参与情况，未参与某个研发活动的活动相关方对应位置的元素记为0；所述指标捕获场景C中每一列的j项工具和k项数据库均采用列项形式表示，不区分先后顺序，与其他列活动相关方的j项工具和k项数据库不存在关联，j、k分别表示所有活动相关方中使用到的工具和数据库数量的最大值，若某一活动相关方使用的工具数量小于j或数据库数量小于k，则对应列相应位置的元素采用0进行补位。

可优选的，所述步骤S31中对各项研发活动、工具、数据库进行分析具体包括以下步骤：

S311、确定研发活动实施的输入；

S312、确定研发活动实施的约束与控制条件；

S313、确定研发活动实施、工具使用和数据库使用的方法与流程；

S314、确定研发活动实施的输出。

与现有技术相比，本发明的技术效果为：

1、本发明设计的一种面向航空装备研发活动的指标获取方法，所生成的指标与装备研发的各项具体活动紧密贴合，可确保指标要素真实、完整、准确；通过建立指标与装备研发实际活动的映射关系，有利于指标的追溯与验证，提高了装备标准化水平。

2、本发明设计的一种面向航空装备研发活动的指标获取方法，在捕获研发活动指标的同时，也捕获了支持研发的工具和数据相关指标，能够支撑研发活动配套标准的确定，有助于降低指标交叉重复的可能性、提高相关指标的可用性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明的面向航空装备研发活动的指标获取方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了本发明的面向航空装备研发活动的指标获取方法，该方法包括以下步骤：

S1、分解装备研发活动获得装备研发活动集：从技术体系、产品结构、工作结构中的一个维度或多个维度，对装备研发活动进行分解，获得装备研发活动集A＝{a}。

S2、构建指标捕获场景C：针对活动场景构建包含研发活动、工具和数据库的指标捕获场景C：

其中，a_in表示第n个活动相关方开展活动场景进行的第i项研发活动；t_jn表示第n个活动相关方开展活动场景所需的第j项工具；d_kn表示第n个活动相关方开展活动场景所需的第k项数据库。

指标捕获场景C中前i行的i项研发活动按发生的先后顺序自上而下排列，各行研发活动中的n个元素反映了同一研发活动中n个不同活动相关方的共同参与情况，未参与某个研发活动的活动相关方对应位置的元素记为0；指标捕获场景C中每一列的j项工具和k项数据库均采用列项形式表示，不区分先后顺序，与其他列活动相关方的j项工具和k项数据库不存在关联，j、k分别表示所有活动相关方中使用到的工具和数据库数量的最大值，若某一活动相关方使用的工具数量小于j或数据库数量小于k，则对应列相应位置的元素采用0进行补位。

S3、识别指标R并确定指标捕获场景C与指标R间的关联矩阵。

S31、根据研发和实际工作需求，对各项研发活动、工具、数据库进行分析，判断指标捕获场景C中各项元素是否满足评价准则，若是则确定为一条指标条目，否则设定指标捕获场景C中对应位置元素的指标为0。

对各项研发活动、工具、数据库进行分析具体包括以下步骤：

S311、确定研发活动实施的输入；

S312、确定研发活动实施的约束与控制条件；

S313、确定研发活动实施、工具使用和数据库使用的方法与流程；

S314、确定研发活动实施的输出。

评价准则包括第一条件、第二条件、第三条件和第四条件，第一条件为是否需要指标保证装备满足装备作战及使用的标准或要求，第二条件为是否需要指标固化与传承装备研制经验，第三条件为是否需要指标控制装备研制质量，第四条件为是否需要指标提高研制效率。

评价准则至少被满足其中第一条件、第二条件、第三条件和第四条件中的一个。

S32、通过对指标捕获场景C中各元素的指标的综合分析，根据指标捕获场景C，建立指标R：

其中，a_r,in,t_r,jn,d_r,kn分别表示a_in,t_jn,d_kn的指标。

S33、指标捕获场景C与指标R间的关联性采用各活动相关方的研发活动、工具、数据库与相对应的指标的关联矩阵L表示：

其中，l_a,in,l_t,jn,l_d,kn分别表示第n个活动相关方开展的第i项研发活动、所需的第j项工具、所需的第k项数据库与相对应的指标的相关性，且分别有：

S4、确定指标定义信息表：

S41、确定装备研发活动的第二准则集：对指标R中元素进行归一化并编码，将第一准则集中的第一准则与指标R中元素进行关联匹配，判断第一准则集能否涵盖各指标条目；如第一准则集能涵盖各指标条目，则第一准则集即为第二准则集；如第一准则集未涵盖各指标条目，则针对未涵盖的指标条目形成第二准则，在第一准则集的基础上增加第二准则从而形成第二准则集。第一准则集指的是装备研发活动过程中参考的现行标准。

S42、确定指标定义信息表：基于第二准则集对指标捕获场景C中的指标R细化，确定与指标R关联的多个指标要素，并确定包括需求编号、指标条目、第二准则集配置、C矩阵映射元素、指标要素在内的指标定义信息表。

S5、集成获得指标集并确定各指标集与研发活动之间的关联矩阵。

S51、根据各指标使用情况，提取适合在同一份指标集中集成的指标定义信息，针对活动场景形成P份指标集。

S52、将所述指标R拆解为P个同阶矩阵R_p，每个同阶矩阵R_p对应第p个指标集的指标，且0≤p≤P；所述同阶矩阵R_p中各元素为0或1，且满足R＝R₁+R₂＝+...+R_p。

S53、确定各指标集与研发活动之间的关联矩阵L_p，所述关联矩阵L_p为所述同阶矩阵R_p与所述指标捕获场景C的子关系矩阵，满足L＝L₁+L₂＝+...+L_p，且所述指标捕获场景C与所述关联矩阵L_p的哈达玛积⊙为第p份指标集的关联研发活动C_p，即C_p＝C⊙L_p。

在一个具体实施例中，装备研发活动以航空发动机压气机气动设计为例进行详细说明。

S1、航空发动机压气机气动设计按技术体系进行分解，构建装备研发活动集A＝{“初始设计方案设计”，“气动计算”，“叶片解析造型”，“叶槽道流场分析”，“叶片强度初步分析”，“二维特性计算及优化”，“流线曲率或通流计算”，“总参数及分布参数检查”，“功分布及损失调整”，“叶片造型”，“强度估算”，“设计点三维流场分析”，“三维特性计算”，“强度验算和颤振设计”，“压气机性能试验验证”}。

S2、根据航空发动机压气机气动设计活动明细，针对风扇气动设计这一活动场景，构建包含研发活动、工具和数据库的指标捕获场景C。

航空发动机压气机气动设计的活动相关方依次为发动机总体设计部门、压气机气动设计部门、强度分析部门、压气机性能试验部门。发动机总体设计部门负责提出发动机总体性能设计要求，包含压气机气动设计所需设计输入；压气机气动设计部门负责完成气动设计工作；强度分析部门参与强度分析相关工作；压气机性能试验部门负责进行压气机性能设计的验证。该过程中需使用的工具包括CFD仿真分析软件、性能仿真分析软件、强度分析软件、强度试验器；航空发动机压气机气动设计过程中进行压气机强度分析时需要使用到材料性能数据库。

S3、识别航空发动机压气机气动设计活动包含的指标R：

指标捕获场景C与指标R间的关系矩阵L：

S4、确定航空发动机压气机气动性能设计的第二准则集：对指标R中元素进行归一化并编码，将第一准则集中的第一准则与指标R中元素进行关联匹配，判断第一准则集能否涵盖各指标条目；如第一准则集能涵盖各指标条目，则第一准则集即为第二准则集；如第一准则集未涵盖各指标条目，则针对未涵盖的指标条目形成第二准则，在第一准则集的基础上增加第二准则从而形成第二准则集。通过对指标捕获场景C中的指标细化，确定与指标关联的多个指标要素，形成包含需求编号、指标条目、第二准则集配置、C矩阵映射元素、指标要素在内的指标定义信息表，如表1所示。

表1

S5、对表1中的指标进行集成，将相关指标条目集成为一个指标集，如表2所示。

指标集成为《航空燃气涡轮发动机压气机气动设计要求》《燃气涡轮发动机压气机结构强度设计要求》《航空燃气涡轮发动机CFD数值分析方法》《航空燃气涡轮发动机强度有限元分析方法》，计算能得到R₁、R₂、R₃、R₄，各标准与压气机气动设计指标捕获场景C的关联矩阵分别为L₁、L₂、L₃、L₄，通过计算C⊙L_p能得到L₁、L₂、L₃、L₄的关联研发活动C_p。

表2

本发明设计的一种面向航空装备研发活动的指标获取方法，所生成的指标与装备研发的各项具体活动紧密贴合，可确保指标要素真实、完整、准确；通过建立指标与装备研发实际活动的映射关系，有利于指标的追溯与验证，提高了装备标准化水平；在捕获研发活动指标的同时，也捕获了支持研发的工具和数据相关指标，能够支撑研发活动配套标准的确定，有助于降低指标交叉重复的可能性、提高相关指标的可用性。

最后所应说明的是：以上实施例仅以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种面向航空装备研发活动的指标获取方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、分解装备研发活动获得装备研发活动集A＝{a}；

S2、构建指标捕获场景C：针对活动场景构建包含研发活动、工具和数据库的指标捕获场景C：

其中，a_in表示第n个活动相关方开展所述活动场景进行的第i项研发活动；t_jn表示第n个活动相关方开展所述活动场景所需的第j项工具；d_kn表示第n个活动相关方开展所述活动场景所需的第k项数据库；

S3、识别指标R并确定所述指标捕获场景C与所述指标R间的关联矩阵；

S4、确定指标定义信息表：

S41、确定装备研发活动的第二准则集：对所述指标R中元素进行归一化并编码，将第一准则集中的第一准则与所述指标R中元素进行关联匹配，判断所述第一准则集能否涵盖各指标条目；如所述第一准则集能涵盖各指标条目，则所述第一准则集即为第二准则集；如所述第一准则集未涵盖各指标条目，则针对未涵盖的指标条目形成第二准则，在所述第一准则集的基础上增加第二准则从而形成第二准则集；

S42、确定指标定义信息表：基于所述第二准则集对所述指标捕获场景C中的所述指标R细化，确定与所述指标R关联的多个指标要素，并确定包括需求编号、指标条目、第二准则集配置、C矩阵映射元素、指标要素在内的指标定义信息表；

S5、集成获得指标集并确定各指标集与研发活动之间的关联矩阵：

S51、根据各指标使用情况，提取适合在同一份指标集中集成的指标定义信息，针对活动场景形成P份指标集；

S52、将所述指标R拆解为P个同阶矩阵R_p，每个同阶矩阵R_p对应第p个指标集的指标，且0≤p≤P；所述同阶矩阵R_p中各元素为0或1，且满足R＝R₁+R₂+...+R_p；

S53、确定各指标集与研发活动之间的关联矩阵L_p，所述关联矩阵L_p为所述同阶矩阵R_p与所述指标捕获场景C的子关系矩阵，满足L＝L₁L₂+...+L_p，且所述指标捕获场景C与所述关联矩阵L_p的哈达玛积

为第p份指标集的关联研发活动C_p，即

2.根据权利要求1所述的面向航空装备研发活动的指标获取方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、根据研发和实际工作需求，对各项研发活动、工具、数据库进行分析，判断所述指标捕获场景C中各项元素是否满足评价准则，若是则确定为一条指标条目，否则设定所述指标捕获场景C中对应位置元素的指标为0；

S32、通过对所述指标捕获场景C中各元素的指标的综合分析，根据所述指标捕获场景C，建立指标R：

其中，a_r,in,t_r,jn,d_r,kn分别表示a_in,t_jn,d_kn的指标；

S33、所述指标捕获场景C与所述指标R间的关联性采用各活动相关方的研发活动、工具、数据库与相对应的指标的关联矩阵L表示：

其中，l_a,in,l_t,jn,l_d,kn分别表示第n个活动相关方开展的第i项研发活动、所需的第j项工具、所需的第k项数据库与相对应的指标的相关性，且分别有：

3.根据权利要求1所述的面向航空装备研发活动的指标获取方法，其特征在于，所述步骤S2中所述指标捕获场景C中的前i行的i项研发活动按发生的先后顺序自上而下排列，各行研发活动中的n个元素反映了同一研发活动中n个不同活动相关方的共同参与情况，未参与某个研发活动的活动相关方对应位置的元素记为0；所述指标捕获场景C中每一列的j项工具和k项数据库均采用列项形式表示，j项工具和k项数据库分别表示所有活动相关方中使用到的工具和数据库数量的最大值，若某一活动相关方使用的工具数量小于j或数据库数量小于k，则对应列相应位置的元素采用0进行补位。

4.根据权利要求1所述的面向航空装备研发活动的指标获取方法，其特征在于，所述步骤S31中对各项研发活动、工具和数据库进行分析具体包括以下步骤：

S311、确定研发活动实施的输入；

S312、确定研发活动实施的约束与控制条件；

S313、确定研发活动实施、工具使用和数据库使用的方法与流程；

S314、确定研发活动实施的输出。

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