航天产品成功数据包络分析与应用探究

金亮 苏茹 施奕 沈林捷 潘凯

摘要：航天领域在近年来的发展过程中产品成功数据包络分析方法的应用越来越广泛，该方法在航天产品的管理中发挥着不可替代的作用，能够为航天产品打造出安全的生产线，最为重要的是针对超差数据进行分析后可以将设计存在缺陷进行深入挖掘，从而使设计工作得到进一步完善。本文主要从理论角度对导弹制导控制系统产品成功包络数据分析方法进行探讨，希望能够对相关管理办法的开发和应用提供一定思路。

关键词：产品成功数据包络分析;航天航空;应用

引言

导弹制导控制系统等相关产品的设计生产过程中通过产品成功数据包络分析可以针对样本飞行实验存在风险进行有效辨识和评估，在此基础上就能够制定出更加严格的管理措施，这也是产品数据包科学应用的一种尝试。产品成功数据包络分析方法的核心在于充分借助于单元测试、系统测试及飞行试验等先验信息来针对后续参事或产品交付存在风险进行评价[1]。

1控制系统数据包络分析对象

本文主要以导弹制导控制系统来作为单机案例进行分析。所谓产品通常情况下指的是零部件、单机以及各分系统、全弹等。产品在制造过程中形成的能够直观反映出产品质量特征量的数据就被称为是产品数据，产品数据是否具备任务执行能力的重要依据[2]。产品原材料、工艺和性能数据都属于产品数据包的范畴。只有对产品型号会产生影响的关键产品和关键特性进行充分掌握才能合理确定包络对象，对于现阶段的航天型号产品来说其参数主要包括了产品设计关键特性、关键工艺特性、关键过程控制特性当。而产品设计关键特性是运载火箭控制系统应该关注的重点。

2控制系统及典型关键参数确定

2.1确定关键参数的方法

利用数据报告进行参数分析的过程中其主要包括系统级和单机级两个层面的内容。这种选定参数要能够将产品的正确性和稳定性准确表征出来。利用故障模式及影响分析结合故障数分析和最终来完成产品成功数据包络分析对象的确定。

2.2系统数据包对象及参数

以上述原则为基础进行包络分析的过程中详细针对控制系统各类测试数据进行严格筛选。测试系统数据本质上属于综合类的测试结果，因此主要选择了准备时间、速率陀螺零位、弹目相对速度测试误差和一致性误差等几个核心功能关键测试数据来进行包络分析，所有选择参数必须要能够实现系统工作正确性和稳定性的表示[3]。对于导弹制导控制系统来说其姿态、制导系统设计参数需要结合目标类型及弹道的差别来实现理论设计以及数据仿真。其控制参数不同的情况下设计参数也会发生相应改变。因此不同的目标和弹道对应特定的设计参数;分系统控制参数在相同的情况下设计参数也完全相同。必须利用单机包络分析方法对导弹制导控制系统指标的具体要求进行分析后给予保障。

2.3确定单击数据包络对象

在整个控制系统中导引装置属于重要的一个组成单机，在飞行时导引装置发挥出了关键作用，测量弹目相对速度，输出导引信号，指导导弹的飞行，控制其飞行姿态[4]。

充分结合单机任务书各项关键指标、单点故障模式分析结果等几种关键特性的最终识别结果后确定了数据包络对象为程配时串时间偏差、漏电流数据、耗电量等几项关键参数。

3构建产品成功数据包络模型方法

3.1产品成功数据包络线/面/域基础概念

所谓包络线单一数据参数所共同组成的线;包络面则是两个不同数据之间存在的一种耦合关系;包络域在三个以上参数之间存在着偶合关系，且在这种耦合关系结果上形成的域;包络模型则主要指的是产品/系统/型号等所有参数之间形成的耦合以及传递关系[5]。

3.2控制系统产品成功数据包络线构建

对于当前的导弹制导控制系统来说，充分结合其产品的具体要求可以将其产品成功数据包络进一步划分为单边和双边等两种包络。所谓单边包络主要指的是以单边指标要求为基准形成的数据包络，例如导引装置时串精度通常要求处在50ms以内，但是系统的实际应用精度则尽可能为0ms，因此针对这种情况只需要对其单边包络线进行设计，如下图1所示。而以产品双边指标要求作为基准的数据包络就是双边包络，例如对于程序配电器来说其导通压降要求为1.00±0.20V，单机的工作性能在導通压降超上下限的情况下都会受到影响，此时就必须要设置双边包络线，下图2所示。

3.3控制系统产品成功数据包络面/域构建

子样数据本质上并不属于单一型，其存在耦合关系，因此必须要进一步扩展数据包络范围。当前数据包络并不仅仅意味着包络线，其应该是指的是涉及到两个或两个以上不同维度所共同组成的向量空间，也就是所谓的面和域。

在构建控制系统产品成功数据包络面/域的过程中，部分数据互相之间会存在一个相对比较精确的数字模型，对该模型进行处理之后就能够最终得到包络边界，并最终产生包络面/域，同时利用一定的数学方法对耦合特性进行去耦合之后就可以让其成为独立特性，在这种情况下就可以将包络面/域进行转换后最终形成包络线。在系统的实际应用过程中，需要充分结合在系统内部实际测量数据所评估的对象以及表征的功能来进行分类包络分析。此外可以利用包络线的方式对可完成独立表征或者评估的系统功能以及性能的相关测试数据来构建相应的独立包络分析;如果系统功能或性能的测试数据需要通过多项参数进行评估的情况下，需要利用包络面、域来完成构建。

4未来应用及展望

成功数据包络分析在大量的实践中已经证明其有效性，因此人们在针对其理论进行深入挖掘的过程中，也要通过科研生产实践进行逐步完善，相信在未来成功数据包络分析将具有更大的应用前景。

因此在后续研究中也应该将包络分析风险评估方法作为研究重点，进行深入调研和系统梳理后来进一步拓展起应用范围，以此来对该方法的通用性进行检验，也能够为产品成功数据包络分析提供充分的理论依据。

参考文献

[1]杨双进，刘明全，黄迅.航天产品合格率提升与稳定性控制方法及实践[J].航天工业管理，2021（11）：3-8.

[2]傅浩杰，吴双，王铮，王立炜.航天产品质量问题信息管理系统建设与应用[J].科技视界，2021（30）：163-164.DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2021.30. 70.

[3]马爱军，石蒙，闫利，刘洪英，洪跃镇，董睿，彭扬林，赵亚雄，刘磊.某航天产品抗力学环境设计仿真研究[J].智能制造，2021（05）：95-104.

[4]王北平，韩冬，李俊峰，王兆楠，张岩.航天产品旋压智能制造技术发展设想[J].固体火箭技术，2021，44（05）：571-572.

[5]闫月晖，赵振杰，王刚，万越，杜占平.数字化研制模式下的航天产品外协质量控制探索与实践[J].航天工业管理，2021（09）：29-33.