一种航天元器件状态控制系统的制作方法
本发明涉及一种航天元器件状态控制系统，适用于宇航型号配套元器件领域的状态控制。
背景技术：
1、国外研究状况
状态管理是航天元器件保证工作的一项重要内容。目前国外航天机构均十分重视航天元器件状态管理工作，nasa，esa、jaxa等机构通过建立元器件选用目录、过程确认文件(pid)、元器件评估和鉴定等手段实施元器件状态管理，伽利略导航工程、国际空间站等航天工程明确元器件状态管理作为元器件保证的重要工作内容，最终以目录的形式实施元器件状态管理。
1)对于成熟元器件产品，国外航天机构通过建立ppl(元器件优选目录)、qpl(鉴定合格目录)等方式进行元器件状态管理。
nasa为保障宇航元器件的稳定供应，建立了元器件优选目录npsl(nasapartsselectlist)，它是政府建立的供应基线，nasa将其作为国家必须控制的一种资源，从应用、研发到技术支撑加以全面控制。
npsl也是nasa元器件产品规范体系中的一项重要文件，npsl有2000多页，内容包括元器件型号规格、供应厂商、主要技术性能、依据规范以及预定的应用等级等。npsl由nasa元器件保证组(nepag)管理与控制，选择列入npsl的元器件必须要通过nepag的质量与可靠性审查评价。同时，nasa在npsl的基础上，还建立了两个核心供应商清单(csl)作为航天元器件的定点保障，csl包括核心有源器件清单。nasa在元器件选择、评价和批准中，主要针对制造方和元器件选择，优先选择来源，抗辐射能力和降额等方面提出了要求。
escc选用和采购元器件要依据元器件应用情况，尽可能在eppl(欧洲元器件优选目录)、qpl(合格产品目录)中选择，在采购时要依据受控的产品规范要求进行采购，并尽可能优先采购具有竞争力的欧洲元器件。元器件的选用和采购总要求在标准ecss-q-60b中作了专门规定。通过目录的建立和管理，引导用户使用能够覆盖其需求且有限数量的元器件类型，以避免重复，实现品种压缩，并且通过用量的增加降低成本，提高采购的有效性。
esa通过建立过程确认文件(pid)对元器件实施状态管理。pid是以文件作为表达方式的、经过鉴定机构确认的、宇航元器件生产厂必须具备的对形成产品全过程的具体要求文件的总和。
escc22700中明确指出：pid的目的是为电子元件的鉴定或认可与escc体系一致建立一个精确的基准。这个基准应包含元件的结构、用于制造的材料、制造工艺和控制，应完整规定制造过程中和制造完成后所应进行的全部检验和试验。pid应使escc能够控制该元件的制造，保证将来由生产厂提供的元器件等同于原来授予鉴定批准的产品。pid还应为检查和解决鉴定合格后出现的异常提供一个基准。
jaxa标准体系是针对宇航用元器件的标准体系，包括指导元器件生产和指导元器件保证、选用两大类标准。指导元器件生产的标准有两个总规范：jaxa-qts-2000和jaxa-qts-38100；前者针对合格生产厂目录(qml：qualifiedmanufacturelist)，后者针对合格产品目录(qpl：qualifiedpartlist)。它们规定了频繁应用于jaxa航天任务元器件和材料(简称公共元器件/材料)的认证、鉴定、质量保证的通用要求；适用于由jaxa进行可靠性保证的公共元器件/材料的认证、鉴定、质量保证等相关工作。指导元器件保证、选用的标准包括jaxa元器件管理政策性标准以及建立了元器件数据库，用于收集jaxa检定合格的元器件相关信息。
2)对于新研元器件，国外航天机构通过建立开展元器件评价、鉴定等方式进行元器件状态管理。
esa成立了“欧洲宇航元器件协调组(escc)”，escc重视加强对元器件制造方的管理，并通过结构分析、元器件批准等内容开展元器件评价工作。元器件及其制造方的评价管理是元器件保证工作的重要环节，是现代管理模式在元器件保证中的具体体现。
escc元器件的准入，采取“评估+鉴定”的方式，元器件的鉴定和资格维持由用户进行，这与美军标体系是不同的，美军标体系仅采用鉴定方式，其针对军用元器件体系，适用于元器件生产规模较大的状况。在escc规范中明确规定，凡用于宇航的元器件必须要进行评估试验。评估试验的目的是采用最经济有效的方法，以最具说服力的试验数据，决定元器件鉴定试验的项目和试验条件。escc元器件的鉴定和资格维持，根据元器件的生产规模、用户的需求，采取3种不同的鉴定和资格维持方式：产品鉴定、能力认证和工艺流程鉴定。针对通用元器件采用产品鉴定形式，针对用户有特定需求的专用元器件采用能力认证方式(现在只有“集成电路”采用了这种方式)，针对成熟生产工艺采用工艺流程鉴定形式。鉴定合格的元器件进人qpl或qml。鉴定合格资格2年有效，有效期内要进行周期性检验。
jaxa标准体系通过元器件的鉴定、现场数据收集、质量保证、工艺评估等等一系列的流程对元器件进行管理，要求生产厂建立trb(多功能组织机构，对元器件的生产、工艺、检验等与质量有关的环节负责)，并且注重元器件使用方(jaxa)的参与，由其建立了包括总规范、详细规范等系列管理文件。它针对宇航元器件，规定了元器件鉴定、鉴定维持、生产过程控制等相关要求，尤其重视初始鉴定，鉴定更改；并规定了使用方的参与要求。jaxa要求参与元器件质量保证计划的建立等所有与元器件质量相关的活动，并进行生产过程的监督检查。
3)伽利略等重点航天工程重视元器件状态管理
欧洲伽利略导航工程有公布的元器件目录(gdcl)，其目录内容包括：元器件数目、类别、封装、指标或极限指标范围、制造商(名称，国家)、通用采购规范、详细采购规范、采购代理机构的名称、质量等级和批测试、是否进入qpl/eppl、是否通过辐照验证试验、生产代码、元器件批准状态等，这些信息反映了伽利略卫星用元器件状态。
另外，伽利略导航工程还有优选元器件清单(gppl)。要求采购代理机构除了建有gdcl，还应当建立和维持gppl反映所有伽利略卫星用元器件批准的当前状态。gppl的目标是提供元器件批准过程的完整记录，从初步的选用调研到卫星批准使用的全流程状态。gppl将跟踪突出的评估测试、鉴定。辐照等状态情况，将体现元器件的退化、更换或更改，以及质量保证维持等状态。
国际重大航天工程建立了元器件目录，作为规范元器件选用的依据。如国际空间站的元器件目录为《空间站项目批准的电气、电子和机电元器件清单》亦称“批准的标准元器件”，文件编号为ssp30423。目录中定义和列出了国际空间站项目1级(grade1)和2级(grade2)标准元器件。ssp30423由元器件控制委员会分析与综合组(pcbait)负责更新和维持。
2.国内研究现状
目前我国航天行业正在开展航天型号用国产元器件优选目录(cppl)编制，为控制进口，目录定位为强制性目录，目录内已有产品不允许使用进口同类产品，航天型号目录须包含此目录产品并将其列为优选。同时，航天型号建立有型号元器件选用目录作为规范设计师选用元器件的标准。
针对宇航元器件，尤其是需周期性质量控制的元器件和新型元器件，航天用户在各自的元器件采购体系下开展了认定工作，但由于认定技术存在差异、不规范，导致认定结论难以互认，认定后的宇航元器件仅能在单一型号中应用，无法适用于其它航天型号。
总的来讲，国内航天元器件状态控制相对国外较为薄弱。虽开展了相关工作，如通过建立航天元器件选用目录实施元器件选用状态控制，通过用户认定进行元器件鉴定、应用验证评测元器件技术状态，但较为分散，且缺乏动态管控机制，难以形成统一的、迭代的状态管理目录，航天元器件状态管控整体水平仍然较低。同时，元器件状态的确认、尤其是对状态更改的确认往往无法得到及时固化，存在状态模糊不清、甚至失控的风险。
技术实现要素：
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种航天元器件状态控制系统。
本发明的技术解决方案是：一种航天元器件状态控制系统，包括状态确认表构建模块、状态确认模块、状态变更监控模块；
状态确认表构建模块将待开展状态控制的航天元器件进行分类，分为集成电路类、半导体分立器件类、电阻器类、电容器类、继电器类、电连接器类；根据各分类的特点，主要从元器件基本信息、设计状态、功能性能状态、质量可靠性状态、环境适应性状态、生产状态、鉴定状态、应用验证状态和应用状态九个方面建立单个元器件的状态确认表，确定状态确认表中元器件每种状态类型对应的构成要素；
状态确认模块根据元器件状态确认表中的构成要素，接收从元器件研制生产、鉴定、应用验证和应用各环节获得的元器件相关状态信息；将接收的所有状态信息与状态确认表中的构成要素进行匹配，确定每个构成要素对应的内容，将该内容写入状态确认表中的相应位置，形成单个元器件的状态确认文件；当接收到状态控制子模块反馈的状态更改指令后，修改原状态确认文件中相关构成要素的对应内容，同时在原状态确认文件中形成一条状态变更记录，形成新的状态确认文件并存储，从而完成状态确认文件的迭代更新；
状态变更监控模块由状态监测和状态控制两个子模块组成，分别实现对状态信息的监测和控制；其中状态监测子模块实时接收元器件研制生产、鉴定、应用验证和应用各环节提供的相关状态信息，将接收的状态信息与状态确认文件中的构成要素及内容进行匹配，当两者完全一致时，说明元器件状态没有发生变化，状态监测子模块继续接收元器件研制生产、鉴定、应用验证和应用各环节提供的相关状态信息；否则，向状态控制子模块发送状态不一致信息；状态不一致信息包括状态类型、构成要素及其对应内容以及与该构成要素对应内容不一致的相关状态信息；
状态控制子模块对状态监测子模块发送的状态不一致信息进行判断决策，确认元器件的状态是否发生改变；若确认元器件的状态发生了变化，则将状态更改指令反馈至状态确认模块。
进一步的，还包括状态完整性审核模块，该模块对状态确认模块形成的单个元器件的状态确认文件进行遍历检索，查找该确认文件中是否存在内容为空的状态信息类型，若存在内容为空的状态信息类型，则向状态控制子模块发送“状态信息类型不完整”的报告；否则，该状态确认文件完整性没有问题；状态控制子模块在接收到“状态信息类型不完整”的报告后，判断内容为空的状态信息类型是否适用于该元器件。若适用，则向状态确认模块发送等待接收内容为空的状态信息类型具体内容的指令，由状态确认模块等待接收内容为空的状态信息类型具体内容；若不适用，则向状态确认模块发送删除内容为空的状态信息类型的指令，由状态确认模块删除状态确认文件中内容为空的状态信息类型；状态确认模块在接收内容为空的状态信息类型具体内容或删除内容为空的状态信息类型后，形成完整的状态确认文件，并存储；
进一步的，还包括状态控制目录形成模块，该模块在完整的状态确认文件形成后，根据元器件所属类别和实际应用需要，从状态确认文件中选取预设构成要素，并将选取的预设构成要素作为状态控制数据项，再从完整的状态确认文件中提取预设构成要素对应的内容作为状态控制数据项的数据内容；状态控制数据项及数据内容形成了单个元器件的状态控制目录；当状态确认文件迭代更新后，状态控制目录形成模块从新的状态确认文件中提取预设构成要素对应的内容代替原状态控制数据项的数据内容，形成新的状态控制目录并存储，从而完成状态控制目录的迭代更新。
进一步的，状态确认模块接收到状态控制子模块反馈的状态更改指令得到新的状态确认文件的同时通知状态控制目录形成模块更改状态控制目录中的相关内容，由状态控制目录形成模块更改完成后存储为新的状态控制目录。
进一步的，将接收的所有状态信息与状态确认表中的构成要素进行匹配，确定每个构成要素对应内容的步骤如下：
(1)将各构成要素根据航天元器件各分类的特点，细分为状态信息类型，对于不能进一步细分的构成要素，将构成要素本身作为自身的状态信息类型；针对每个状态信息类型均按照下述步骤进行匹配：
(1.1)以行业内与该状态信息类型相关的术语作为关键词，从所有接收的元器件相关状态信息中进行模糊检索，确定某一相关状态信息中是否包含上述关键词，若包含，则该相关状态信息为该状态信息类型的关联信息源；若不包含，则该状态信息类型内容为空；
(1.2)从所有的关联信息源中提取有效信息段，即将关键词所在一句话为一个有效信息段，假设提取了n个有效信息段，n≥1；
(1.3)若n＝1，则该有效信息段的内容作为该状态信息类型的内容；若n≥2，则将全部的有效信息段在各自关键词后的12个字符范围内进行比对，确定重复率最高的一对有效信息段，从中选取字段最长的有效信息段中关键词对应内容作为该状态信息类型的内容；
(2)每个构成要素下的所有状态信息类型的内容即为该构成要素的内容。
进一步的，将接收的所有状态信息与状态确认表中的构成要素进行匹配，确定每个构成要素对应内容的步骤如下：
(1)将各构成要素根据元器件的特点，细分为状态信息类型；设置计数值count，并初始化为0；针对每个状态信息类型均按照下述步骤进行匹配：
(1.1)以行业内与该状态信息类型相关的术语作为关键词，从所有接收的元器件相关状态信息中进行模糊检索，确定某一相关状态信息中是否包含上述关键词，若包含，则该相关状态信息为该状态信息类型的关联信息源；若不包含，则该状态信息类型内容为空；
(1.2)从所有的关联信息源中提取有效信息段，即将关键词所在一句话为一个有效信息段，假设提取了n个有效信息段，n≥1；
(1.3)若n＝1，则该有效信息段的内容作为该状态信息类型的内容；若n≥2，则将全部的有效信息段在各自关键词后的12个字符范围内进行比对，确定重复率；将重复率与预设的阈值t进行比较，若计算的重复率全部低于该阈值t时，转步骤(1.4)；若计算的重复率至少一个大于等于阈值t时，则选取重复率最高的一对有效信息段，从中选取字段最长的有效信息段中关键词对应内容作为该状态信息类型的内容；
(1.4)计数值count加1，判断count是否≥3，若count≥3，则该状态信息类型内容存在一致性矛盾，报错并等待接收该状态信息类型具体内容信息；否则，将全部的有效信息段在关键词前后4～15个字符范围内重新进行两两比对，计算重复率，若计算的重复率仍然全部低于阈值t，则从(1.1)开始重新执行；
(2)接收外部输入的报错状态信息类型的具体内容信息，连同该构成要素下其他状态信息类型的内容作为该构成要素的内容。
进一步的，在航天元器件状态控制工程实践过程中利用大数据的手段确定阈值t，不同元器件类别的阈值t有所不同，如下表所示：
本发明与现有技术相比有益效果为：
本发明系统性地确定了一种航天元器件状态控制系统的组成结构及功能，是实现一种航天元器件状态控制的载体。
本发明通过状态确认模块和状态控制子模块确定了一种航天元器件状态控制系统内部模块之间信息反馈及传递机制，能够实现对状态的控制，确保状态确认文件和状态控制目录准确且持续地进行迭代更新。
本发明状态确认模块在元器件状态发生变化时，在状态确认文件中形成一条状态变更记录，记录状态发生变化的相关信息，能够清晰客观地在新的状态确认文件中反映状态发生变化的情况，能够有效降低元器件状态模糊不清、不受控的风险。
本发明给出了状态确认模块的实现机理，明确了状态构成要素对应内容的获取方法和步骤，可操作性强，该方法能够实现以机器操作的方式，准确、快捷固化状态构成要素的内容，有效减少人工作业带来的不确定性。
本发明重复率阈值t的确定方法，并给出了不同元器件类别的阈值范围。能够为元器件状态确认提供必需的限定条件，保证了元器件状态控制方法的准确性和可操作性。
附图说明
图1为本发明系统框图；
图2-1为本发明状态确认文件构建和状态控制目录形成流程；
图2-2为本发明状态确认文件和状态控制目录迭代更新流程。
具体实施方式
下面结合附图及实例对本发明做详细介绍，如图1、2-1、2-2所示，本发明提出的一种航天元器件状态控制系统，包括状态确认表构建模块、状态确认模块、完整性审核模块、状态控制目录形成模块和状态变更监控模块。各模块的具体实现过程如下：
下面以一款宇航型号用四路2输入与非门为例，对本发明系统各组成部分做详细介绍，并介绍通过本发明提出的一种航天元器件状态控制系统，对该精密运算放大器开展状态控制。
1.状态确认表构建
(1)状态确认表构建模块对待开展状态控制的元器件进行分类。基于目前我国型号中开展的元器件自主可控范围分为集成电路类、半导体分立器件类、电阻器类、电容器类、继电器类、电连接器类，依据q/qja40.1-2007航天型号配套物资分类与代码第1部分：电气、电子和机电元器件中国航天科技集团公司标准规定，航天元器件分类的详细类目对应关系见表1～表7，该四路2输入与非门属于集成电路类(表1)。
表1集成电路类
表2半导体分立器件类
表3电阻器类
表4电容器类
表5继电器类
表6电连接器类
(2)从元器件基本信息、设计状态、功能性能状态、质量可靠性状态、环境适应性状态、生产状态、鉴定状态、应用验证状态和应用状态九个方面建立该四路2输入与非门的状态确认表，确定状态确认表中每种状态类型对应的构成要素如下：
(3)将各构成要素根据集成电路类器件的特点，细分为状态信息类型，对于不能进一步细分的构成要素，将其自身设为状态信息类型。其中结构、材料、工艺、抗辐照能力等4项构成要素可细分为多项状态信息类型。其余构成要素将其自身设为状态信息类型。如下：
结构构成要素的状态信息类型包括：封装形式、芯片尺寸；
材料构成要素的状态信息类型包括：盖板材料、底座材料、引线材料、键合丝材料、芯片粘接材料、封帽焊料材料、植球焊接材料；
工艺构成要素的状态信息类型包括：芯片工艺、装片工艺、键合工艺、封帽工艺、植球工艺；
抗辐照能力构成要素的状态信息类型包括：抗电离总剂量指标、单粒子闩锁let阈值、单粒子翻转let阈值。
按照元器件基本信息、状态类型、构成要素、状态信息类型的层次关系，构建集成电路类器件的状态确认表，如表7所示。
表7状态确认表
2.状态确认文件构建
根据该四路2输入与非门状态确认表中的状态信息类型，状态确认文件构建模块接收从研制生产、鉴定、应用验证和应用各环节获得的该四路2输入与非门相关状态信息，并与状态确认文件表中的状态信息类型进行匹配，确定各项状态信息类型对应内容，将该内容写入状态确认表中的相应位置，形成该四路2输入与非门的状态确认文件。
(1)状态确认文件构建模块接收从研制生产、鉴定、应用验证和应用各环节获得的该四路2输入与非门相关状态信息，并与状态确认文件表中的状态信息类型进行匹配，以状态信息类型“装片工艺”为例，行业内与该状态信息类型相关术语包括“芯片安装”、“粘片”、“装片”、“焊接”，将这些相关术语作为关键词，并从所有接收的该四路2输入与非门相关状态信息中进行模糊检索。经检索，发现一条相关状态信息中包含上述关键词，将这条状态信息确定为状态信息类型“装片工艺”的关联信息源。该条状态信息如下：
芯片安装采用导电胶粘接，粘接材料为导电胶，用户要求时采用共晶焊接工艺。
(2)将关键词所在一句话为一个有效信息段，共从上述关联信息源中提取三个有效信息段：①芯片安装采用导电胶粘接；②粘接材料为导电胶；③用户要求时采用共晶焊接工艺。
(3)将3个有效信息段中各自关键词后的12个字符进行比对，计算重复率(空字符的比对不计入重复率)，重复率结果如表8所示。
表8有效信息段重复率比对表
在航天集成电路类元器件状态控制工程实践过程中利用大数据的手段确定阈值t的优选参数为18％。从上表可以看到，只有“芯片安装采用导电胶粘接”vs“粘接材料为导电胶”的重复率大于18％，同时有效信息段“芯片安装采用导电胶粘接”的字段长度大于有效信息段“粘接材料为导电胶”，故选取有效信息段“芯片安装采用导电胶粘接”中关键词对应内容“导电胶粘接”作为状态信息类型“装片工艺”的内容。
(4)参照上述内容，确定其他状态信息类型的内容。
(5)通过前述方式确定表7中所有状态信息类型的内容，形成该四路2输入与非门的状态确认文件，如表9所示。
表9状态确认文件
3.状态完整性审核
(1)状态完整性审核模块对该四路2输入与非门的状态确认文件进行遍历检索，查找该确认文件中内容为空的状态信息类型，经查找共存在两项内容为空的状态信息类型，为“植球焊接材料”和“植球工艺”。如表10所示。
表10状态确认文件
(2)状态完整性审核模块向状态监控模块中的状态控制子模块发送“状态信息类型不完整”的报告。
(3)状态控制子模块在接收到状态完整性审核模块发送的“状态信息类型不完整”的报告后，对状态完整性审核模块发送的“状态信息类型不完整”的报告进行判断决策，确认内容为空的状态信息类型的是否适用于该四路2输入与非门。经确认，内容为空的状态信息类型不适用于该四路2输入与非门，则向状态确认模块发送删除内容为空的状态信息类型的指令。若适用，则报错并通知状态确认模块等待接收状态信息类型的具体内容。
(4)状态确认模块在收到删除内容为空的状态信息类型的指令后，将状态确认文件中内容为空的“植球焊接材料”和“植球工艺”等两项状态信息类型删除。删除这两项空的状态信息类型后，形成完整的状态确认文件并存储，如表11所示。
表11状态确认文件
4.状态控制目录形成
(1)状态控制目录形成模块在完整的状态确认文件形成后，根据该四路2输入与非门属于元器件类别(集成电路类)和宇航实际应用需要，选取元器件名称、元器件类型、元器件生产厂、型号规格、封装形式、质量等级、抗辐照能力、鉴定结论、应用验证结论、应用型号等构成要素(状态信息类型)作为预设的构成要素，并将这些预设的构成要素(状态信息类型)作为状态控制数据项。
(2)从完整的状态确认文件中提取预设构成要素(状态信息类型)的对应内容作为状态控制数据项的数据内容。状态控制数据项及其内容形成了该四路2输入与非门的状态控制目录，如表12所示。
表12状态控制目录
5.状态确认文件和状态控制目录迭代更新
在状态控制目录形成后，状态监测子模块实时接收四路2输入与非门研制生产、鉴定、应用验证和应用各环节提供的相关状态信息。
在某一时刻，状态监测子模块接收到了四路2输入与非门研制生产、鉴定、应用验证和应用各环节提供的相关状态信息。状态监测子模块将接收的状态信息与状态确认文件中状态信息类型为封装形式的内容进行匹配。发现状态确认文件中的状态类型为“设计状态”，构成要素为“结构”、状态信息类型为“封装形式”对应内容“14引线陶瓷双列直插封装(dip14)”与对应的接收信息“14引线陶瓷扁平封装(fp14)”不完全一致，说明元器件的状态可能发生变化，因此向状态控制子模块发送状态不一致信息，状态不一致信息包括状态类型、构成要素(状态信息类型)、及其对应内容以及与该构成要素(状态信息类型)对应内容不一致的相关状态信息，为“设计状态—结构—封装形式—14引线陶瓷双列直插封装(dip14)”与“设计状态—结构—封装形式—14引线陶瓷扁平封装(fp14)”。
状态控制子模块对状态监测子模块发送的状态不一致信息进行判断决策，确认元器件的状态发生改变，因此发出状态更改指令反馈至状态确认模块。
状态确认模块接收到状态控制子模块反馈的状态更改指令后，将原状态确认文件中的状态类型为“设计状态”、构成要素为“结构”、状态信息类型为“封装形式”对应内容“14引线陶瓷双列直插封装(dip14)”修改为“14引线陶瓷扁平封装(fp14)”，同时在原状态确认文件中增加一条状态变更记录，形成新的状态确认文件并存储，从而完成该四路2输入与非门状态确认文件的迭代更新。新的状态确认文件见表13。
表13状态确认文件
该四路2输入与非门状态确认文件迭代更新后，状态控制目录形成模块从新的状态确认文件中提取预设构成要素对应的内容代替原状态控制数据项的数据内容，形成该四路2输入与非门新的状态控制目录并存储，从而完成状态控制目录的迭代更新。新的状态控制目录见表14。
表14状态控制目录
新的状态控制目录存储完成后，状态监测子模块则继续接收四路2输入与非门研制生产、鉴定、应用验证和应用各环节提供的相关状态信息，形成一个动态监控四路2输入与非门状态信息变化情况的闭环。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。
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