随着商用现货产品和开放式架构在军事和太空领域应用的不断深入,老旧组件的持续供应生产和军用平台的维护使用成为美军组件过时管理面临的严峻挑战,商用市场和用户需求的动态发展都为老旧组件的持续生产带来障碍,亟需政府和工业界予以重视。
当原始组件制造商停止销售某种组件时,那么这种组件将变得过时。电气、电子和机电(EEE)组件过时对军事、太空和商用市场带来冲击。在军事领域,大量的EEE组件过时部分是由于制造商决定不再生产或减少生产组件导致。军方经常称这种行为为“减少制造来源”并非“过时”一词。
必须要提到的是,已经在太空轨道上运行的组件不需要与过时相关的维护或维修(至少对于一次性发射的,无需维护的系统而言)。但人们应关注后续的设计问题。
在商业市场上,由于技术发展的高动态性和消费需求的不断变化,商用现货产品(COTS)组件的可用周期往往会缩短。随着太空和军事技术领域嵌入更多开放式架构和COTS技术,过时管理带来的挑战将会变得更加困难。
大部分的COTS应用于消费电子市场,太空应用的候选COTS组件仅仅是庞大的COTS群的一个子集。因此,太空COTS潜在客户应仔细评估太空应用背景下的过时机制。过时绝不应该被认为是任何应用的“搅局者”,这是一个需要克服的障碍。
本文将解决一系列需要克服的障碍中的过时问题理解需求障碍,以便在太空应用中不可避免地使用选定的COTS。
组件过时受商用市场创新影响较大
当组件不再生产,或者组件需求下降到足够低的水平,以至于制造商不能继续生产,又或者生产这些组件的材料、工艺或技术不可用时,那么组件将不再生产。
这就意味着组件过时并非其可靠性差、不合格、达不到耗尽阶段或者其他技术原因。通常情况下,产品被取代并非他们已经损坏,而是因为他们已经过时,被新技术所超越。
军事和太空领域经常对过时组件的使用较为频繁,强调COTS产品寿命(2年~5年)与军事系统服役寿命(平台服役时间在25年~50年)存在差异。上述观点意在对COTS组件在长期应用(如太空和军事领域)时的适用性和可用性提出质疑,这些数字有助于强化其观点。
相对而言,零件和产品之间的寿命周期不匹配的可能性非常高。COTS产品过时并不一定意味着其内容(组件)也过时。过时产品中使用相同的组件可能用于其他仍然可用的产品中。
另外,那些主张产品寿命反映了组件寿命的人们未必对相关的组件列表充分了解。另外,有些观点将观察到的故障证明为组件可靠性差。通常情况下,即使维修服务人员,如维修技师也不需要熟悉相关单个组件的标识。他们只是将整个产品或整个子系统进行替代,并未进行所谓的“故障分析”。因此,故障的根源不能归因于COTS电子组件或工艺,或者其他的原因。
大多数消费者并不会屈服于系列新的COTS产品报价,他们多年来继续成功地使用“老旧的过时产品”。即使在消费电子领域,新产品设计也不是从头开始。人们不需要对设计进行重大改变(相对于旧版本)来提高消费者购买新产品的欲望,并淘汰旧产品。
目前尚不清楚如何从所选的COTS是否适用于长期应用的产品寿命数字中得出结论。鉴于目前全球电子组件市场的状态,有谁可以声称军事或太空可用性安全性比COTS更好,并能继续保持现状?由于军事或太空组件在整个组件市场中占据很小份额,他们的未来远不能得到保障。
可用性参数在太空应用的组件/组件制造商选择过程中被认为是绝对关键的。那些作出过时业务决定的往往是组件制造商。
消费者对于更多功能性和易用性的渴望推动了研发人员的创新,使他们的创新成为主要的竞争因素。同时,消费者的需求尽可能快地讲最新和最好的技术进展融入到器件中。组件制造商从技术开发和商业动机获益,生产出新的先进产品。老旧过时在很大程度上是对消费者对持续提供新功能和特征的电子产品需求的回应。此外,产品持续升级有助于刺激经济,带来的负面影响是促进了老旧产品的处置和“伪冒行业”的繁荣。
组件计划内过时是一种商业战略
计划过时或内置过时是一种商业战略,其产品过时源自概念设计。该战略的基本原理是通过缩短重复购买的时间产生长期的销售量。
无论如何,人们常常认为COTS组件根据其目标应用而设计的寿命短。这是对降低COTS组件使用寿命的谬误。对于人为地缩短组件寿命,有一些可靠的反驳论点,包括:
·COTS根据其定义向公众销售。
·组件制造商通常不知道在在哪里以及如何使用其产品。
·组件制造商的声誉受到威胁。
·在许多情况下,使用相同的模具和/或封装构建不同等级的相同组件。
这并不意味着所有制造商生产的所有商品都具有相同的质量和可靠性。
政府和工业通过缓解行动来降低过时风险
政府和工业界越来越意识到过时问题,并已经开发了许多被动和主动的缓解行动来管理过时问题,包括可用的缓解方法、生命周期预测模型,专门针对过时管理的专家和公司,以及过时管理标准等。
电气、电子和机电组件标准化是一种有效应对过时的方法
标准化是应对组件过时问题的一种非常有效的方法。组件/组件制造商的选择是一项工程,是一个多学科、复杂的过程。在这个过程中,并没有传统的军事制造商提供信息,COTS组件/组件制造商选择过程必须要非常依赖于实用的工程判断。
COTS组件的选择可结合设计者需求同时进行。然而,设计者不需要参与组件选择的各个方面,在使用市场上的任何组件时,要符合目前的全球发展趋势,不能自由发挥创造力。上述的实践方法并不会使过时不会发生。但是,与同类公司相比,因组件过时带来的冲击会有效地降到最低。
利用商业数据库对组件状态进行监控
与此同时,使用商业可用的过时数据库使标准和项目(开发和制造过程中)零部件清单(BOMs)能够对组件过时检测进行持续监控。该数据库已用于组件/组件制造商选择阶段,按时对过时进行监控,然后再决定需要做什么,如上次购买时间、重新设计等。
组件过时要提前进行规划设计
战略层需要对过时管理进行规划,也就是计划避免组件过时。使用上述所述的组件/组件制造商选择过程,那么系统必须要有过时设计。例如,设计人员更倾向于使用基于现场可编程门阵列(FPGA)的技术来简化系统。这就为重新设计决策制定流程。
制定可行的组件采购策略
对于小型太空/军事领域的用户而言,这些公司尽可能在自己能力范围之内,与优选的最佳供应商步调一致。相对于可变的更大需求而言,组件制造商通常喜欢满足持续的相对小的需求。用户与供应商之间的信息交流通常是预测组件过时进展的有效方法。
对于寿命周期长的系统来说,过时是一个可解决的问题。这个问题也必须加以解决和管理。用于过时管理的方法和模型最终将形成以下的三层解决方案:
·响应型管理策略方法:直到过时才采取行动;
·积极主动的管理策略方法:在组件实际要过时时对其可用状态进行监测,旨在防止过时风险;
·战略管理方法:包括被动和主动战略,以及战略层面的管理行动。
太空应用组件也要进行适时过时管理
不管太空项目使用何种级别的组件,其也不可避免地面临组件过时问题。显然,上面提及的地面应用并非对太空应用全部适用。组件过时必须加以解决和管理。
许多电子组件的寿命周期比其他部件要短。组件过时会导致较长寿命周期系统的维持成本较高,如航空电子设备和军事系统。这些系统被成为维护主导系统。幸运的是,在可预见的未来,太空系统(可重复使用的系统除外)并非维护主导系统。
上述所提的过时非适用性并不适用于发射前的地面活动。像在军事领域,要尽可能保持系统可设计性。由于缺乏可用性,过时管理可能对后续的项目带来冲击。采购策略和技术更新策略至关重要。
说上述的不适用过时不适用于像在军事上一样,设计尽可能地保持。 由于缺乏可用性,管理过时可能会影响后续项目。采购策略和技术更新策略至关重要。太空应用的电子组件采购策略需要根据专属的太空需求量身定做。
结论
·EEE组件过时对军事、太空和商业市场领域带来影响;
·过时过程是在用户控制范围之外的不受控过程,可在用户影响范围内得到缓解;
·在大多数情况下,过时是相关组件制造商的业务决策,而并非组件的质量/可靠性差;
·所有的系统都需要设计、生产和维护,其过时是一个关键、高昂的参数;
·过时必须要加以解决和管理;
·过时管理具有被动性、主动性和战略性;
·组织机构的过时意识和文化是需要的;
·与供应商的长期协议被认为是防止过时的最有效的方法之一。
·过时机制是技术、商业和人类社会行为的组合;
·过时不应被视为在空间应用中使用选定COTS的“搅局者”,这是一个要克服的障碍。