計算機輔助裝備保障平臺

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摘要：本文以規劃保障工作過程為研究對象，在充分理解規劃保障工作的工程需求的基礎上，研究開發計算機輔助裝備規劃保障工作平臺（ComputerAidedMaterielSupportPlanningWorkPlatform-CAMSPWP）。分析了CAMSPWP的體系結構和各模塊的功能，重點論述了開發CAMSPWP過程中的一些關鍵技術如產品層次約定和編號規則、數據模型、版本管理等問題。最后完成了CAMSPWP系統的原型實現。

關鍵詞：規劃保障；計算機輔助；綜合保障；裝備系統

1引言

在裝備研制過程中，過去大多采用序貫模式，這種模式容易造成諸如裝備形成戰斗力慢、戰備完好性差、壽命周期費用大等許多弊端，對于大型復雜裝備尤其嚴重。目前，在許多大型復雜裝備的研制過程中，都開始實施綜合保障工作，強調主裝備的設計要與保障系統的設計并行開展，通過保障性分析協調二者之間出現的沖突。規劃保障是實施綜合保障工作非常重要的一個環節，對于裝備使用與維修保障方案及計劃的確定、保障資源需求的確定以及保障系統的建立等都具有舉足輕重的地位。規劃保障工作的主要特點有：（1）在規劃過程中涉及的參數多，影響因素多，需要考慮的保障資源繁瑣。（2）各項工作之間的耦合比較嚴重，相互之間聯系緊密，要求每項工作都必須準確，不能出差錯。（3）規劃過程是一個反復迭代，逐漸深入的過程，并且要與主裝備設計詳細程度保持一致。（4）需要和產生的數據多，涉及到多個方案、多個版本。

針對主裝備設計的計算機輔助手段研究已經進行了很長時間，目前已有非常成熟的CAD軟件。但是對于保障系統的設計而言，可用的、好用的工具卻很少，這直接影響了綜合保障工作的實施和裝備系統性能的有效發揮。因此迫切需要開發符合相關標準、使用方便、能支持規劃保障工作的計算機輔助工具軟件。本文結合當前的工程實際和用戶的實際需求，研究CAMSPWP的軟件模型和關鍵技術，對各種數據和分析流程進行統一管理，并與裝備設計系統、可靠性信息系統等協同，形成一個集成的設計分析環境，能夠完成規劃保障所涉及的各項設計分析工作，從而提高規劃保障工作效率，提高裝備系統的研制水平。

2系統模型

2.1總體需求

規劃保障工作是以現役同類裝備的使用與維修保障統計信息、新研裝備設計信息和使用方案為基礎，在有關標準、準則的約束下，并與其他系統配合，為新研裝備制定保障方案、保障計劃、保障資源需求，并影響新研裝備設計的過程，如圖1所示。用戶主要有兩方面的業務需求：1、進行各種規劃保障所涉及的分析工作。2、制定各種方案并對方案進行管理。

在用戶需求的基礎上，根據裝備綜合保障領域的頂層標準GJB3872-99《裝備綜合保障通用要求》和其他相關的一些可靠性維修性標準確定CAMSPWP的主要功能。CAMSPWP能夠完成GJB3872-99《裝備綜合保障通用要求》規定的三個部分（規劃使用保障、規劃維修和規劃保障資源）中所有的設計分析工作。CAMSPWP支持規劃保障所涉及的各種分析工作，如功能分析、故障模式影響及危害性分析（FMECA）、以可靠性為中心的維修分析（RCMA）、修理級別分析（LORA）以及使用與維修工作分析（OMTA）等，同時CAMSPWP可以完成擬訂初始保障方案、制定備選保障方案、評價優化備選保障方案、制定保障計劃以及確定保障資源需求等工作。根據需求分析，CAMSPWP的功能劃分如圖4所示。

圖4系統功能劃分

2.2系統體系結構

CAMSPWP將運行在人們熟悉的Windows操作系統下，根據用戶的不同需要，CAMSPWP可以開發成單機版，也可以開發成基于C/S模式的網絡版，供不同用戶在局域網內使用。系統的軟件結構如圖5所示，由五部分組成：

1)基礎業務模塊

負責使規劃保障工作的設計分析過程能夠協調有序地進行。主要功能包括工作空間的配置、工程管理、項目管理、用戶及權限管理、系統管理、版本管理、工具狀態監控等，不涉及到具體的規劃保障工作。

2)分析模塊

CAMSPWP主要的分析模塊包括功能分析模塊、FMECA、RCMA、OMTA、LORA，每個模塊負責一項分析工作，各個模塊都留有接口，能夠相互聯系，保證數據的流動。同時也要求各個模塊之間的耦合程度要盡可能弱，便于以后系統的擴展。

3)方案模塊

在規劃保障工作中，初始保障方案、備選保障方案及計劃、保障方案、保障計劃、保障資源需求是貫穿整個規劃保障工作過程的主線、核心。后續的各種手冊、規程、細則等都是由這些核心方案產生的。方案模塊負責組織管理規劃保障過程中的各種方案，對從分析模塊輸出的各類數據進行整合，生成各類方案，并對方案進行修改、刪除等編輯工作。用戶可以根據自己的需要，自定義生成各種方案。

4)數據庫

數據庫負責存儲規劃保障工作過程中的各種輸入數據、中間過程數據以及輸出數據。輸入數據主要包括現役裝備的統計數據，各種設計標準和準則，從其他工具軟件獲取的數據等；中間過程數據主要包括各個分析工作的結果、備選保障方案、備選保障計劃，評價備選保障方案所用的模型及準則；輸出數據主要包括保障方案、保障計劃，保障資源需求，對裝備設計的影響等。

5)接口

為實現裝備系統的并行設計，CAMSPWP必須與裝備設計系統、可靠性信息系統等協同工作，這時就需要良好的接口與裝備設計系統、可靠性信息系統以及其他工具軟件進行數據交換。鑒于XML的諸多優點，CAMSPWP將使用基于XML的接口，通過建立XML格式數據的收/發器，可以輸入/輸出XML格式的數據文件，保證CAMSPWP能與其他系統協同工作。

圖5CAMSPWP的軟件結構

3關鍵技術研究

3.1產品層次約定和編號規則

產品層次約定對許多設計分析工作是至關重要的。例如對于普通零件一般設計成不可修復的，也不需要進行精確的修理級別分析。為了便于換件修理，子系統和組件通常設計成外場可更換單元（LRU）、車間可更換單元（SRU）和車間可更換分單元（SSRU），并分別在基層級、中繼級和基地級更換。產品層次一般是根據產品的復雜程度和功能關系來劃分的，通常把裝備劃分為系統、分系統、組件、部件、零件這五個層次。為了更好的與裝備設計系統進行協同，在CAMSPWP中產品層次劃分與裝備設計系統保持一致。同樣，在CAMSPWP中，產品編號也與裝備設計系統中的產品編號保持一致。對于產品的使用與維修功能

編號，將在產品編號后面加上一部分，從而可以用編號來標識每一個產品的每一項使用與維修功能。同樣，在使用與維修功能編號后面加上一部分就構成保障工作的編號，標識每項保障工作。這樣就可以保證在CAMSPWP中，從每個產品到每項具體的保障作業，都可以用唯一的編號來標識。

3.2數據模型

規劃保障工作涉及的數據種類多，數量大，耦合嚴重，尤其是各種保障資源。這就要求必須對數據進行規范化的管理，確定數據的內容、形式、層次結構，理清數據間的邏輯關系，建立完善的數據模型。本文采用面向對象的思想建立模型，將相關數據對象化。這里以分析工作模塊的數據模型為例，如圖6所示，該模型的主線為：產品—功能—保障工作—保障作業—保障資源，圖中所示對象的關系從上向下，都是1對n的關系。產品（含重要功能產品）包括裝備各個層次的產品，功能包括使用功能和維修功能，保障工作包括使用保障工作、修復性維修工作以及預防性維修工作，保障作業包括使用保障作業和維修保障作業，保障資源包括八個綜合保障要素。整個模型為樹形結構，展現了規劃保障的工作層次。

在數據模型的基礎上，使用Visio或PowerDesigner等CASE工具建立數據庫模型，然后通過前向工程，使用相應的驅動程序，將數據庫模型轉化為物理模型，生成完整的數據庫。

圖6分析工作模塊數據模型

3.3版本管理

規劃保障工作是一個反復迭代，不斷更新的過程，貫穿裝備研制全過程，并且與裝備設計工作緊密聯系，在不同的設計分析階段會產生大量的中間分析結果和多種方案，而且許多中間分析結果不是簡單的保存，會被其他模塊使用。因此，在CAMSPWP中需要特別注重版本管理。版本管理問題解決不好，數據就會出現冗余和不一致現象，影響分析工作的效率。版本管理的主要對象及其關系如圖7所示。

版本管理的實現過程如圖8所示，對于一個對象，可以選擇新建一個版本，也可以打開已有的版本，進行編輯。對于編輯完成的版本，可以選擇保存到現有版本，或者另存為一個新版本，或者不滿意這個版本將其放棄，從而刪除這個版本。

圖7需要進行版本管理的對象及關系

圖8版本管理的實現過程

4系統實現

根據實際情況，CAMSPWP選擇作為系統平臺,VisualBasic2005作為編程語言，SQLServer200作為數據庫管理系統。CAMSPWP將部署在三個層面上：客戶端、組件層、數據庫服務器。客戶端為用戶提供諸如輸入驗證等基本功能和簡潔的操作界面；系統的業務規則全部放在組件層，以后如果需要修改程序代碼，則只需要對組件層的功能模塊進行修改，簡化了系統開發和版本升級工作，提高了系統的可擴展性。圖9為CAMSPWP的部署圖，圖10和圖11為系統實現后的部分界面。

圖9CAMSPWP的部署圖

圖10判斷產品是否為重要功能產品的界面

圖11確定重要功能產品故障影響類型的界面

5結束語

通過使用證明，CAMSPWP具有操作方便、擴展性好等優點，實現了裝備保障系統設計的數字化，提高了規劃保障工作的效率，降低了成本，保證了裝備設計和保障系統設計的同步進行。隨著在大型復雜裝備系統研制中綜合保障工作的深入開展，CAMSPWP必將發揮重大作用。CAMSPWP的開發為建立集成化、網絡化、智能化的計算機輔助裝備系統設計環境奠定了良好的基礎。

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ResearchonComputer-AidedMaterielSupportPlanningWorkPlatform

WangShi,WangRong-qiao,FanJiang,ZhangZe-bang

(1.SchoolofJetPropulsion,BeihangUniversity,Beijing100083,Chhina;2.SERIRSC,ChinaShipbuildingIndustryCorp,Beijing100083,Chhina)

Abstract:Onthebasisoffullcomprehensionoftheengineeringrequirementsofsupportplanning,thispaperaimsatdevelopingComputerAidedMaterielSupportPlanningWorkPlatform—CAMSPWP,whichtakesworkingprocessofsupportplanningasitsresearchobject.Firstly,theCAMSPWP''''sarchitectureandfunctionofeachmoduleareanalysed;thensomekeytechniquesintheprocessofdevelopingCAMSPWPsuchasitemlevelstipulation,ruleofitemcoding,datamodel,editionmanagementarediccussed;Finally,CAMSPWPisachieved.

Keywords:SupportPlanning;Computer-Aided;IntegratedLogisticSupport;MaterielSystem