0 引言

    隨著航空裝備的發(fā)展，航空維修思想從以事后維修和預(yù)防為主發(fā)展到以可靠性為中心、全系統(tǒng)全壽命維修，這受益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。航空維修正朝著網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化和信息化的方向發(fā)展。維修體制從過去的四級(jí)（即外場(chǎng)級(jí)、定檢中隊(duì)級(jí)、軍區(qū)維修廠級(jí)和大修廠級(jí)）發(fā)展到現(xiàn)在的三級(jí)（即外場(chǎng)級(jí)、中間級(jí)和維修廠級(jí)），國外甚至采用二級(jí)體制（即外場(chǎng)級(jí)和維修廠級(jí)）。高科技下的局部戰(zhàn)爭，加強(qiáng)了基層級(jí)的地位和作用，提高基層級(jí)的航空維修綜合能力變得異常迫切。

    裝備的可靠性是設(shè)計(jì)、制造和維修三方面共同努力的結(jié)果。很久以來，研制和使用維修脫節(jié)的現(xiàn)象，以及“部門保護(hù)主義”使得設(shè)計(jì)制造過程許多關(guān)鍵的技術(shù)資料和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)被簡單地“拋棄”，給裝備的使用、維修和管理帶來諸多不便，也造成了巨大的浪費(fèi)。經(jīng)驗(yàn)表明，航空裝備使用單位和設(shè)計(jì)制造單位必須在裝備的全生命周期內(nèi)通力合作才符合雙方利益最大化的要求。目前飛機(jī)設(shè)計(jì)制造單位正在大力推行產(chǎn)品生命周期管理( PLM)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)，這為更好地利用飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造的資料和經(jīng)驗(yàn)，快捷高效地構(gòu)建飛機(jī)維修管理系統(tǒng)提供了平臺(tái)和可能。

    PDM是一種數(shù)據(jù)管理和信息集成軟件，它管理所有與產(chǎn)品有關(guān)的信息和過程，打破了傳統(tǒng)的“信息孤島”之間缺乏有效傳遞和轉(zhuǎn)換的格局，實(shí)現(xiàn)了信息的全局共享，營造了一個(gè)虛擬的協(xié)同工作環(huán)境。PDM的主要功能有：1）文檔管理；2）產(chǎn)品配置管理；3）工作流程管理；4）分類及檢索功能；5）項(xiàng)目管理；6）版本管理；7）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理；8）系統(tǒng)集成。

    近年來，我軍裝備維修管理信息化已經(jīng)得到巨大的發(fā)展，但距正規(guī)化、信息化的要求還有差距。本系統(tǒng)旨在對(duì)維修管理信息化做出初步探索，以便帶動(dòng)航空機(jī)務(wù)人員維修觀念的轉(zhuǎn)變，推進(jìn)信息化人才的培養(yǎng)工作。

1 基于PDM的基層飛機(jī)維修管理系統(tǒng)功能分析

    1.1 維修信息無紙化

    維修信息無紙化是指將飛機(jī)整個(gè)生命周期中與使用維護(hù)有關(guān)的技術(shù)文檔、設(shè)計(jì)制造資料、各種參數(shù)、條令條例、維護(hù)規(guī)程、故障信息和人員信息，全部以電子數(shù)據(jù)的方式存儲(chǔ)在系統(tǒng)中，并采用某種技術(shù)按照一定的方式組織在一起。保證在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以快速準(zhǔn)確地檢索到需要的信息。

    1.2 收集整理分析故障信息

    采集飛機(jī)全生命周期內(nèi)的故障信息，按照一定的方式和分類進(jìn)行整理，分析故障的發(fā)展趨勢(shì)，據(jù)此預(yù)測(cè)飛機(jī)的可能故障，借助人工智能或?qū)＜蚁到y(tǒng)為下一步維護(hù)工作提供輔助決策和參考。

    詳細(xì)記錄每次故障的排除過程和方法，積累成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)。據(jù)此提供排故參考和不斷改進(jìn)排故的方法，實(shí)現(xiàn)歷史故障信息的高效利用。

    1.3 飛機(jī)結(jié)構(gòu)和設(shè)備管理

    以合適的方式呈現(xiàn)飛機(jī)各系統(tǒng)和零／部件的組織結(jié)構(gòu)關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上得到主要系統(tǒng)的工作路線和反饋途徑（如燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和加溫系統(tǒng)），幫助維護(hù)人員熟悉整個(gè)飛機(jī)的組織結(jié)構(gòu)和層次，為快速定位故障提供支持。

    設(shè)備管理主要的對(duì)象是和裝備有關(guān)的附帶設(shè)備，如隨機(jī)工具和地面工具。通過設(shè)備管理，解決目前很多工具（如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工具）不知道其作用和如何使用的問題，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的有序、規(guī)范和完好。

2 基于PDM的基層飛機(jī)維修管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也和目前主流的PDM體系構(gòu)架類似，考慮到今后的擴(kuò)展，采用五層體系結(jié)構(gòu)。

    1)底層服務(wù)層：包括硬件環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫等。本系統(tǒng)采用目前主流的計(jì)算機(jī)配置，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為局域網(wǎng)，操作系統(tǒng)為Windows，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為SQL Server 2005。

    2)核心服務(wù)層：現(xiàn)在的軟件多數(shù)采用面向?qū)ο蠼Y(jié)構(gòu)，向下通過自身的數(shù)據(jù)處理邏輯直接和數(shù)據(jù)庫交互，向上為應(yīng)用組件提供基本服務(wù)。

    3)應(yīng)用組件層：由文檔管理模塊、結(jié)構(gòu)管理模塊、設(shè)備管理模塊、故障分析診斷預(yù)測(cè)模塊、應(yīng)用工具管理模塊，飛機(jī)參數(shù)管理模塊、人員管理模塊、集成管理模塊和系統(tǒng)管理模塊組成，模塊與模塊間存在緊密聯(lián)系，封裝了各種應(yīng)用工具，提供了特定工具的數(shù)據(jù)接口。

    4)應(yīng)用工具層：包含基層單位所使用的相關(guān)軟件。

    5)應(yīng)用界面層：向使用者和管理者提供一致的客戶端界面。

    根據(jù)航空裝備維修的實(shí)際需求，基于PDM的基層飛機(jī)維修管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用組件層，包括文檔管理、裝備結(jié)構(gòu)管理、設(shè)備管理、故障分析診斷預(yù)測(cè)、飛機(jī)參數(shù)管理、人員管理、集成管理和系統(tǒng)管理等功能模塊�；�于PDM的飛機(jī)維修管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 基于PDM的飛機(jī)維修管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 基于PDM的基層飛機(jī)維修管理系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

    3.1 文檔管理

    3.1.1 文檔管理的對(duì)象

    文檔管理的對(duì)象主要是：飛機(jī)規(guī)格參數(shù)、飛機(jī)圖形數(shù)據(jù)（主要指二維圖）、飛機(jī)零／部件模型（主要指關(guān)鍵零／部件的三維模型）、與飛機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、航空機(jī)務(wù)相關(guān)的法規(guī)和條例條令、各種手冊(cè)、專家知識(shí)、裝備使用說明書和故障信息等。

    3.1.2 文檔管理模型

    將上述對(duì)象分成若干類型進(jìn)行管理，主要有：1)圖形文件，主要包括重要零／部件、不易拆卸件的二維圖。2）文本文件，包括所有以紙質(zhì)電子文檔形式保存的文件，表格除外。3）表格文件，主要是各種由表格處理軟件生成的文件，包括從數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出的表格。4)多媒體文件，包括照相管理中拍攝的照片，組件和部件的仿真運(yùn)動(dòng)視頻。5）故障信息，以表格或者數(shù)據(jù)庫文件的形式保存，之所以獨(dú)立成一類，是為了方便在故障分析預(yù)測(cè)模塊中使用．6）三維模型，主要指通過CAD軟件生成的零／部件三維模型。

    文檔管理通過電子倉庫（DaIa Vault）來實(shí)現(xiàn)，它是基于PDM的基層飛機(jī)維修管理系統(tǒng)的核心，本系統(tǒng)的電子倉庫建立在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)SQISever 2005的基礎(chǔ)上。對(duì)文件采用“打包式”管理，即把文檔整體作為一個(gè)對(duì)象，把文檔的描述信息存儲(chǔ)在PDM的數(shù)據(jù)庫表中，而文檔本身存放在操作系統(tǒng)的目錄下，文檔的各種操作都要首先通過數(shù)據(jù)庫表。

    文檔的屬性示意如圖2所示，文檔的生命周期框圖如圖3所示。

    通過電子倉庫和生命周期管理，可實(shí)現(xiàn)文檔在不同的生命周期對(duì)不同的用戶具有不同的權(quán)限，只有被授權(quán)的用戶才能使用或操作處于特定生命周期的文檔，由此，保證了數(shù)據(jù)的安全性和完整性，實(shí)現(xiàn)了文檔的層次與聯(lián)系控制、信息透明和過程透明，用戶無需了解應(yīng)用軟件的運(yùn)行路徑、有效版本以及文檔的物理位置等信息，就可以在授權(quán)的前提下使用和操作文檔，并支持器種查詢和檢索功能。

圖2 文檔的屬性框圖

圖3 文檔的生命周期框圖

    3.2 裝備結(jié)構(gòu)管理

    裝備結(jié)構(gòu)管理主要依靠飛機(jī)制造廠PDM軟件中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置管理下的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹來實(shí)現(xiàn)，飛機(jī)結(jié)構(gòu)管彈界面如圖4所示。

    考慮到飛機(jī)零部件部件數(shù)量龐大，把產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹中對(duì)外場(chǎng)維護(hù)和使用非必需的零／部件排除，通過參考鏈接、使用鏈接和被使用鏈接建立零／部件和其他零／部件的聯(lián)系，并把相關(guān)的技術(shù)文檔有序地組織起來，“掛靠”在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上。這樣，當(dāng)某一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，就可以從系統(tǒng)的一個(gè)零／部件開始，使用遍歷的方法，根據(jù)鏈接快速找到系統(tǒng)的工作路線和所包含的主要零／部件。

    3.3 故障分析診斷預(yù)測(cè)

圖4 飛機(jī)結(jié)構(gòu)管理界面   

    故障信息分析診斷模型如圖5所示：

    建立故障歷史數(shù)據(jù)庫。在故障診斷過程中，將故障特征和部位與故障數(shù)劇庫中存儲(chǔ)的歷史故障信息進(jìn)行引對(duì)比，檢索出類似的故障信息，輔助維護(hù)人員進(jìn)行故障的判定。

    建立基于歷史故障的飛機(jī)故障趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析模型，在此基礎(chǔ)上建立專家系統(tǒng)的知識(shí)庫，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)零／部件的相互關(guān)系，建立推理機(jī)。

    在維修過程中，專家系統(tǒng)輔助維護(hù)人員進(jìn)行分析和決策，同時(shí)推理故障的時(shí)問趨勢(shì)，現(xiàn)象趨勢(shì)和嚴(yán)重程度趨勢(shì)，為下一步的維修工作指出重點(diǎn)。

圖5 故障信息分析診斷預(yù)測(cè)模型

    3.4 飛機(jī)參數(shù)管理

    飛機(jī)參數(shù)管理中的參數(shù)是指在飛機(jī)的使用維護(hù)過程中動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如飛機(jī)每次飛行記錄的數(shù)據(jù)，滑油系統(tǒng)定期采集的數(shù)據(jù)等、參數(shù)管理主要涉及到3個(gè)表：參數(shù)表、參數(shù)圖標(biāo)和零件編號(hào)，參數(shù)管理數(shù)據(jù)表及其關(guān)系系如圖6所示。

    在建立表時(shí)，要約束數(shù)據(jù)的有效范圍和設(shè)定數(shù)據(jù)的采集周期，系垃會(huì)根劇采集周期定時(shí)提醒有哪些參數(shù)需要采集。通過手工輸入或者自動(dòng)采集的方式把參數(shù)輸入到系統(tǒng)中，系統(tǒng)按照建立數(shù)據(jù)庫時(shí)建立的有效規(guī)則進(jìn)行檢查，并對(duì)超出有效范圍的數(shù)據(jù)進(jìn)提示。

圖6 參數(shù)管理數(shù)據(jù)表及其關(guān)系

4 基于PDM的基層飛機(jī)維修管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

    選用PC/Windnws操作系統(tǒng)來支持應(yīng)用、開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)通信，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境主要通過Internet連接各參與部門進(jìn)行各種信息的交換。采川TCP\TP協(xié)議建立局域網(wǎng)，局域網(wǎng)通過防火墻與Internet連接，數(shù)據(jù)庫選用關(guān)系型數(shù)數(shù)據(jù)庫SQI. Server2005,選用Windchill基礎(chǔ)構(gòu)架作為系統(tǒng)的集成框架，構(gòu)架上是文檔管理等應(yīng)用組件，應(yīng)用工具層集成和封裝了CATIA和Word等應(yīng)用軟件，選用典型的三層結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層和表示層。采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式。數(shù)據(jù)庫、數(shù)

圖7 原型系統(tǒng)設(shè)備管理模塊界面

    據(jù)訪問層和業(yè)務(wù)邏輯層安裝在服務(wù)器端，客戶機(jī)上安裝統(tǒng)一的客戶端，負(fù)責(zé)處理和用戶的交互；服務(wù)器還存儲(chǔ)公共的文檔信息（如規(guī)程、條令條例和技術(shù)通報(bào)）。使用C#語言和Visual Studio. net集成開發(fā)環(huán)境，在建立飛機(jī)維修管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)各功能模塊最后聯(lián)合調(diào)試，滿足要求的原型系統(tǒng)設(shè)備管理模塊界面如圖7所示。

    如果是新飛機(jī)，需要做的開發(fā)工作就很少，在接收裝備時(shí)，連同工廠的PDM軟件一起接收，并由工廠把原始技術(shù)資料直接添加到系統(tǒng)中。飛機(jī)列裝后，飛機(jī)制造廠和機(jī)務(wù)人員一起在該平臺(tái)上協(xié)同進(jìn)行二次開發(fā)，將相關(guān)的法規(guī)、規(guī)程和條例添加到系統(tǒng)中。將事先開發(fā)好的裝備結(jié)構(gòu)管理、設(shè)備管理、故障分析診斷預(yù)測(cè)、人員管理和系統(tǒng)管理模塊集成到PDM中。設(shè)置好相關(guān)的運(yùn)行環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境即呵。

5 結(jié)語

    本文提出了航空裝備在生命周期內(nèi)各種信息的有效積累和高效利用問題，把飛機(jī)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和維護(hù)使用結(jié)合起來，提出了基于PDM的基層飛機(jī)維修管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大量技術(shù)文檔的順利移交，高效地利用了飛機(jī)在設(shè)計(jì)制造階段的技術(shù)文檔資料，解決了飛機(jī)全生命周期內(nèi)各種信息的管理和利用問題，消除了人員變動(dòng)給飛機(jī)維護(hù)使用帶來的不利影響，充分發(fā)揮故障歷史信息在故障分析、預(yù)測(cè)和診斷中的作用，有助于機(jī)務(wù)人員快速查找所需的知識(shí)和資料；提供了一個(gè)將飛機(jī)設(shè)計(jì)制造與使用緊密銜接起來的平臺(tái)，使得飛機(jī)制造廠和飛機(jī)使用人員能基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)作，提高了維修效率，節(jié)約了維護(hù)成本，符合目前裝備制造和維護(hù)使用的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)航空裝備信息化和網(wǎng)絡(luò)化具有重大意義。

    本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集和信息安全保密方面還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：以PDM為基的基層飛機(jī)維修管理系統(tǒng)

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