| 计算机辅助装备规划保障工作平台研究 |
| 作者 ：王施1，王荣桥1,樊江1， | | 更新时间：2008-2-15 |
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张泽邦2 （1.北京航空航天大学 能源与动力工程学院，北京 100083；2.中国船舶工业集团公司 船舶系统工程部 北京 100036）
摘 要： 本文以规划保障工作过程为研究对象，在充分理解规划保障工作的工程需求的基础上，研究开发计算机辅助装备规划保障工作平台（Computer Aided Materiel Support Planning Work Platform-CAMSPWP）。分析了CAMSPWP的体系结构和各模块的功能，重点论述了开发CAMSPWP过程中的一些关键技术如产品层次约定和编号规则、数据模型、版本管理等问题。最后完成了CAMSPWP系统的原型实现。
关键词： 规划保障；计算机辅助；综合保障；装备系统
中图分类号： TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1672—545X（2007）02— —
Research on Computer-Aided Materiel Support Planning Work Platform
Wang Shi, Wang Rong-qiao, Fan Jiang, Zhang Ze-bang
(1.School of Jet Propulsion, Beihang University, Beijing 100083, Chhina; 2.SERIRSC, China Shipbuilding Industry Corp, Beijing 100083, Chhina )
Abstract: On the basis of full comprehension of the engineering requirements of support planning, this paper aims at developing Computer Aided Materiel Support Planning Work Platform—CAMSPWP, which takes working process of support planning as its research object. Firstly, the CAMSPWP's architecture and function of each module are analysed; then some key techniques in the process of developing CAMSPWP such as item level stipulation, rule of item coding, data model, edition management are diccussed; Finally, CAMSPWP is achieved.
Key words: Support Planning; Computer-Aided; Integrated Logistic Support; Materiel System
1 引言
在装备研制过程中，过去大多采用序贯模式，这种模式容易造成诸如装备形成战斗力慢、战备完好性差、寿命周期费用大等许多弊端，对于大型复杂装备尤其严重。目前，在许多大型复杂装备的研制过程中，都开始实施综合保障工作，强调主装备的设计要与保障系统的设计并行开展，通过保障性分析协调二者之间出现的冲突。规划保障是实施综合保障工作非常重要的一个环节，对于装备使用与维修保障方案及计划的确定、保障资源需求的确定以及保障系统的建立等都具有举足轻重的地位。规划保障工作的主要特点有：（1）在规划过程中涉及的参数多，影响因素多，需要考虑的保障资源繁琐。（2）各项工作之间的耦合比较严重，相互之间联系紧密，要求每项工作都必须准确，不能出差错。（3）规划过程是一个反复迭代，逐渐深入的过程，并且要与主装备设计详细程度保持一致。（4）需要和产生的数据多，涉及到多个方案、多个版本。
针对主装备设计的计算机辅助手段研究已经进行了很长时间，目前已有非常成熟的CAD软件。但是对于保障系统的设计而言，可用的、好用的工具却很少，这直接影响了综合保障工作的实施和装备系统性能的有效发挥。因此迫切需要开发符合相关标准、使用方便、能支持规划保障工作的计算机辅助工具软件。本文结合当前的工程实际和用户的实际需求，研究CAMSPWP的软件模型和关键技术，对各种数据和分析流程进行统一管理，并与装备设计系统、可靠性信息系统等协同，形成一个集成的设计分析环境，能够完成规划保障所涉及的各项设计分析工作，从而提高规划保障工作效率，提高装备系统的研制水平。
2 系统模型
2.1 总体需求
规划保障工作是以现役同类装备的使用与维修保障统计信息、新研装备设计信息和使用方案为基础，在有关标准、准则的约束下，并与其他系统配合，为新研装备制定保障方案、保障计划、保障资源需求，并影响新研装备设计的过程，如图1所示。用户主要有两方面的业务需求：1、进行各种规划保障所涉及的分析工作，用例如图2所示。2、制定各种方案并对方案进行管理，用例如图3所示。
图1 规划保障工作的IDEF0图
图2 分析人员需求
图3 管理人员需求
在用户需求的基础上，根据装备综合保障领域的顶层标准GJB3872-99《装备综合保障通用要求》和其他相关的一些可靠性维修性标准确定CAMSPWP的主要功能。CAMSPWP能够完成GJB3872-99《装备综合保障通用要求》规定的三个部分（规划使用保障、规划维修和规划保障资源）中所有的设计分析工作。CAMSPWP支持规划保障所涉及的各种分析工作，如功能分析、故障模式影响及危害性分析（FMECA）、以可靠性为中心的维修分析（RCMA）、修理级别分析（LORA）以及使用与维修工作分析（OMTA）等，同时CAMSPWP可以完成拟订初始保障方案、制定备选保障方案、评价优化备选保障方案、制定保障计划以及确定保障资源需求等工作。根据需求分析，CAMSPWP的功能划分如图4所示。
图4 系统功能划分
2.2 系统体系结构
CAMSPWP将运行在人们熟悉的Windows操作系统下，根据用户的不同需要，CAMSPWP可以开发成单机版，也可以开发成基于C/S模式的网络版，供不同用户在局域网内使用。系统的软件结构如图5所示，由五部分组成：
1) 基础业务模块
负责使规划保障工作的设计分析过程能够协调有序地进行。主要功能包括工作空间的配置、工程管理、项目管理、用户及权限管理、系统管理、版本管理、工具状态监控等，不涉及到具体的规划保障工作。
2) 分析模块
CAMSPWP主要的分析模块包括功能分析模块、FMECA、RCMA、OMTA、LORA，每个模块负责一项分析工作，各个模块都留有接口，能够相互联系，保证数据的流动。同时也要求各个模块之间的耦合程度要尽可能弱，便于以后系统的扩展。
3) 方案模块
在规划保障工作中，初始保障方案、备选保障方案及计划、保障方案、保障计划、保障资源需求是贯穿整个规划保障工作过程的主线、核心。后续的各种手册、规程、细则等都是由这些核心方案产生的。方案模块负责组织管理规划保障过程中的各种方案，对从分析模块输出的各类数据进行整合，生成各类方案，并对方案进行修改、删除等编辑工作。用户可以根据自己的需要，自定义生成各种方案。
4) 数据库
数据库负责存储规划保障工作过程中的各种输入数据、中间过程数据以及输出数据。输入数据主要包括现役装备的统计数据，各种设计标准和准则，从其他工具软件获取的数据等；中间过程数据主要包括各个分析工作的结果、备选保障方案、备选保障计划，评价备选保障方案所用的模型及准则；输出数据主要包括保障方案、保障计划，保障资源需求，对装备设计的影响等。
5) 接口
为实现装备系统的并行设计， CAMSPWP必须与装备设计系统、可靠性信息系统等协同工作，这时就需要良好的接口与装备设计系统、可靠性信息系统以及其他工具软件进行数据交换。鉴于XML的诸多优点，CAMSPWP将使用基于XML的接口，通过建立XML格式数据的收/发器，可以输入/输出XML格式的数据文件，保证CAMSPWP能与其他系统协同工作。
图5 CAMSPWP的软件结构
3 关键技术研究
3.1 产品层次约定和编号规则
产品层次约定对许多设计分析工作是至关重要的。例如对于普通零件一般设计成不可修复的，也不需要进行精确的修理级别分析。为了便于换件修理，子系统和组件通常设计成外场可更换单元（LRU）、车间可更换单元（SRU）和车间可更换分单元（SSRU），并分别在基层级、中继级和基地级更换。产品层次一般是根据产品的复杂程度和功能关系来划分的，通常把装备划分为系统、分系统、组件、部件、零件这五个层次。为了更好的与装备设计系统进行协同，在CAMSPWP中产品层次划分与装备设计系统保持一致。同样，在CAMSPWP中，产品编号也与装备设计系统中的产品编号保持一致。对于产品的使用与维修功能编号，将在产品编号后面加上一部分，从而可以用编号来标识每一个产品的每一项使用与维修功能。同样，在使用与维修功能编号后面加上一部分就构成保障工作的编号，标识每项保障工作。这样就可以保证在CAMSPWP中，从每个产品到每项具体的保障作业，都可以用唯一的编号来标识。
3.2 数据模型
规划保障工作涉及的数据种类多，数量大，耦合严重，尤其是各种保障资源。这就要求必须对数据进行规范化的管理，确定数据的内容、形式、层次结构，理清数据间的逻辑关系，建立完善的数据模型。本文采用面向对象的思想建立模型，将相关数据对象化。这里以分析工作模块的数据模型为例，如图6所示，该模型的主线为：产品—功能—保障工作—保障作业—保障资源，图中所示对象的关系从上向下，都是1对n的关系。产品（含重要功能产品）包括装备各个层次的产品，功能包括使用功能和维修功能，保障工作包括使用保障工作、修复性维修工作以及预防性维修工作，保障作业包括使用保障作业和维修保障作业，保障资源包括八个综合保障要素。整个模型为树形结构，展现了规划保障的工作层次。
在数据模型的基础上，使用Visio或PowerDesigner等CASE工具建立数据库模型，然后通过前向工程，使用相应的驱动程序，将数据库模型转化为物理模型，生成完整的数据库。
图6 分析工作模块数据模型
3.3 版本管理
规划保障工作是一个反复迭代，不断更新的过程，贯穿装备研制全过程，并且与装备设计工作紧密联系，在不同的设计分析阶段会产生大量的中间分析结果和多种方案，而且许多中间分析结果不是简单的保存，会被其他模块使用。因此，在CAMSPWP中需要特别注重版本管理。版本管理问题解决不好，数据就会出现冗余和不一致现象，影响分析工作的效率。版本管理的主要对象及其关系如图7所示。
版本管理的实现过程如图8所示，对于一个对象，可以选择新建一个版本，也可以打开已有的版本，进行编辑。对于编辑完成的版本，可以选择保存到现有版本，或者另存为一个新版本，或者不满意这个版本将其放弃，从而删除这个版本。
图7 需要进行版本管理…… 全科论文中心http://www.issncn.net
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