计算机辅助装备保障平台

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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（ComputerAidedMaterielSupportPlanningWorkPlatform-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

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。2、制定各种方案并对方案进行管理。

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5CAMSPWP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需要进行版本管理的对象及关系

图8版本管理的实现过程

4系统实现

根据实际情况，CAMSPWP选择作为系统平台,VisualBasic2005作为编程语言，SQLServer200作为数据库管理系统。CAMSPWP将部署在三个层面上：客户端、组件层、数据库服务器。客户端为用户提供诸如输入验证等基本功能和简洁的操作界面；系统的业务规则全部放在组件层，以后如果需要修改程序代码，则只需要对组件层的功能模块进行修改，简化了系统开发和版本升级工作，提高了系统的可扩展性。图9为CAMSPWP的部署图，图10和图11为系统实现后的部分界面。

图9CAMSPWP的部署图

图10判断产品是否为重要功能产品的界面

图11确定重要功能产品故障影响类型的界面

5结束语

通过使用证明，CAMSPWP具有操作方便、扩展性好等优点，实现了装备保障系统设计的数字化，提高了规划保障工作的效率，降低了成本，保证了装备设计和保障系统设计的同步进行。随着在大型复杂装备系统研制中综合保障工作的深入开展，CAMSPWP必将发挥重大作用。CAMSPWP的开发为建立集成化、网络化、智能化的计算机辅助装备系统设计环境奠定了良好的基础。

参考文献：

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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