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摘要：本文以規(guī)劃保障工作過程為研究對象，在充分理解規(guī)劃保障工作的工程需求的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)計算機輔助裝備規(guī)劃保障工作平臺（ComputerAidedMaterielSupportPlanningWorkPlatform-CAMSPWP）。分析了CAMSPWP的體系結(jié)構(gòu)和各模塊的功能，重點論述了開發(fā)CAMSPWP過程中的一些關(guān)鍵技術(shù)如產(chǎn)品層次約定和編號規(guī)則、數(shù)據(jù)模型、版本管理等問題。最后完成了CAMSPWP系統(tǒng)的原型實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：規(guī)劃保障；計算機輔助；綜合保障；裝備系統(tǒng)

1引言

在裝備研制過程中，過去大多采用序貫?zāi)Ｊ?，這種模式容易造成諸如裝備形成戰(zhàn)斗力慢、戰(zhàn)備完好性差、壽命周期費用大等許多弊端，對于大型復(fù)雜裝備尤其嚴(yán)重。目前，在許多大型復(fù)雜裝備的研制過程中，都開始實施綜合保障工作，強調(diào)主裝備的設(shè)計要與保障系統(tǒng)的設(shè)計并行開展，通過保障性分析協(xié)調(diào)二者之間出現(xiàn)的沖突。規(guī)劃保障是實施綜合保障工作非常重要的一個環(huán)節(jié)，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(tǒng)的建立等都具有舉足輕重的地位。規(guī)劃保障工作的主要特點有：（1）在規(guī)劃過程中涉及的參數(shù)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(yán)重，相互之間聯(lián)系緊密，要求每項工作都必須準(zhǔn)確，不能出差錯。（3）規(guī)劃過程是一個反復(fù)迭代，逐漸深入的過程，并且要與主裝備設(shè)計詳細(xì)程度保持一致。（4）需要和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)多，涉及到多個方案、多個版本。

針對主裝備設(shè)計的計算機輔助手段研究已經(jīng)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(tǒng)的設(shè)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(tǒng)性能的有效發(fā)揮。因此迫切需要開發(fā)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、使用方便、能支持規(guī)劃保障工作的計算機輔助工具軟件。本文結(jié)合當(dāng)前的工程實際和用戶的實際需求，研究CAMSPWP的軟件模型和關(guān)鍵技術(shù)，對各種數(shù)據(jù)和分析流程進行統(tǒng)一管理，并與裝備設(shè)計系統(tǒng)、可靠性信息系統(tǒng)等協(xié)同，形成一個集成的設(shè)計分析環(huán)境，能夠完成規(guī)劃保障所涉及的各項設(shè)計分析工作，從而提高規(guī)劃保障工作效率，提高裝備系統(tǒng)的研制水平。

2系統(tǒng)模型

2.1總體需求

規(guī)劃保障工作是以現(xiàn)役同類裝備的使用與維修保障統(tǒng)計信息、新研裝備設(shè)計信息和使用方案為基礎(chǔ)，在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)則的約束下，并與其他系統(tǒng)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(shè)計的過程，如圖1所示。用戶主要有兩方面的業(yè)務(wù)需求：1、進行各種規(guī)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(chǔ)上，根據(jù)裝備綜合保障領(lǐng)域的頂層標(biāo)準(zhǔn)GJB3872-99《裝備綜合保障通用要求》和其他相關(guān)的一些可靠性維修性標(biāo)準(zhǔn)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(guī)定的三個部分（規(guī)劃使用保障、規(guī)劃維修和規(guī)劃保障資源）中所有的設(shè)計分析工作。CAMSPWP支持規(guī)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(yōu)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(jù)需求分析，CAMSPWP的功能劃分如圖4所示。

圖4系統(tǒng)功能劃分

2.2系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

CAMSPWP將運行在人們熟悉的Windows操作系統(tǒng)下，根據(jù)用戶的不同需要，CAMSPWP可以開發(fā)成單機版，也可以開發(fā)成基于C/S模式的網(wǎng)絡(luò)版，供不同用戶在局域網(wǎng)內(nèi)使用。系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖5所示，由五部分組成：

1)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)模塊

負(fù)責(zé)使規(guī)劃保障工作的設(shè)計分析過程能夠協(xié)調(diào)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(quán)限管理、系統(tǒng)管理、版本管理、工具狀態(tài)監(jiān)控等，不涉及到具體的規(guī)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(fù)責(zé)一項分析工作，各個模塊都留有接口，能夠相互聯(lián)系，保證數(shù)據(jù)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(tǒng)的擴展。

3)方案模塊

在規(guī)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(guī)劃保障工作過程的主線、核心。后續(xù)的各種手冊、規(guī)程、細(xì)則等都是由這些核心方案產(chǎn)生的。方案模塊負(fù)責(zé)組織管理規(guī)劃保障過程中的各種方案，對從分析模塊輸出的各類數(shù)據(jù)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(jù)自己的需要，自定義生成各種方案。

4)數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)存儲規(guī)劃保障工作過程中的各種輸入數(shù)據(jù)、中間過程數(shù)據(jù)以及輸出數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)主要包括現(xiàn)役裝備的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，各種設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則，從其他工具軟件獲取的數(shù)據(jù)等；中間過程數(shù)據(jù)主要包括各個分析工作的結(jié)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(zhǔn)則；輸出數(shù)據(jù)主要包括保障方案、保障計劃，保障資源需求，對裝備設(shè)計的影響等。

5)接口

為實現(xiàn)裝備系統(tǒng)的并行設(shè)計，CAMSPWP必須與裝備設(shè)計系統(tǒng)、可靠性信息系統(tǒng)等協(xié)同工作，這時就需要良好的接口與裝備設(shè)計系統(tǒng)、可靠性信息系統(tǒng)以及其他工具軟件進行數(shù)據(jù)交換。鑒于XML的諸多優(yōu)點，CAMSPWP將使用基于XML的接口，通過建立XML格式數(shù)據(jù)的收/發(fā)器，可以輸入/輸出XML格式的數(shù)據(jù)文件，保證CAMSPWP能與其他系統(tǒng)協(xié)同工作。

圖5CAMSPWP的軟件結(jié)構(gòu)

3關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1產(chǎn)品層次約定和編號規(guī)則

產(chǎn)品層次約定對許多設(shè)計分析工作是至關(guān)重要的。例如對于普通零件一般設(shè)計成不可修復(fù)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(tǒng)和組件通常設(shè)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(chǎn)品層次一般是根據(jù)產(chǎn)品的復(fù)雜程度和功能關(guān)系來劃分的，通常把裝備劃分為系統(tǒng)、分系統(tǒng)、組件、部件、零件這五個層次。為了更好的與裝備設(shè)計系統(tǒng)進行協(xié)同，在CAMSPWP中產(chǎn)品層次劃分與裝備設(shè)計系統(tǒng)保持一致。同樣，在CAMSPWP中，產(chǎn)品編號也與裝備設(shè)計系統(tǒng)中的產(chǎn)品編號保持一致。對于產(chǎn)品的使用與維修功能

編號，將在產(chǎn)品編號后面加上一部分，從而可以用編號來標(biāo)識每一個產(chǎn)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(gòu)成保障工作的編號，標(biāo)識每項保障工作。這樣就可以保證在CAMSPWP中，從每個產(chǎn)品到每項具體的保障作業(yè)，都可以用唯一的編號來標(biāo)識。

3.2數(shù)據(jù)模型

規(guī)劃保障工作涉及的數(shù)據(jù)種類多，數(shù)量大，耦合嚴(yán)重，尤其是各種保障資源。這就要求必須對數(shù)據(jù)進行規(guī)范化的管理，確定數(shù)據(jù)的內(nèi)容、形式、層次結(jié)構(gòu)，理清數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系，建立完善的數(shù)據(jù)模型。本文采用面向?qū)ο蟮乃枷虢⒛Ｐ?，將相關(guān)數(shù)據(jù)對象化。這里以分析工作模塊的數(shù)據(jù)模型為例，如圖6所示，該模型的主線為：產(chǎn)品—功能—保障工作—保障作業(yè)—保障資源，圖中所示對象的關(guān)系從上向下，都是1對n的關(guān)系。產(chǎn)品（含重要功能產(chǎn)品）包括裝備各個層次的產(chǎn)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(fù)性維修工作以及預(yù)防性維修工作，保障作業(yè)包括使用保障作業(yè)和維修保障作業(yè)，保障資源包括八個綜合保障要素。整個模型為樹形結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)了規(guī)劃保障的工作層次。

在數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，使用Visio或PowerDesigner等CASE工具建立數(shù)據(jù)庫模型，然后通過前向工程，使用相應(yīng)的驅(qū)動程序，將數(shù)據(jù)庫模型轉(zhuǎn)化為物理模型，生成完整的數(shù)據(jù)庫。

圖6分析工作模塊數(shù)據(jù)模型

3.3版本管理

規(guī)劃保障工作是一個反復(fù)迭代，不斷更新的過程，貫穿裝備研制全過程，并且與裝備設(shè)計工作緊密聯(lián)系，在不同的設(shè)計分析階段會產(chǎn)生大量的中間分析結(jié)果和多種方案，而且許多中間分析結(jié)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(shù)據(jù)就會出現(xiàn)冗余和不一致現(xiàn)象，影響分析工作的效率。版本管理的主要對象及其關(guān)系如圖7所示。

版本管理的實現(xiàn)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(xiàn)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(guān)系

圖8版本管理的實現(xiàn)過程

4系統(tǒng)實現(xiàn)

根據(jù)實際情況，CAMSPWP選擇作為系統(tǒng)平臺,VisualBasic2005作為編程語言，SQLServer200作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。CAMSPWP將部署在三個層面上：客戶端、組件層、數(shù)據(jù)庫服務(wù)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(tǒng)的業(yè)務(wù)規(guī)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(tǒng)開發(fā)和版本升級工作，提高了系統(tǒng)的可擴展性。圖9為CAMSPWP的部署圖，圖10和圖11為系統(tǒng)實現(xiàn)后的部分界面。

圖9CAMSPWP的部署圖

圖10判斷產(chǎn)品是否為重要功能產(chǎn)品的界面

圖11確定重要功能產(chǎn)品故障影響類型的界面

5結(jié)束語

通過使用證明，CAMSPWP具有操作方便、擴展性好等優(yōu)點，實現(xiàn)了裝備保障系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)字化，提高了規(guī)劃保障工作的效率，降低了成本，保證了裝備設(shè)計和保障系統(tǒng)設(shè)計的同步進行。隨著在大型復(fù)雜裝備系統(tǒng)研制中綜合保障工作的深入開展，CAMSPWP必將發(fā)揮重大作用。CAMSPWP的開發(fā)為建立集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的計算機輔助裝備系統(tǒng)設(shè)計環(huán)境奠定了良好的基礎(chǔ)。

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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