艦船裝備維修信息可視化及應(yīng)用

武登科,何江青

(1.海軍大連艦艇學(xué)院,遼寧 大連 116018;2.海軍裝備部艦船技術(shù)保障部,北京 100841)

0 引 言

隨著裝備技術(shù)的發(fā)展,裝備的現(xiàn)代化和復(fù)雜化程度不斷增加,故障修理的難度也相應(yīng)加大,裝備維修保障遇到了許多新的挑戰(zhàn)。修理過(guò)程實(shí)質(zhì)上是故障分析、判斷、定位及處理的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程需要大量的維修信息,尤其是在艦船裝備遠(yuǎn)程維修保障支援過(guò)程中,需要更多的資料和維修信息。

易讀、易理解、查找方便的維修信息,將有助于維修人員的修理工作。美國(guó)《2010年聯(lián)合作戰(zhàn)構(gòu)想》中提出了聚集維修的思想,其關(guān)鍵內(nèi)容之一是維修信息可視化問(wèn)題,將諸如維修什么、維修多少、怎么維修、向誰(shuí)維修和誰(shuí)來(lái)維修等與維修相關(guān)的問(wèn)題及信息可視化,解決艦船現(xiàn)場(chǎng)維修人員的維修信息[1]過(guò)于抽象,不易維修人員理解的現(xiàn)狀。

艦船裝備維修信息采用可視化技術(shù),利于網(wǎng)絡(luò)傳輸,不僅可降低維修人員對(duì)維修信息管理、理解和使用的要求,還提高了維修信息使用效率和利用率,使得遠(yuǎn)程維修保障工作更高效精確。

1 艦船裝備維修信息

艦船裝備維修信息是一切有關(guān)艦船裝備維修活動(dòng)的事實(shí)和現(xiàn)象,包括經(jīng)過(guò)人們利用語(yǔ)言、文字、符號(hào)、圖紙加工整理出來(lái)有關(guān)維修活動(dòng)的數(shù)據(jù)、公式、資料、指令等,它含有一定內(nèi)容的信號(hào)、代碼、文件、規(guī)章制度、理論和概念。簡(jiǎn)述為有關(guān)艦船維修活動(dòng)特征及其變化的表達(dá)和陳述。

1.1 艦船裝備維修信息分類

艦船裝備維修信息[2]一般可分為維修技術(shù)信息和維修管理信息兩大類。維修技術(shù)信息含技術(shù)說(shuō)明書、維修規(guī)程、技術(shù)條件、工藝、圖紙、技術(shù)通報(bào)以及各種維修技術(shù)數(shù)據(jù)等;維修管理信息含艦船基本技術(shù)數(shù)據(jù)、艦船出航技術(shù)狀況、故障檢測(cè)、維修信息、維修人員技術(shù)力量、設(shè)備設(shè)施、器材配件保證、修理價(jià)格、質(zhì)量和消耗等。

1.2 艦船裝備維修信息的重要性

艦船裝備維修信息的重要性體現(xiàn)在以下6個(gè)方面:

1)為制定維修決策和維修計(jì)劃提供可靠依據(jù)

決策和計(jì)劃是管理中最重要的職能,各級(jí)艦船裝備維修管理機(jī)構(gòu)只有掌握上級(jí)的指令和維修有關(guān)信息,才能制定出適合于艦船裝備維修實(shí)際的方針、政策以及每年實(shí)施的修理計(jì)劃。離開(kāi)信息,憑想當(dāng)然去擬制修理計(jì)劃,必定失敗。

2)監(jiān)控、預(yù)測(cè)艦船使用和維修的現(xiàn)狀

通過(guò)維修數(shù)據(jù)分析,實(shí)施有效的監(jiān)控、維修和對(duì)定時(shí)修理的適時(shí)安排,避免修理過(guò)剩和失修的出現(xiàn)。

3)利于提高維修管理水平

通過(guò)艦船維修數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)綜合分析,找出存在的問(wèn)題,對(duì)癥下藥,及早對(duì)維修人員、編制、技能培訓(xùn)、設(shè)施適時(shí)調(diào)整和增添。

4)利于節(jié)約維修經(jīng)費(fèi)

根據(jù)獲得的故障率資料,制定恰當(dāng)?shù)男蘩順?biāo)淮,合理地使用剩余壽命,適時(shí)地安排修理計(jì)劃,適度地購(gòu)置備件器材,避免資金的積壓和浪費(fèi)。

5)利于提高艦船裝備研制質(zhì)量

通過(guò)艦船裝備維修信息反饋,提高艦船裝備研制、設(shè)計(jì)、建造的質(zhì)量,使其可靠性、維修性、可用性、測(cè)試性、保障性有不同程度的提高。

6)為編寫艦船裝備維修文件提供科學(xué)依據(jù)

運(yùn)用故障、損耗、腐蝕、使用等信息數(shù)據(jù)資料,選定合適的維修方式和方法,編擬制定出各種條令、條例和規(guī)章制度,使維修走上標(biāo)誰(shuí)化、規(guī)范化的軌道。

及時(shí)提供準(zhǔn)確、可靠、完整、適用的艦船裝備維修信息,并使這些信息可視化,對(duì)信息進(jìn)行收集、分析,傳輸、積累艦船裝備維修經(jīng)驗(yàn),開(kāi)展維修理論研究,改進(jìn)艦船裝備維修技術(shù),實(shí)施科學(xué)管理都將起到十分重要的作用。

2 維修信息可視化方法

可視化[3]就是使用圖形或者圖像的方法使某些直觀上不可見(jiàn)的東西可以直觀的顯示出來(lái),從而更加易于對(duì)表述對(duì)象進(jìn)行總體把握和控制,其基本思想是用圖形和圖像來(lái)表示數(shù)據(jù)。艦船裝備維修信息可視化的基本目標(biāo)就是直接清楚地顯示維修信息,使維修人員能站在全局的高度,進(jìn)行正確的維修保障決策,掌握維修保障的進(jìn)行情況和結(jié)果。實(shí)現(xiàn)維修信息的可視化可以通過(guò)信息管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形界面等方法與手段(見(jiàn)圖1)。

1)在管理層面上,可以建立完善的信息管理系統(tǒng),使維修人員可以全局掌握維修保障中的各狀態(tài)、過(guò)程、元素等,達(dá)到信息管理更加有效、合理、直觀的目的,實(shí)現(xiàn)信息的可視化。

2)在信息表現(xiàn)方法上,可以通過(guò)圖表、圖形、曲線的方法來(lái)表示信息,使信息可讀性增強(qiáng),達(dá)到信息可視化的目的,其中圖形表示還可分為直方圖、餅圖、三維圖、分段條形圖、折線圖。

圖1 維修信息可視化方法Fig.1 Visualization method of maintenance information

實(shí)現(xiàn)維修信息可視化需要滿足以下條件:1)具備裝備維修信息(數(shù)據(jù))獲得能力;2)具有專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和安全的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備;3)完成維修信息可視化的專家及工作人員。

3 可視化關(guān)鍵技術(shù)

艦船裝備信息的可視化主要是通過(guò)圖形和圖像的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面介紹圖形和圖像實(shí)現(xiàn)可視化的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 編譯技術(shù)

編譯技術(shù)是一個(gè)十分復(fù)雜的信息加工過(guò)程,編譯過(guò)程是實(shí)現(xiàn)1種語(yǔ)言的翻譯。編譯原理應(yīng)用于編譯器上,可以將高級(jí)語(yǔ)言編寫的源程序翻譯為等價(jià)的目標(biāo)程序。除此之外,計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序中經(jīng)常遇到的一個(gè)任務(wù)就是命令解釋程序和界面程序的開(kāi)發(fā),這比編譯器要小,但使用的卻是相同的技術(shù)。編譯過(guò)程大致可以分為詞法分析、語(yǔ)法分析、語(yǔ)義分析、中間代碼生成、代碼優(yōu)化、目標(biāo)代碼生成等步驟。

3.2 MVC設(shè)計(jì)模式

20世紀(jì),MVC(Model2View2Controller)模式在Small-talk-80的GU I設(shè)計(jì)中被提出。MVC模式把數(shù)據(jù)處理、程序輸入輸出控制以及數(shù)據(jù)表示分離開(kāi)來(lái),并且描述了不同部分的對(duì)象之間的通信方式,使它們不必卷入彼此的數(shù)據(jù)模型和方法中,使程序結(jié)構(gòu)變得清晰而靈活。MVC模式包括模型、視圖和控制器3個(gè)部分,分別對(duì)應(yīng)于內(nèi)部數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)表示和輸入輸出控制部分。

3.3 UML建模

UML是一種面向?qū)ο蟮摹⒚枋鲕浖_(kāi)發(fā)從需求分析直到實(shí)現(xiàn)測(cè)試的全過(guò)程描述和建模語(yǔ)言,現(xiàn)在已被工業(yè)界和學(xué)術(shù)界廣泛承認(rèn)并使用。UML通過(guò)建立各種類、類之間的關(guān)聯(lián)等模型元素來(lái)組建整個(gè)模型,利用類圖、時(shí)序圖、用例圖、協(xié)作圖和狀態(tài)圖等各種圖形,把這些模型元素及其關(guān)系可視化,讓人們可以清楚容易、多個(gè)視角、更加全面地理解模型,從而成為大眾所普遍接受的標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言。

4 可視化在遠(yuǎn)程保障艦船裝備維修的應(yīng)用

可視化的應(yīng)用范圍很廣,這里我們主要研究可視化在遠(yuǎn)程保障艦船裝備維修中的應(yīng)用。艦船在海上執(zhí)行任務(wù)時(shí),需要清晰、易于理解的遠(yuǎn)程維修信息,這樣艦上人員才能更好地完成維修工作。這里結(jié)合遠(yuǎn)程維修過(guò)程對(duì)遠(yuǎn)程保障平臺(tái)[4]中幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的信息進(jìn)行可視化,因可視化后的信息量較大,篇幅有限,本文沒(méi)有給出具體的信息,只給出應(yīng)用流程結(jié)果,如圖2所示。

1)當(dāng)艦艇設(shè)備正常使用時(shí),對(duì)裝備的狀態(tài)信息進(jìn)行可視化處理,通過(guò)通信設(shè)備傳到陸上的中心數(shù)據(jù)庫(kù),供有關(guān)人員對(duì)裝備進(jìn)行監(jiān)視。

2)當(dāng)艦艇的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或艦上的技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)故障時(shí)

①艦上的初級(jí)診斷系統(tǒng)和艦上的技術(shù)人員進(jìn)行診斷,如果可以解決,則在對(duì)上傳數(shù)據(jù)和上報(bào)事故進(jìn)行可視化處理的情況下,進(jìn)行維修;

②若經(jīng)過(guò)基本判斷發(fā)現(xiàn)難以自行修復(fù),則通過(guò)遠(yuǎn)程保障[5]系統(tǒng)向岸基發(fā)出診斷請(qǐng)求,同時(shí)將經(jīng)過(guò)可視化后的初步分析數(shù)據(jù)上傳。岸基專家系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用信息管理系統(tǒng)中的故障診斷模型和專家意見(jiàn)相融合來(lái)進(jìn)行診斷,并將診斷結(jié)論和維修信息可視化的傳給保障對(duì)象,實(shí)施修理。

圖2 艦船裝備遠(yuǎn)程維修信息的可視化Fig.2 Remote maintenance information visualization of naval warship equipment

5 結(jié) 語(yǔ)

可視化在遠(yuǎn)程艦船裝備維修中已得到良好的應(yīng)用,美軍在最近的幾場(chǎng)局部戰(zhàn)爭(zhēng)中的初步應(yīng)用證明了它可以極大的提高指揮和維修保障的效率和精確性,在未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)中會(huì)起到重要的作用。但是可視化在提高戰(zhàn)斗力和維修力的同時(shí)也對(duì)艦船裝備的發(fā)展提出了更高的要求,要求艦艇裝備自動(dòng)化程度更高,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)[6]更好可視化才會(huì)有用武之地,發(fā)揮最大的軍事經(jīng)濟(jì)效益。

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