飛機維修現(xiàn)場控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

張華偉，周桂林

（中國南方航空股份公司北京分公司，北京 101318）

1 系統(tǒng)需求

中國南方航空公司北京分公司是一個年輕的公司，目前南航在首都機場每日起降220余架次。這對于南航北京分公司年輕的飛機維修隊伍是一個巨大的挑戰(zhàn)。飛機維修任務(wù)量大、時間集中、機型繁多和維修人員少、隊伍年輕、缺少信息化手段成為主要矛盾。此前，因信息不暢時有漏接飛機事件發(fā)生。傳統(tǒng)的維修調(diào)度和現(xiàn)場生產(chǎn)控制流程如下：

1）MCC（維修控制中心）主控人員監(jiān)控運行網(wǎng)，獲知飛機運行動態(tài)信息；

2）MCC副控根據(jù)機型預(yù)分配任務(wù)；

3）MCC副控準(zhǔn)備工卡，對講機聯(lián)系車間領(lǐng)工卡；

4）車間工卡員領(lǐng)工卡，安排生產(chǎn)人員；

5）車間生產(chǎn)人員完成工作，簽完放行單，對講機通知MCC主控。

該流程存在如下弊端：

1）信息傳遞主要依賴于電話和對講機，存在不可回溯性；

2）生產(chǎn)調(diào)度和工卡準(zhǔn)備完全依賴人工，存在不科學(xué)不合理，信息不全面，存在人工失誤的可能；

3）信息缺少必要的回饋，MCC很難監(jiān)控生產(chǎn)人員的工作進(jìn)度；

4）飛機時間的變更通知完全依賴于MCC的人工監(jiān)控，存在漏通知的可能。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 基于信息化的流程再造

借助信息化手段，針對傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行改造，如圖1所示。

1）系統(tǒng)按飛機進(jìn)港和出港把來自SOC系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)據(jù)匹配起來。并自動填入來自機場的停機位信息。

2）系統(tǒng)自動把前后4 h內(nèi)航班維修任務(wù)的進(jìn)行狀態(tài)呈現(xiàn)給MCC，并以不同顏色顯示需關(guān)注的內(nèi)容。

3）系統(tǒng)根據(jù)機型自動把任務(wù)預(yù)分配給相應(yīng)的車間。MCC可人工進(jìn)行調(diào)整。

4）工卡員只要雙擊1架飛機，就可以進(jìn)行派工。系統(tǒng)自動彈出人員列表供選擇，維護人員和具有放行能力的人員自動分開。系統(tǒng)對人員進(jìn)行如下過濾：簽入人員，具有該機型工作能力的人員，具有相應(yīng)維護級別能力的人員；并把當(dāng)前無任務(wù)的人員排在前面，有任務(wù)的人員排在后面，同時標(biāo)出所在停機位和派工時間。

5）工卡員雙擊飛機號對應(yīng)工卡欄，系統(tǒng)自動打印任務(wù)單和對應(yīng)工卡。任務(wù)單上具有如下信息：飛機信息、航班信息、停機位、預(yù)達(dá)時間、起飛時間、飛機主要配件件號、飛行中的故障信息等。

6）維護人員領(lǐng)取工卡，工卡員雙擊置入領(lǐng)卡時間。維護人員到達(dá)停機位要通過對講機向MCC報告，MCC置入到位時間。

7）放行人員簽字完畢，通過對講機呼叫MCC，MCC雙擊飛機號對應(yīng)放行時間欄，系統(tǒng)自動置入放行時間。

8）維護人員完成工作后將工卡交回，工卡員雙擊交卡時間欄置入時間，完成工作。

2.2 基于顏色的警告系統(tǒng)

上述流程中各個時間點和完成狀態(tài)系統(tǒng)均有記錄，并通過相應(yīng)的監(jiān)控界面展示給相應(yīng)的崗位，如圖2所示。如果有個別關(guān)鍵點沒有及時完成或者機位沖突等需要系統(tǒng)提醒或警告用戶時，系統(tǒng)采用基于顏色的警告方案。該警告系統(tǒng)采用國際標(biāo)準(zhǔn)四級警告，自輕至重依次為藍(lán)色、黃色、橙色和紅色。用戶在使用系統(tǒng)時，只需關(guān)注顏色點即可不會漏掉關(guān)鍵工作，大量節(jié)約人力，避免人為差錯。

2.3 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計

系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫是運行數(shù)據(jù)庫，因本系統(tǒng)是維修控制系統(tǒng)，需其他相關(guān)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的支持，所以會涉及到一系列的數(shù)據(jù)接口。如圖3所示，首先需要南航SOC數(shù)據(jù)的支撐，本系統(tǒng)用到的飛機執(zhí)行航班的動態(tài)數(shù)據(jù)主要來源于此；此外需與地面運行服務(wù)系統(tǒng)BOSS相互交換數(shù)據(jù)；南航飛機資料庫提供飛機的基本信息和主要航材件號；維修單位數(shù)據(jù)庫提供航線各個航站所具備的機務(wù)維護資質(zhì)信息；維修人員數(shù)據(jù)庫提供機務(wù)維修人員的維修能力和護照信息；航線工卡數(shù)據(jù)庫提供飛機航線維護的各種工卡。系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)邏輯組織各種數(shù)據(jù)，呈獻(xiàn)給用戶的是一個完整的數(shù)據(jù)視圖，涵蓋用戶工作流程中所需要的主要信息。

圖2 系統(tǒng)警告Fig.2 Warning of system

2.4 體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由現(xiàn)場運行，業(yè)務(wù)邏輯層，數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)接口層，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器4部分構(gòu)成，如圖4所示。

現(xiàn)場運行的主要功能是現(xiàn)場信息傳遞及現(xiàn)場控制，主要包括MCC監(jiān)控頁面、車間監(jiān)控頁面、現(xiàn)場管理頁面、外站運行監(jiān)控頁面等，實現(xiàn)現(xiàn)場運行信息在各個頁面間快速、準(zhǔn)確傳遞，支持現(xiàn)場工作人員監(jiān)控飛機運行狀態(tài)、生產(chǎn)調(diào)度、車間人員工作分配、車間工作情況監(jiān)控等。

業(yè)務(wù)邏輯層，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，工作流程的系統(tǒng)實現(xiàn)，提供后臺維護等，將從其他系統(tǒng)提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，實現(xiàn)相應(yīng)的匹配算法、排序算法等，支持后臺維護人員、機型數(shù)據(jù)，為現(xiàn)場控制提供人員、機隊等詳細(xì)信息。

數(shù)據(jù)訪問層、數(shù)據(jù)接口層提供數(shù)據(jù)的高效訪問。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用SQL Server2005為數(shù)據(jù)存儲提供支持。

3 技術(shù)實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用微軟.Net技術(shù)，使用C#語言通過Visual Studio 2008 R1實現(xiàn)。系統(tǒng)是采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)的Web系統(tǒng)，為了加強操作和交互性及用戶體驗，系統(tǒng)使用了大量的AJAX和JavaScript技術(shù)。

3.1 基于ADO.NET Entity Framework數(shù)據(jù)訪問層

運行數(shù)據(jù)庫采用微軟的SQL Server 2005，微軟.Net提供了一系列的數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，特別是針對SQL Server數(shù)據(jù)庫做了優(yōu)化。其中ADO.NET Entity Framework是最新推出的以ADO.NET為基礎(chǔ)所發(fā)展出來的對象關(guān)系映射（O/R Mapping）解決方案，如圖5所示。

Entity Framework利用了抽象化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方式，將每個數(shù)據(jù)庫對象都轉(zhuǎn)換成應(yīng)用程序?qū)ο螅╡ntity），而數(shù)據(jù)字段都轉(zhuǎn)換為屬性（property），關(guān)系則轉(zhuǎn)換為結(jié)合屬性（association），讓數(shù)據(jù)庫的E/R模型完全地轉(zhuǎn)成對象模型，如此讓程序設(shè)計師能用最熟悉的編程語言來調(diào)用訪問。而在抽象化的結(jié)構(gòu)之下，則是高度集成與對應(yīng)結(jié)構(gòu)的概念層、對應(yīng)層和儲存層，以及支持Entity Framework的數(shù)據(jù)提供者（provider），讓數(shù)據(jù)訪問工作得以順利與完整的進(jìn)行[1-2]。

1）概念層：負(fù)責(zé)向上的對象與屬性顯露與訪問。概念層定義了對象模型（object model），讓上層的應(yīng)用程序可以如面向?qū)ο蟮姆绞皆L問數(shù)據(jù)，概念層結(jié)構(gòu)使用CSDL（conceptualschemadefinitionlanguage）語言定義。

2）對應(yīng)層：將上方的概念層和底下的儲存層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對應(yīng)在一起。對應(yīng)層結(jié)構(gòu)使用MSL（mapping specification language）語言定義。

3）儲存層：依不同數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而顯露出實體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體，和Provider一起，負(fù)責(zé)實際對數(shù)據(jù)庫的訪問和SQL的產(chǎn)生。儲存層結(jié)構(gòu)是負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）中的數(shù)據(jù)表做實體對應(yīng)（physical mapping），它使用 SSDL（storage schema definition language）語言定義。

3.2基于LINQ的邏輯處理

LINQ（language integrated query）是 Visual Studio 2008中的領(lǐng)軍人物。借助于LINQ技術(shù)，可以使用一種類似SQL的語法來查詢?nèi)魏涡问降臄?shù)據(jù)。目前為止LINQ所支持的數(shù)據(jù)源有SQL Server、XML以及內(nèi)存中的數(shù)據(jù)集合。開發(fā)人員也可以使用其提供的擴展框架添加更多的數(shù)據(jù)源，例如MySQL、Amazon，甚至是Google Desktop。

使用LINQ以完全面向?qū)ο蟮姆绞讲僮鱽碜詫嶓w對象模型中的對象集，從而滿足業(yè)務(wù)邏輯的需要[1-2]。

3.3 基于飛機號的航班匹配

基于飛機號的進(jìn)港航班和出港航班的智能匹配是本系統(tǒng)的關(guān)鍵邏輯之一。

從SOC獲取的航班信息是以航段為單位，即一個進(jìn)港航班、一個出港航班分別是一條信息，現(xiàn)場控制系統(tǒng)是基于對飛機的，需將進(jìn)、出港航班以飛機號進(jìn)行匹配，將一次進(jìn)港航班和一次出港航班聯(lián)結(jié)為一條完整的進(jìn)出港航班信息，該信息的前半部分是進(jìn)港航班數(shù)據(jù)，后半部分是出港航班數(shù)據(jù)。為此，根據(jù)航班情況設(shè)計匹配算法如下。

1）1架飛機1天只執(zhí)飛1個航班。就以該航班為基礎(chǔ)，在系統(tǒng)中新建一條信息。

2）1架飛機1天執(zhí)飛多次航班。分幾種情況：①如果沒有前飛，以出港航班為基礎(chǔ)新建一條信息。②如果沒有后續(xù)航班，以進(jìn)港航班為基礎(chǔ)新建一條信息。③其他情況，以一次進(jìn)港，一次出港2個航班為基礎(chǔ)，創(chuàng)建一條包括進(jìn)出港航班數(shù)據(jù)的信息。

以1架飛機為例，系統(tǒng)從SOC提取出該飛機今天執(zhí)飛航班數(shù)量，并按預(yù)計起飛時間升序排序，判斷第1個航班是進(jìn)港還是出港，如果是出港，就以該航班為基礎(chǔ)在系統(tǒng)新建一條信息。如果是進(jìn)港航班，判斷是否有后續(xù)航班，如果沒有，就將該航班以一條信息存進(jìn)系統(tǒng)；如果有，就以最近出港航班匹配進(jìn)港航班并存進(jìn)系統(tǒng)；然后判斷是否還有進(jìn)港航班，如此循環(huán)，直到所有航班匹配完成。

為了更好地關(guān)注當(dāng)前進(jìn)出港航班信息，將航班進(jìn)行排序是需要考慮的重要問題之一。系統(tǒng)按照未進(jìn)港航班按預(yù)計到達(dá)時間排序，進(jìn)港后按預(yù)計起飛時間排序的原則，設(shè)計了智能排序算法，以保證將當(dāng)前需要關(guān)注的進(jìn)出港航班信息有序地呈現(xiàn)在用戶面前。其核心就是設(shè)定時間變量，在航班進(jìn)港時，將時間變量置為進(jìn)港預(yù)計到達(dá)時間，航班進(jìn)港后，將時間變量置為出港預(yù)計起飛時間。

3.4 跨日期航班的排序處理

在系統(tǒng)中，有一部分特殊航班需要特別關(guān)注，那就是跨日期航班。對于這類航班，首先要解決的是排序問題，采用了如下解決方案：

在系統(tǒng)中設(shè)定一個時間點，如凌晨3:00，在日歷天的當(dāng)天，判斷當(dāng)前和時間點的關(guān)系，如果當(dāng)前時間大于時間點，則取當(dāng)天的航班和日歷天明天的航班信息，并將明天的航班時間加24 h；如果當(dāng)前時間小于時間點，則取日歷天昨天的航班和當(dāng)天的航班，并將今天的航班時間加24 h。這樣就解決了跨日期航班的排序問題。

3.5 基于AJAX和JavaScript的頁面優(yōu)化

為了改善用戶體驗，實現(xiàn)類似于桌面系統(tǒng)一樣的快捷操作，系統(tǒng)使用了大量的AJAX和JavaScript技術(shù)。

由于系統(tǒng)的實時性要求比較高，使用了AJAX技術(shù)，用JavaScript發(fā)送一個XmlHttpRequest給服務(wù)器，然后再用傳回的數(shù)據(jù)通過JavaScript實現(xiàn)頁面的局部刷新，減輕和服務(wù)器交換數(shù)據(jù)的壓力，減少帶寬，提高系統(tǒng)運行效率[3-4]。

系統(tǒng)通過重寫Render方法、創(chuàng)建公共跳轉(zhuǎn)頁面等方法，用JavaScript技術(shù)實現(xiàn)了點擊、雙擊等類似于桌面系統(tǒng)的快捷操作。用戶能方便地通過點擊、雙擊等查看重要的提示信息、與系統(tǒng)交互，如各起降機場相關(guān)信息、執(zhí)飛航班飛機詳細(xì)參數(shù)等。

應(yīng)用JavaScript實現(xiàn)的懸浮導(dǎo)航欄，不僅方便用戶操作，更使整體界面簡潔明了，提高了用戶體驗。

4 結(jié)語

飛機維修現(xiàn)場控制運行系統(tǒng)的成功開發(fā)和推廣，為進(jìn)一步實現(xiàn)地面運行控制全面信息化奠定了基礎(chǔ)，必將為民航信息化注入新的生機與活力。

[1]哈密爾頓.ADO.NET 3.5經(jīng)典實例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]張 駿.ADO．NET數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[3]章產(chǎn)民.ASP.NET3.5AJAX客戶端編程精選166例[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[4]馬勞克林.深入淺出Ajax[M].南京：東南大學(xué)出版社，2008.