基于PDA的裝備信息化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張 巽，魯冬林，周 磊，張宣和

（解放軍理工大學(xué) 工程兵工程學(xué)院，江蘇 南京 210007）

美國(guó)著名智囊Gartner公司于20世紀(jì)90年代提出ERP（Enterprise Resources Planning，企業(yè)資源規(guī)劃）的思想，21 世紀(jì)之后，隨著我國(guó)IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展和信息化水平的不斷提高，很多企業(yè)都陸續(xù)開發(fā)自己的信息化管理系統(tǒng)。ERP作為先進(jìn)的信息管理理念，也同樣適用于我軍裝備的信息化改造。在基于信息系統(tǒng)體系作戰(zhàn)背景的影響下，對(duì)裝備信息化管理的研究也日益深入。

信息化管理所追求的最高境界就是“實(shí)時(shí)性”，爭(zhēng)時(shí)間，搶速度[1]。實(shí)時(shí)性對(duì)部隊(duì)在執(zhí)行軍事任務(wù)中所起的作用尤為突出。因此，為了使部隊(duì)能夠高效、準(zhǔn)確地對(duì)裝備進(jìn)行信息化管理，通過從內(nèi)部集成開始，開發(fā)了裝備信息化管理系統(tǒng)。我們選擇了個(gè)人數(shù)碼助理（Personal Digital Assistant，PDA）作為系統(tǒng)終端支持平臺(tái)，該系統(tǒng)體積小、重量輕、便于攜帶，能夠在全天候下提供技術(shù)支持，具有較強(qiáng)的軍事經(jīng)濟(jì)效益[2]。

1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

裝備信息化管理的內(nèi)涵是打破單位的四壁，把信息集成的范圍擴(kuò)大到倉(cāng)庫(kù)的上下游，管理裝備從生產(chǎn)到部隊(duì)的整個(gè)供需鏈。整個(gè)裝備信息集成的工作機(jī)制如圖1所示，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了內(nèi)部集成的優(yōu)化和外部集成的擴(kuò)展。首先對(duì)整個(gè)系統(tǒng)軟件進(jìn)行研發(fā)，增加了SCM（供應(yīng)鏈管理）和CRM（前端客戶關(guān)系管理）功能。通過計(jì)算機(jī)選擇最佳的供應(yīng)地、運(yùn)輸路線和運(yùn)輸手段，控制分散在各地的倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存。遇到例外事件，可以按照設(shè)定的規(guī)則和業(yè)務(wù)流，提出處理建議，幫助指揮員進(jìn)行輔助決策。

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)分為PDA終端和PC服務(wù)器端兩個(gè)部分。主要包含：PDA手持終端設(shè)備，軍用PC、服務(wù)器，通信設(shè)備以及電源設(shè)備。系統(tǒng)主要包括調(diào)運(yùn)計(jì)算模塊、信息查詢模塊、設(shè)備同步模塊、維護(hù)管理模塊、輔助決策模塊5個(gè)部分。系統(tǒng)在.NET平臺(tái)下采用以C#為編程工具通過混合編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

裝備信息化管理系統(tǒng)功能如圖2所示。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)為本系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，是系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵部分。本系統(tǒng)PDA終端中的數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLite，主要用于裝備相關(guān)信息查詢。PC服務(wù)器端采用SQL2005，主要功能是通過存儲(chǔ)、管理全面、準(zhǔn)確的系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)和相關(guān)參數(shù)為整個(gè)系統(tǒng)提供高效的配置管理、配置關(guān)聯(lián)分析服務(wù)和算法相關(guān)參數(shù)的修改，支撐系統(tǒng)服務(wù)管理流程的高效運(yùn)行。系統(tǒng)采用ERwin建立數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型和物理模型。通過使用ERwin建模工具自動(dòng)生成、更改和分析IDEF1X模型，不僅能得到優(yōu)秀的業(yè)務(wù)功能和數(shù)據(jù)需求模型，而且可以實(shí)現(xiàn)從IDEF1X模型到數(shù)據(jù)物理設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變[1]。數(shù)據(jù)表關(guān)系如圖3所示。

圖1 裝備信息化管理運(yùn)行機(jī)制圖Fig.1 Picture of equipment information management operation mechanism

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖Fig.2 System function structure chart

圖3 數(shù)據(jù)關(guān)系表Fig.3 Data relationship table

2 系統(tǒng)各模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的主要功能模塊如下。

2.1 信息查詢模塊

該模塊包括權(quán)限管理和資料查詢兩個(gè)主要功能。

權(quán)限管理主要實(shí)現(xiàn)用戶注冊(cè)以及用戶信息的查詢、修改和刪除功能。系統(tǒng)對(duì)不同級(jí)別的用戶設(shè)置了不同的權(quán)限，在系統(tǒng)內(nèi)部和數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部均設(shè)置了權(quán)限監(jiān)視功能，以防止部分裝備參數(shù)等敏感信息被低權(quán)限用戶獲取。如PC端數(shù)據(jù)庫(kù)安全性控制中采用了DAC（自主存取控制）與MAC（強(qiáng)制存取控制）相結(jié)合的方法，對(duì)每一個(gè)主、客體指派一個(gè)敏感度標(biāo)記，分別為絕密、機(jī)密、秘密和公開4個(gè)級(jí)別。主體敏感度標(biāo)記稱為許可證級(jí)別，客體敏感度標(biāo)記稱為密級(jí)[3]。

資料查詢功能則是通過數(shù)據(jù)庫(kù)為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，如圖4所示PDA端資料查詢界面。用戶可以隨時(shí)查詢自己權(quán)限內(nèi)的裝備參數(shù)。

2.2 調(diào)運(yùn)計(jì)算模塊

裝備在日常訓(xùn)練和戰(zhàn)時(shí)條件下均會(huì)遇到大宗物資調(diào)運(yùn)問題，本模塊通過系統(tǒng)內(nèi)已經(jīng)存儲(chǔ)的裝備位置、數(shù)量等參數(shù)信息，根據(jù)已有的交通網(wǎng)，通過建立數(shù)學(xué)模型制定調(diào)運(yùn)方案，將這些物資運(yùn)到指定集結(jié)地且總費(fèi)用最少。

圖4 PDA端資料查詢界面Fig.4 PDA data query interface

對(duì)于某一種物資，可以假設(shè)為 m個(gè)倉(cāng)庫(kù) Ai（i=1，2，…，m），儲(chǔ)存量分別為 ai（i=1，2，…，m）；要分別運(yùn)輸?shù)郊Y(jié)地 Bj（j=1，2，…，n），其需求量分別 bj（j=1，2，…，n），。 從 Ai到 Bj運(yùn)輸該物資的單價(jià)為cij，這些數(shù)據(jù)可匯總于如下供需平衡和單位運(yùn)價(jià)表中，如表1所示。

表1 供需平衡和單位運(yùn)價(jià)表Tab.1 Supply and demand balance and unit schedule of p rices

系統(tǒng)將每個(gè)物資都建立對(duì)應(yīng)的運(yùn)籌學(xué)模型，通過計(jì)算機(jī)求出最優(yōu)方案。算法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)流程如圖5所示。

圖5 單純性法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)流程Fig.5 Pure sex method calculator designs process

2.3 設(shè)備同步模塊

該模塊的主要功能是同步PC端和PDA端的數(shù)據(jù)信息以及對(duì)PDA端進(jìn)行升級(jí)服務(wù)。實(shí)時(shí)的設(shè)備同步，能保證兩者之間信息交互及時(shí)、順利地進(jìn)行。實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能函數(shù)的偽碼如下：

上述語(yǔ)句，模擬了兩個(gè)終端之間的一次從連接建立、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放的整個(gè)過程。手持終端與車載終端間的每次信息交互，均調(diào)用上述函數(shù)，執(zhí)行相關(guān)功能。

2.4 系統(tǒng)開發(fā)實(shí)現(xiàn)

為了進(jìn)行UI設(shè)計(jì)，系統(tǒng)PC端開發(fā)采用Developer Express.NET軟件進(jìn)行前臺(tái)界面的美化。同時(shí)為了能夠在PC機(jī)上進(jìn)行PDA軟件的開發(fā)工作，在Windows XP系統(tǒng)上安裝了ActiveSync和Windows Mobile 6 Professional SDK Refresh相關(guān)支持軟件。最終系統(tǒng)PC端界面如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)PC端界面Fig.6 System of PC interface

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 嵌入式開發(fā)技術(shù)

系統(tǒng)PDA終端由于其與PC不同的操作系統(tǒng)，因此采用嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)更能滿足系統(tǒng)要求。SQLite作為主流的嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，可以克服傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)效率低、安全性能差以及并發(fā)性能不佳的缺點(diǎn)。

SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)管理關(guān)鍵代碼實(shí)現(xiàn)如下：

3.2 輔助決策專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)

專家系統(tǒng)（Expert System，ES）亦稱專家咨詢系統(tǒng)，它是一種具有大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[4]。本系統(tǒng)采用人工智能相關(guān)思想進(jìn)行了系統(tǒng)輔助決策相關(guān)功能的設(shè)計(jì)，因此建立了相關(guān)的規(guī)則庫(kù)和管理系統(tǒng)。

系統(tǒng)的輔助決策功能主要依賴其規(guī)則庫(kù)的實(shí)現(xiàn)。規(guī)則庫(kù)由兩部分組成：知識(shí)庫(kù)和模型庫(kù)。知識(shí)庫(kù)通過調(diào)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存放的裝備其附屬設(shè)備的相關(guān)信息而實(shí)現(xiàn)元知識(shí)的獲取，由于本部分與信息查詢模塊共享系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，因此知識(shí)庫(kù)可自動(dòng)生成。模型庫(kù)存放各種物資調(diào)運(yùn)過程所需的工程計(jì)算模型、網(wǎng)絡(luò)模型、線性規(guī)劃模型、方案生成與評(píng)估模型，同時(shí)將傳統(tǒng)的單純性法進(jìn)行計(jì)算機(jī)化處理，依據(jù)不同的外部環(huán)境提供的修正系數(shù)，供輔助決策系統(tǒng)根據(jù)用戶不同的需求調(diào)用不同的模型算法。

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)使用C＃語(yǔ)言作為開發(fā)工具，采用兩種數(shù)據(jù)庫(kù)為系統(tǒng)設(shè)計(jì)了PDA終端和PC服務(wù)器端兩個(gè)部分。同時(shí)將運(yùn)籌學(xué)中的相關(guān)算法通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，解決了裝備調(diào)運(yùn)方案輔助決策和信息化管理等復(fù)雜問題。通過實(shí)際的使用驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性，提高了裝備管理可控制化、控制智能化信息化水平。通過與歷史檔案的建立，可以運(yùn)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。進(jìn)一步提高設(shè)備工作效率。

[1]陳啟申.ERP——從內(nèi)部集成起步[M].2版.北京:電子工業(yè)出版社，2010.

[2]王懷曉，劉建永，陸鶯，等.基于PDA的架設(shè)制式橋決策支持系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2011，31（1）：52－56.WANG Huai-xiao， LIU Jian-yong， LU Ying， et al.PDA-based decision support system for building bridges[J].Journal of Computer Applications，2011，31（1）：52－56.

[3]王珊，薩師煊.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論[M].4版.北京：高等教育出版社，2008.

[4]敖志剛.人工智能及專家系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[5]Ioannidis，Charalabos.Towards a strategy for control of suburban informal buildings through automatic change detection[J].Computes， Environment and Urban Systems，2009，33（1）：72－75.

[6]STALLINGS W.Simple network management protocol:Network and distributed systems management[M].Boston:Addison-Wesley，2000.