導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

，，

(北京機電工程研究所，北京 100074)

0 引言

隨著部隊裝備保障向精確化保障、聯(lián)合保障模式的不斷轉(zhuǎn)變，提高導(dǎo)彈裝備在技術(shù)陣地準(zhǔn)備、基地維修等作業(yè)保障效率是信息化戰(zhàn)爭條件下需要努力的方向。裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)是裝備維修保障信息化建設(shè)的重要組成部分，良好的系統(tǒng)設(shè)計與充分應(yīng)用是提高裝備保障能力和戰(zhàn)斗力的重要保障。美軍重視導(dǎo)彈裝備維修信息系統(tǒng)的建設(shè)并一直處于領(lǐng)先地位[1]，其導(dǎo)彈維修保障信息化建設(shè)經(jīng)歷了由分散的信息系統(tǒng)到裝備平臺的延伸，且信息系統(tǒng)為適應(yīng)全球作戰(zhàn)保障、聚焦保障等不同保障模式而不斷升級演變，已形成基于狀態(tài)基維修、嵌入式健康管理等主動、預(yù)測性裝備保障能力。

目前，國內(nèi)導(dǎo)彈裝備維修保障信息化的發(fā)展相對較滯后[2]，主要體現(xiàn)在以下三個方面：一是部隊現(xiàn)有的信息系統(tǒng)側(cè)重于物資管理、人員管控等組織指揮層面的功能，對于導(dǎo)彈裝備維修保障等復(fù)雜工作流程的組織實施，裝備性能的監(jiān)控及管理調(diào)度功能的實現(xiàn)等，相關(guān)研究成果較少，無法從根本上提高導(dǎo)彈維修保障等復(fù)雜工作流程的工作效率，制約了導(dǎo)彈維修保障信息化的發(fā)展。二是部隊現(xiàn)有的信息系統(tǒng)關(guān)鍵軟硬件、核心信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、信息化應(yīng)用系統(tǒng)基本采用國外商用軟硬件環(huán)境開發(fā)及運行，自主可控程度低，不符合我軍信息化建設(shè)自主可控安全發(fā)展戰(zhàn)略。三是是維修信息系統(tǒng)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范貫徹不充分，缺乏柔性的維修保障信息系統(tǒng)包容框架，導(dǎo)致信息系統(tǒng)集成能力弱，保障工作中“信息沉睡”和“信息孤島”現(xiàn)象嚴(yán)重，信息共享匱乏，數(shù)據(jù)得不到有效的利用，無法向部隊管理及決策部門提供及時、全面、準(zhǔn)確的導(dǎo)彈維修保障信息及決策支持。

本文針對導(dǎo)彈裝備維修保障信息化的發(fā)展現(xiàn)狀及建設(shè)過程中存在的問題，提出了基于全軍武器裝備業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范研制維修作業(yè)信息系統(tǒng)，硬件設(shè)備選型全部國產(chǎn)化，軟件研發(fā)采用部隊現(xiàn)有國產(chǎn)化開發(fā)框架，將維修業(yè)務(wù)、維修過程中的信息要素高度集成，不僅提高產(chǎn)品自主可控能力，同時實現(xiàn)了維修作業(yè)的信息化、可視化，提高了導(dǎo)彈裝備修理深度。

1 系統(tǒng)建設(shè)意義及原則

導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)的建設(shè)是通過裝備保障信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，綜合運行導(dǎo)彈裝備維修保障信息，將導(dǎo)彈裝備及維修保障連成一個整體，并不斷嵌入信息設(shè)備，使導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息化、一體化，確保從導(dǎo)彈裝備的信息采集、勘驗測試、故障診斷、維修方案制定與評估、備件請求、故障修理等一系列活動在統(tǒng)一信息化系統(tǒng)框架下有序高效進(jìn)行，加快導(dǎo)彈裝備的維修效率；同時，維修作業(yè)信息系統(tǒng)的流水線自動化工作能力能夠使工業(yè)部門及部隊維修保障機構(gòu)在裝備維修保障過程中維修狀態(tài)可跟蹤、維修質(zhì)量可監(jiān)控、維修信息可追溯等，且有利于單位綜合效益的提升。

導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)應(yīng)與導(dǎo)彈的實際需求和具體情況相結(jié)合，梳理清晰導(dǎo)彈裝備維修保障信息化管理內(nèi)容、業(yè)務(wù)活動，改善在信息系統(tǒng)建設(shè)過程中與實際需求脫節(jié)的現(xiàn)狀，提高維修作業(yè)信息系統(tǒng)的實用性；優(yōu)化維修保障流程，以信息管理、信息流動為紐帶，以關(guān)鍵技術(shù)為支撐，充分挖掘信息價值并應(yīng)用于維修保障支持，解決保障資源優(yōu)化、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷與預(yù)測、最優(yōu)維修方案推薦等實際需求；統(tǒng)籌考慮多軍兵種、多單位聯(lián)合保障的需求，充分應(yīng)用體系化、框架化、集合化、新型化的信息技術(shù)、保障模式、服務(wù)平臺等，形成一體化維修保障信息化體系及服務(wù)環(huán)境，增強互聯(lián)互通的能力，提高維修保障效率。

2 維修作業(yè)信息系統(tǒng)設(shè)計

導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)的設(shè)計采用面向服務(wù)的SOA架構(gòu)的思想方法，系統(tǒng)以“通用化”設(shè)計原則和頂層模塊化設(shè)計的思想組織應(yīng)用系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)符合信息技術(shù)的發(fā)展趨勢并適應(yīng)應(yīng)用功能擴展與動態(tài)升級的需要。將系統(tǒng)抽象為平臺載體，通過合理劃分系統(tǒng)功能模塊，將系統(tǒng)功能模塊以組件形式開發(fā)并按需部署于業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，增強系統(tǒng)功能的應(yīng)用獨立性。維修信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)堅持總體籌劃的原則，基于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建立科學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)模型，提高數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化管理與應(yīng)用能力。

2.1 系統(tǒng)硬件功能設(shè)計

導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)硬件部分是不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)運行、數(shù)據(jù)存儲等安全性、穩(wěn)定性，因此服務(wù)器、存儲設(shè)備、存儲交換機之間采用雙冗余熱備份的方式，確保服務(wù)器、存儲設(shè)備、存儲交換機之間任一個設(shè)備或一組設(shè)備出現(xiàn)故障，不影響系統(tǒng)的正常運行，提高系統(tǒng)的可靠性及實用性。硬件系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1 硬件系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.2 系統(tǒng)軟件模塊設(shè)計

綜合考慮部隊用戶對導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)的需求[3]、導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展意義，導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)應(yīng)具備統(tǒng)一用戶管理、數(shù)據(jù)采集存儲、維修流程管理、技術(shù)資料管理、庫存信息管理、培訓(xùn)考核管理、綜合信息展示、現(xiàn)場調(diào)度及遠(yuǎn)程操控功能等。系統(tǒng)主要圍繞這些功能開發(fā)相應(yīng)的軟件模塊，其軟件模塊及結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。

圖2 維修作業(yè)信息系統(tǒng)軟件功能模塊結(jié)構(gòu)

其中，導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)的核心功能是數(shù)據(jù)采集與存儲管理子系統(tǒng)和維修作業(yè)流程管理子系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集與存儲管理子系統(tǒng)能夠?qū)h(huán)境數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)等不同來源不同格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等處理統(tǒng)一后匯聚到數(shù)據(jù)庫存儲，為裝備性能、效能等分析提供強有力的數(shù)據(jù)積累；維修作業(yè)流程管理子系統(tǒng)通過維修任務(wù)分解、任務(wù)下發(fā)、任務(wù)接受、任務(wù)辦理、記錄操作、任務(wù)審批、維修檔案管理等功能把導(dǎo)彈修理流程及修理過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，維修流程管理覆蓋導(dǎo)彈從故障現(xiàn)象發(fā)生到維修完成所發(fā)生的一系列管理活動。用戶與組織機構(gòu)管理子系統(tǒng)是導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)性功能，是為實現(xiàn)人員及組織機構(gòu)綜合管理、用戶權(quán)限管理、密鑰管理等。

其它子系統(tǒng)是導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)的輔助功能，技術(shù)資料管理子系統(tǒng)用于實現(xiàn)導(dǎo)彈裝備各類電子或?qū)嵨锛夹g(shù)資料的全壽命周期管理，包括資料錄入、借閱、下載/在線閱讀、銷毀等管理活動；培訓(xùn)考核管理子系統(tǒng)通過部隊人員的在線學(xué)習(xí)、考核評估等提升對導(dǎo)彈裝備使用、維護(hù)維修技能，提升日常理論培訓(xùn)效果，解決以往工業(yè)部門組織造成的培訓(xùn)次數(shù)少，培訓(xùn)時間、培訓(xùn)人員受限的問題；庫存信息管理子系統(tǒng)通過設(shè)備唯一編碼實現(xiàn)設(shè)備、備品備件、器材等的日常庫存信息管理；維修綜合信息展示子系統(tǒng)功能是把維修過程中的核心流程、關(guān)鍵數(shù)據(jù)、操作場景等信息直觀、動態(tài)的展在指揮中心大屏幕上供顯示與輔助決策；區(qū)域定位管理子系統(tǒng)通過RFID技術(shù)實現(xiàn)，設(shè)備通過遠(yuǎn)距離、非接觸式采集電子標(biāo)簽的信息，實現(xiàn)人員及設(shè)備在移動狀態(tài)下的自動識別，從而實現(xiàn)目標(biāo)的定位管理；遠(yuǎn)程支援管理子系統(tǒng)借助視頻監(jiān)控、數(shù)字對接系統(tǒng)等，通過指令控制或遠(yuǎn)程操作實現(xiàn)導(dǎo)彈測試、設(shè)備維護(hù)，提高作業(yè)數(shù)字化水平和自動化水平，使任務(wù)指揮及時合理、設(shè)備操作便捷，提高工作效率。

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

維修數(shù)據(jù)庫用于存儲和管理維修作業(yè)活動過程中產(chǎn)生或作為維修活動輸入的數(shù)據(jù)，維修決策模型等維修知識，上述軟件子系統(tǒng)功能模塊所包含的維修數(shù)據(jù)信息主要有人員基本信息、維修對象基本信息、維修工單信息、庫存信息、技術(shù)資料信息等；本設(shè)計針對維修作業(yè)信息系統(tǒng)整體功能需求，分析數(shù)據(jù)屬性并按照實體聯(lián)系模型(ER模型)建模流程[4]，分別對各軟件子系統(tǒng)功能模塊進(jìn)行ER模型設(shè)計，最后進(jìn)行ER模型系統(tǒng)級整合，根據(jù)ER模型，確定維修數(shù)據(jù)基本信息、基本元素及數(shù)據(jù)模型等，并應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫表格的設(shè)計與構(gòu)建。系統(tǒng)局部ER模型如圖3所示。

圖3 維修作業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫ER模型局部示意圖

3 維修作業(yè)信息系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)是部隊裝備保障業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的重要組成部分，本系統(tǒng)研發(fā)依托全軍武器裝備業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)開發(fā)、運行共性支撐(支持)環(huán)境，系統(tǒng)建設(shè)遵循全軍武器裝備業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)建設(shè)的原則、標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)規(guī)范等，以保障系統(tǒng)后續(xù)能夠接入全軍武器裝備業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)及與其它保障業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的可集成性，同時也大大提高了系統(tǒng)安全性能和自主可控能力。本文采用的系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。

圖4 維修作業(yè)信息系統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)框圖

系統(tǒng)在遵循武器裝備業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系及安全防護(hù)措施的前提下，采用四層架構(gòu)實現(xiàn)，包括基礎(chǔ)支撐層，設(shè)備接入層、服務(wù)層和應(yīng)用層。其中，基礎(chǔ)支撐層包含硬件平臺與軟件平臺，是系統(tǒng)開發(fā)和運行的基礎(chǔ)環(huán)境，如采用國產(chǎn)操作系統(tǒng)(KylinOS)、航天神州通用數(shù)據(jù)庫(OSCAR)等實現(xiàn)國產(chǎn)化的軟件運行環(huán)境；接入層是將終端設(shè)備或其他系統(tǒng)功能所應(yīng)用到的分立設(shè)備接入到系統(tǒng)中去，如USBKEY密鑰、RFID標(biāo)簽、環(huán)境監(jiān)測模塊等，以滿足系統(tǒng)登錄安全、設(shè)備管理、環(huán)境數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)功能；服務(wù)層通過通用管理配置或服務(wù)程序管理實現(xiàn)系統(tǒng)的多元化服務(wù)組件的集成，如部署流程通用配置服務(wù)、數(shù)據(jù)采集服務(wù)等，以滿足不同導(dǎo)彈型號的數(shù)據(jù)流程管理、環(huán)境數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)的搜集等功能，應(yīng)用層是提供給用戶直接應(yīng)用的系統(tǒng)功能。

3.2 人機交互

導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)基于海軍某信息工程Studio平臺開發(fā)，具有統(tǒng)一的前端界面框架，是一款優(yōu)秀的可視化開發(fā)環(huán)境和高效編譯器，通過WEB設(shè)計，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的錄入、查詢與統(tǒng)計分析等功能，能夠?qū)⒕S修流程、維修數(shù)據(jù)、測試現(xiàn)場、任務(wù)分析等直觀的展示在用戶面前，軟件界面展示效果如圖5所示。同時基于此前端界面框架將復(fù)雜的維修工單工序EXCEL表格設(shè)計為用戶一目了然的通用工單，用戶僅需對工單模板進(jìn)行配置即可方便快捷的實現(xiàn)WEB端應(yīng)用；工單在設(shè)計過程中集成了攝像接口及RFID接口模塊，操作人員在完成工單中不同工序、工步的操作任務(wù)后，通過專用手持終端的刷卡裝置和攝像裝置簽名并留下電子照片信息，便于維修過程的證據(jù)記錄，提高維修過程質(zhì)量和信息可追溯真實性；管理人員也可以通過刷卡審批申請信息等，簡化了審批流程，大大提高了人機交互能力。

圖5 維修作業(yè)信息系統(tǒng)交互界面

3.3 系統(tǒng)部署

導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)實現(xiàn)、且采用JAVA語言編程，能夠很好的實現(xiàn)系統(tǒng)跨平臺部署，因此能夠滿足不同層級維修保障部門之間的系統(tǒng)部署及應(yīng)用；通過系統(tǒng)在機關(guān)維修保障部門及不同基層維修保障部門的部署使用[5]，能夠充分分解維修任務(wù)，調(diào)動保障資源，協(xié)同完成導(dǎo)彈裝備的維修保障任務(wù),提高武器裝備系統(tǒng)戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性,并盡可能降低對維修保障資源的要求,減少全壽命周期費用，為促進(jìn)軍地一體化維修保障提供基礎(chǔ)建設(shè)手段。系統(tǒng)部署模式及各基層維修部門分布如圖6所示。

圖6 維修作業(yè)信息系統(tǒng)系統(tǒng)部署模式圖

系統(tǒng)部署采用“一個中心，N個節(jié)點”的部署模式，將信息(數(shù)據(jù))中心部署在裝備維修保障機關(guān)單位，裝備使用部門、部隊修理廠等其他保障部門按承擔(dān)的職能需求及權(quán)限模塊功能分級部署，基于裝備保障網(wǎng)連接各級之間數(shù)據(jù)請求及響應(yīng)；系統(tǒng)同樣支持離線使用方式，在無網(wǎng)絡(luò)情況下，各個層級均具有本地數(shù)據(jù)存儲功能，最終將數(shù)據(jù)匯聚至信息中心。反過來，信息中心利用搜集的維修數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)挖掘等，尋求裝備的維修保障過程中的任務(wù)、耗材等規(guī)律，應(yīng)用于裝備性能評估、狀態(tài)監(jiān)控、資源優(yōu)化等，更好的指導(dǎo)維修保障工作。

4 系統(tǒng)應(yīng)用模式

由系統(tǒng)部署模式可知，導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)中的各類功能應(yīng)用和服務(wù)為面向信息中心部署，面向所有用戶提供網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)，子系統(tǒng)模塊以功能組件的形式集成至業(yè)務(wù)系統(tǒng)。各子系統(tǒng)用戶信息由用戶與組織機構(gòu)管理子系統(tǒng)統(tǒng)一提供。維修作業(yè)時用戶使用所在維修流程管理子系統(tǒng)實現(xiàn)本級維修節(jié)點任務(wù)的操作與記錄，使用庫存管理子系統(tǒng)實現(xiàn)全網(wǎng)的備品備件、耗材等的請求使用；使用培訓(xùn)考核子系統(tǒng)、技術(shù)資料管理子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集管理子系統(tǒng)功能實現(xiàn)技術(shù)與數(shù)據(jù)共享等服務(wù)。部署于各個中心的服務(wù)將自動基于用戶與組織機構(gòu)提供的請求信息實現(xiàn)跨信息中心、面向用戶的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)作服務(wù)。系統(tǒng)使用模式如圖7所示。

5 結(jié)論

綜上所述，導(dǎo)彈裝備維修作業(yè)信息系統(tǒng)能夠滿足導(dǎo)彈裝備

圖7 系統(tǒng)典型使用模式圖

日常維修保障功能，并且符合導(dǎo)彈裝備維修保障信息化的發(fā)展趨勢，但系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)的挖掘再應(yīng)用仍存在短板，因此還需要認(rèn)真分析裝備修理過程，總結(jié)裝備修理經(jīng)驗，科學(xué)合理的利用先進(jìn)維修技術(shù)，豐富維修手段，提高維修的時效性與準(zhǔn)確性；同時基于此系統(tǒng)著重研究維修模型庫與知識庫的建立，增加數(shù)據(jù)更深層次的服務(wù)能力，為武器裝備平時保障做好決策性服務(wù)，儲備技能，提高武器裝備戰(zhàn)時保障的反應(yīng)速度和機動性，不斷促進(jìn)武器裝備維修保障信息化發(fā)展的迭代、優(yōu)化，提升武器裝備維修保障能力。

[1] 栗 琳,朱 斌,陳 龍,等.裝備維修保障動態(tài)[Z].北京：中國國防科技信息中心,2016.

[2] 舒正平,李 淵,陳 樂,等.裝備維修保障管理信息系統(tǒng)建設(shè)研究[J].裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2011,22(2):5-8.

[3] 王海燕,陳朋,石鑫.裝備維修保障計劃評估信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2013,(3):100-104.

[4] 張昌宏,胡 衛(wèi),黃 魏,等.基于ER模型的裝備訓(xùn)練考核系統(tǒng)建模[J].火力與指揮控制,2009,34(7):123-125.

[5] 金 華,郭 徽,朱茂林,等.武器裝備軍地一體化維修保障體系探討[J].裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2010,21(5):6-8.