基于C/S 架構的裝備故障數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設計

劉 濤，蔡 杰

（中國船舶集團有限公司第七一三研究所，河南鄭州 450015）

0 引言

近些年，隨著我國海軍裝備建設的快速發(fā)展和科技的不斷進步，各型科技感強、功能強大的武器裝備相繼列裝使用。在裝備科技含量不斷增強、信息化和智能化水平不斷提升的同時，裝備的技術復雜程度也隨之增高。在當前的國內(nèi)外形勢下，裝備訓練和用裝的頻次不斷增大，訓練強度、演習強度和作戰(zhàn)強度大，對裝備的戰(zhàn)損率高[1]，再加上使用環(huán)境、操作人員等因素的影響，裝備難以避免的會出現(xiàn)故障問題，且故障問題出現(xiàn)的概率隨裝備的技術復雜程度增加而增加。如何快速解決裝備故障問題，保持裝備的戰(zhàn)備完好性，保障裝備的戰(zhàn)斗力是裝備使用中的關鍵問題。

目前，裝備的維修方式主要是廠家維修和戰(zhàn)士自修，廠家維修需要經(jīng)過申請、審批、人員到位、維修等環(huán)節(jié)，手續(xù)復雜，涉及的部門多，裝備維修周期長、維修效率低。戰(zhàn)士自修則存在對裝備故障機理不清，不了解裝備的結(jié)構，面對故障問題無從下手，同時也會帶來誤修損壞裝備的風險。此外，存在對裝備的常用、易損、易耗以及壽命件的備件準備不足的問題，在進行裝備的維修中常出現(xiàn)缺物少件的情況。如何發(fā)揮裝備的戰(zhàn)斗力，保障裝備的正常使用越來越重要?？傊?，在當前的裝備故障修理的條件下，影響故障維修效率，影響裝備的戰(zhàn)備完好性和戰(zhàn)斗力的形成。因此，鑒于當前的裝備使用背景下，開展針對艦載武器裝備的故障數(shù)據(jù)問題研究，基于VisualStudio2017 開發(fā)環(huán)境，使用C#編程語言進行程序編輯，采用ADO.NET 數(shù)據(jù)訪問技術和數(shù)據(jù)庫技術進行故障數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[2]，提升艦員對裝備故障問題的解決能力。

1 系統(tǒng)結(jié)構及相關技術

1.1 系統(tǒng)C/S 架構

C/S 架構即客戶端/服務器（Client/Server）模式，C/S 架構與B/S 架構（Brower/Server,瀏覽器/服務器）相比可以減少在網(wǎng)絡通信上的負擔，顯著降低系統(tǒng)的通信開銷，充分發(fā)揮客戶端和服務端的硬件設備資源[3]。利用C/S 架構具備有效分離應用程序和數(shù)據(jù)信息處理的優(yōu)點，可以保證服務器在根據(jù)輸入命令分析數(shù)據(jù)后向客戶端傳輸結(jié)果，因此可以最大化的使用客戶機和服務器資源，并達到信息資源共享利用的目的，實現(xiàn)保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全、高效。本故障管理系統(tǒng)主要涉及各型艦載武器裝備基礎數(shù)據(jù)信息以及服役信息等，以上信息屬于國家秘密信息，不能通過互聯(lián)網(wǎng)進行查詢，適合在安全系數(shù)更高的局域網(wǎng)中進行使用，因此選用C/S 架構進行開發(fā)。

1.2 數(shù)據(jù)庫技術

數(shù)據(jù)庫（Database）是按照數(shù)據(jù)結(jié)構來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫，進行數(shù)據(jù)結(jié)構的管理、分析和鏈接，具有數(shù)據(jù)的共享和集中控制，減少數(shù)據(jù)的冗余度，保持數(shù)據(jù)的獨立性、可維護性以及故障恢復等特點[4]。目前數(shù)據(jù)庫管理軟件主要有SQL Server、Access、Oracle、MySQL 等，其中，MySQL 以其開源性、體積小、速度快、高效性、便捷性等特點得到廣泛的應用。綜合以上特點，本文采用MySQL 進行數(shù)據(jù)管理。

1.3 三層架構設計

三層架構是一個分層式的軟件體系架構設計，通常意義上的三層架構就是將整個業(yè)務應用劃分為：表現(xiàn)層（UI）、業(yè)務邏輯層（BLL）、數(shù)據(jù)訪問層（DAL）。表現(xiàn)層（UI）用于進行用戶交互。數(shù)據(jù)訪問層（DAL）主要是存放對數(shù)據(jù)類的訪問，即對數(shù)據(jù)庫的增、刪、改、查等基本操作。業(yè)務邏輯層（BLL）是處理涉及業(yè)務邏輯，串聯(lián)用戶和數(shù)據(jù)。三層架構進行層次區(qū)分從而實現(xiàn)軟件架構“高內(nèi)聚，低耦合”的目標。因此，采用三層架構進行該故障數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設計。系統(tǒng)三層架構如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)三層架構

2 故障數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設計

2.1 功能模塊設計

艦載武器裝備故障數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是以艦載武器中各型裝備的基本信息、常見故障進行綜合數(shù)據(jù)記錄、分析和查詢?yōu)槌霭l(fā)點，通過對各型裝備的交付情況的數(shù)字化管理，解決裝備的溯源管理問題；通過裝備故障問題情況類比分析，解決裝備故障問題混雜問題，為裝備改進升級提供數(shù)據(jù)支撐；通過故障數(shù)據(jù)模糊查詢和精確查詢，為裝備使用方提供裝備故障排故指導，解決客戶在裝備使用時排查故障原因難、故障解決措施不當?shù)葐栴}，系統(tǒng)功能結(jié)構如圖2 所示。主要包括以下5 個功能模塊：

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構

2.1.1 登錄系統(tǒng)模塊

以用戶端的操作人員基礎信息為核心的登錄系統(tǒng)模塊，實現(xiàn)用戶的登錄和注冊功能，統(tǒng)一管理用戶人員，總體掌控系統(tǒng)內(nèi)相關裝備及數(shù)據(jù)信息的知悉范圍。

2.1.2 常見故障模塊

以艦載武器中各型裝備的基礎信息情況及故障歷史數(shù)據(jù)情況的查詢和修改為核心的常見故障模塊，實現(xiàn)對裝備信息和故障數(shù)據(jù)信息的分裝備專業(yè)、分故障類型的查詢、刪除和修改的功能。

2.1.3 故障錄入模塊以艦載武器裝備的基本信息以及故障基本信息的錄入為核心的故障錄入模塊，實現(xiàn)針對裝備基本信息的裝備信息庫錄入和裝備的故障情況詳細統(tǒng)計和錄入功能，同時為了提高系統(tǒng)的操作效率，實現(xiàn)對信息的模板化錄入的功能。

2.1.4 排故指南模塊

以艦載武器裝備的故障數(shù)據(jù)查詢?yōu)楹诵牡呐殴手改夏K，實現(xiàn)對裝備歷史故障數(shù)據(jù)的模糊查詢和精確查詢的功能，為裝備故障排除提供數(shù)據(jù)記錄參考。

2.1.5 故障匯總模塊

以艦載武器裝備的現(xiàn)役使用情況、故障數(shù)據(jù)匯總和類比為核心的故障匯總模塊，實現(xiàn)對各型裝備的交付情況以及服役區(qū)域進行總體把控和對裝備的故障類型和故障等級進行數(shù)字化管理的功能。

2.2 數(shù)據(jù)庫設計

對于該數(shù)據(jù)管理庫設計而言，采用應用廣泛的實體—聯(lián)系模型即E-R 模型（Entity Relationship Diagram），在需求分析階段及功能模塊設計階段進行數(shù)據(jù)類型分析，通過分類、聚集、概括等方法抽象出實體[5]，然后根據(jù)實體的屬性描述實體之間的聯(lián)系，并繪制E-R 圖。根據(jù)系統(tǒng)的主要功能模塊的具體要求，系統(tǒng)中的關鍵實體分別為裝備、故障和維修，并參考裝備故障管理中的關鍵因素和指標，為用戶提供便利、可靠的信息，便于用戶進行故障的分析和提供指導性建議。針對以上實體，提煉出相應的屬性，實體—聯(lián)系模型如圖3 所示，裝備見表1，故障數(shù)據(jù)見表2，維修數(shù)據(jù)見表3。

表3 維修數(shù)據(jù)表

圖3 E-R 圖

表1 裝備表

2.3 邏輯流程設計

系統(tǒng)的界面是該故障數(shù)據(jù)系統(tǒng)與用戶對話的直接窗口，為便于用戶進行系統(tǒng)的操作使用，所以該系統(tǒng)邏輯流程設計遵循簡潔、便捷、層次合理的原則。

以排故指南模塊為例，介紹邏輯流程設計及實現(xiàn)方法：

用戶點擊“排故指南”Button，窗口跳轉(zhuǎn)至相應界面，可根據(jù)當前需要解決的故障情況進行選擇，可根據(jù)所屬專業(yè)、所屬項目、故障現(xiàn)象、設備編號等查詢項進行模糊查詢或綜合精確查詢，根據(jù)用戶輸入查詢的結(jié)果顯示相關的故障數(shù)據(jù)，如用戶最為關心的故障原因、解決措施、備件情況等數(shù)據(jù)，為設備的排故工作提供經(jīng)驗指導。邏輯流程如圖4 所示。

圖4 邏輯流程

3 系統(tǒng)實現(xiàn)效果

經(jīng)進行系統(tǒng)的開發(fā)和實驗測試，詳細過程不再一一贅述，常見故障模塊如圖5 所示，故障錄入模塊如圖6 所示，排故指南模塊如圖7 所示，故障匯總模塊如圖8 所示，系統(tǒng)主要的4 個模塊的實現(xiàn)效果如圖5、圖6、圖7，和圖8 所示。

圖5 常見故障模塊

圖6 故障錄入模塊

圖7 排故指南模塊

圖8 故障匯總模塊

4 結(jié)束語

表2 故障數(shù)據(jù)表

以解決裝備故障問題為出發(fā)點，以裝備故障數(shù)據(jù)、裝備數(shù)據(jù)為具體研究對象，以提升艦載裝備的故障維修能力、保證裝備的戰(zhàn)備完好性為目標，利用數(shù)據(jù)庫技術、ADO.NET 數(shù)據(jù)訪問等技術，設計并實現(xiàn)了基于C/S 架構的艦載武器裝備故障數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在對訪問用戶進行身份認證和權限分配的前提下，保證了數(shù)據(jù)資源的安全性，并具備進行裝備的基礎信息查詢、故障數(shù)據(jù)增刪改查、故障數(shù)據(jù)數(shù)字化匯總并類比分析的功能。從資源利用方面，該系統(tǒng)利用C/S 架構實現(xiàn)了用戶端和服務器硬件資源的合理化分配，從功能應用方面，能對用戶的合理化排故及裝備數(shù)據(jù)綜合掌控提供指導性建議。