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)。修理過程實質(zhì)上是故障分析、判斷、定位及處理的過程。這個過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《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題,將諸如維修什么、維修多少、怎么維修、向誰維修和誰來維修等與維修相關(guān)的問題及信息可視化,解決艦船現(xiàn)場維修人員的維修信息[1]過于抽象,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)艦船裝備維修活動的事實和現(xiàn)象,包括經(jīng)過人們利用語言、文字、符號、圖紙加工整理出來有關(guān)維修活動的數(shù)據(jù)、公式、資料、指令等,它含有一定內(nèi)容的信號、代碼、文件、規(guī)章制度、理論和概念。簡述為有關(guān)艦船維修活動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)說明書、維修規(guī)程、技術(shù)條件、工藝、圖紙、技術(shù)通報以及各種維修技術(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、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個方面:

1)為制定維修決策和維修計劃提供可靠依據(jù)

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

2)監(jiān)控、預(yù)測艦船使用和維修的現(xiàn)狀

通過維修數(shù)據(jù)分析,實施有效的監(jiān)控、維修和對定時修理的適時安排,避免修理過剩和失修的出現(xiàn)。

3)利于提高維修管理水平

通過艦船維修數(shù)據(jù)的統(tǒng)計綜合分析,找出存在的問題,對癥下藥,及早對維修人員、編制、技能培訓(xùn)、設(shè)施適時調(diào)整和增添。

4)利于節(jié)約維修經(jīng)費

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,適時地安排修理計劃,適度地購置備件器材,避免資金的積壓和浪費。

5)利于提高艦船裝備研制質(zhì)量

通過艦船裝備維修信息反饋,提高艦船裝備研制、設(shè)計、建造的質(zhì)量,使其可靠性、維修性、可用性、測試性、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)誰化、規(guī)范化的軌道。

及時提供準(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,對信息進(jìn)行收集、分析,傳輸、積累艦船裝備維修經(jīng)驗,開展維修理論研究,改進(jìn)艦船裝備維修技術(shù),實施科學(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的東西可以直觀的顯示出來,從而更加易于對表述對象進(jìn)行總體把握和控制,其基本思想是用圖形和圖像來表示數(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。實現(xiàn)維修信息的可視化可以通過信息管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和圖形界面等方法與手段(見圖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)、過程、元素等,達(dá)到信息管理更加有效、合理、直觀的目的,實現(xiàn)信息的可視化。

2)在信息表現(xiàn)方法上,可以通過圖表、圖形、曲線的方法來表示信息,使信息可讀性增強,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)具有專用的計算機系統(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圖形和圖像的方式來實現(xiàn)。下面介紹圖形和圖像實現(xiàn)可視化的幾個關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 編譯技術(shù)

編譯技術(shù)是一個十分復(fù)雜的信息加工過程,編譯過程是實現(xiàn)1種語言的翻譯。編譯原理應(yīng)用于編譯器上,可以將高級語言編寫的源程序翻譯為等價的目標(biāo)程序。除此之外,計算機應(yīng)用程序中經(jīng)常遇到的一個任務(wù)就是命令解釋程序和界面程序的開發(fā),這比編譯器要小,但使用的卻是相同的技術(shù)。編譯過程大致可以分為詞法分析、語法分析、語義分析、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)計模式

20世紀(jì),MVC(Model2View2Controller)模式在Small-talk-80的GU I設(shè)計中被提出。MVC模式把數(shù)據(jù)處理、程序輸入輸出控制以及數(shù)據(jù)表示分離開來,并且描述了不同部分的對象之間的通信方式,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個部分,分別對應(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_發(fā)從需求分析直到實現(xiàn)測試的全過程描述和建模語言,現(xiàn)在已被工業(yè)界和學(xué)術(shù)界廣泛承認(rèn)并使用。UML通過建立各種類、類之間的關(guān)聯(lián)等模型元素來組建整個模型,利用類圖、時序圖、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,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)程維修過程對遠(yuǎn)程保障平臺[4]中幾個關(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,對裝備的狀態(tài)信息進(jìn)行可視化處理,通過通信設(shè)備傳到陸上的中心數(shù)據(jù)庫,供有關(guān)人員對裝備進(jìn)行監(jiān)視。

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

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

②若經(jīng)過基本判斷發(fā)現(xiàn)難以自行修復(fù),則通過遠(yuǎn)程保障[5]系統(tǒng)向岸基發(fā)出診斷請求,同時將經(jīng)過可視化后的初步分析數(shù)據(jù)上傳。岸基專家系統(tǒng)通過調(diào)用信息管理系統(tǒng)中的故障診斷模型和專家意見相融合來進(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象,實施修理。

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

可視化在遠(yuǎn)程艦船裝備維修中已得到良好的應(yīng)用,美軍在最近的幾場局部戰(zhàn)爭中的初步應(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,在未來的戰(zhàn)爭中會起到重要的作用。但是可視化在提高戰(zhàn)斗力和維修力的同時也對艦船裝備的發(fā)展提出了更高的要求,要求艦艇裝備自動化程度更高,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)[6]更好可視化才會有用武之地,發(fā)揮最大的軍事經(jīng)濟(jì)效益。

[1]朱曉軍,陳公昌,等.艦船虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)開發(fā)初探[J].中國修船,2004,(3):40-41.ZHU Xiao-jun,et al.Research on the VR juggler-based virtual reality system of warship maintenance[J].China Shiprepair,2004,(3):40-41.

[2]鮑承昌.重視艦船維修信息工作[J].中國修船,1994,(4):1-2.BAO Cheng-chang.Attachi mpor tance to warship maintenanceInformation[J].China Shiprepair,1994,(4):1-2.

[3]朱曉軍,陳公昌.艦船裝備維修保障可視化的構(gòu)想[J].中國修船,2002,(5):39-40.ZHU Xiao-jun,CHEN Gong-chang.Concept for“visualization”of maintenance guarantee of warship equipment[J].China Shiprepair,2002,(5):39-40.

[4]劉永亮,張衛(wèi)紅.艦船遠(yuǎn)程維修支援系統(tǒng)視訊平臺研究[J].艦船電子工程,2007,27(2):70-72.LIU Yong-liang,ZHANG Wei-hong.Study on the video information platform for the long-distance warship maintainability support system [J].Ship Electronic Engineering,2007,27(2):70-72.

[5]張輝.我國艦船綜合保障研究綜述[J].艦船科學(xué)技術(shù),2010,32(9):128-132,139.ZHANG Hui.Review of research on ship integrated logisticssupport[J].Ship Science and Technology,2010,32(9):128-132,139.

[6]車力軍,沈韜.視訊通信技術(shù)的發(fā)展趨勢與應(yīng)用對策[J].現(xiàn)代電信科技,2004,(11):21-22,26.CHE Li-jun,et al. The rend andApplication of countermeasures for smallest communications[J].Modern Science＆Technology of Telecommunications,2004,(11):21-22,26.