艦船裝備維修信息可視化及應用

武登科,何江青

(1.海軍大連艦艇學院,遼寧 大連 116018;2.海軍裝備部艦船技術保障部,北京 100841)

0 引 言

隨著裝備技術的發展,裝備的現代化和復雜化程度不斷增加,故障修理的難度也相應加大,裝備維修保障遇到了許多新的挑戰。修理過程實質上是故障分析、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年聯合作戰構想》中提出了聚集維修的思想,其關鍵內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的問題及信息可視化,解決艦船現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狀。

艦船裝備維修信息采用可視化技術,利于網絡傳輸,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艦船裝備維修活動的事實和現象,包括經過人們利用語言、文字、符號、圖紙加工整理出來有關維修活動的數據、公式、資料、指令等,它含有一定內容的信號、代碼、文件、規章制度、理論和概念。簡述為有關艦船維修活動特征及其變化的表達和陳述。

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信息和維修管理信息兩大類。維修技術信息含技術說明書、維修規程、技術條件、工藝、圖紙、技術通報以及各種維修技術數據等;維修管理信息含艦船基本技術數據、艦船出航技術狀況、故障檢測、維修信息、維修人員技術力量、設備設施、器材配件保證、修理價格、質量和消耗等。

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

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只有掌握上級的指令和維修有關信息,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,憑想當然去擬制修理計劃,必定失敗。

2)監控、預測艦船使用和維修的現狀

通過維修數據分析,實施有效的監控、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。

3)利于提高維修管理水平

通過艦船維修數據的統計綜合分析,找出存在的問題,對癥下藥,及早對維修人員、編制、技能培訓、設施適時調整和增添。

4)利于節約維修經費

根據獲得的故障率資料,制定恰當的修理標淮,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量

通過艦船裝備維修信息反饋,提高艦船裝備研制、設計、建造的質量,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依據

運用故障、損耗、腐蝕、使用等信息數據資料,選定合適的維修方式和方法,編擬制定出各種條令、條例和規章制度,使維修走上標誰化、規范化的軌道。

及時提供準確、可靠、完整、適用的艦船裝備維修信息,并使這些信息可視化,對信息進行收集、分析,傳輸、積累艦船裝備維修經驗,開展維修理論研究,改進艦船裝備維修技術,實施科學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行總體把握和控制,其基本思想是用圖形和圖像來表示數據。艦船裝備維修信息可視化的基本目標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,進行正確的維修保障決策,掌握維修保障的進行情況和結果。實現維修信息的可視化可以通過信息管理系統、網絡、數據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,使維修人員可以全局掌握維修保障中的各狀態、過程、元素等,達到信息管理更加有效、合理、直觀的目的,實現信息的可視化。

2)在信息表現方法上,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(數據)獲得能力;2)具有專用的計算機系統、網絡系統和安全的數據傳輸設備;3)完成維修信息可視化的專家及工作人員。

3 可視化關鍵技術

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。下面介紹圖形和圖像實現可視化的幾個關鍵技術。

3.1 編譯技術

編譯技術是一個十分復雜的信息加工過程,編譯過程是實現1種語言的翻譯。編譯原理應用于編譯器上,可以將高級語言編寫的源程序翻譯為等價的目標程序。除此之外,計算機應用程序中經常遇到的一個任務就是命令解釋程序和界面程序的開發,這比編譯器要小,但使用的卻是相同的技術。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、代碼優化、目標代碼生成等步驟。

3.2 MVC設計模式

20世紀,MVC(Model2View2Controller)模式在Small-talk-80的GU I設計中被提出。MVC模式把數據處理、程序輸入輸出控制以及數據表示分離開來,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據模型和方法中,使程序結構變得清晰而靈活。MVC模式包括模型、視圖和控制器3個部分,分別對應于內部數據、數據表示和輸入輸出控制部分。

3.3 UML建模

UML是一種面向對象的、描述軟件開發從需求分析直到實現測試的全過程描述和建模語言,現在已被工業界和學術界廣泛承認并使用。UML通過建立各種類、類之間的關聯等模型元素來組建整個模型,利用類圖、時序圖、用例圖、協作圖和狀態圖等各種圖形,把這些模型元素及其關系可視化,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準建模語言。

4 可視化在遠程保障艦船裝備維修的應用

可視化的應用范圍很廣,這里我們主要研究可視化在遠程保障艦船裝備維修中的應用。艦船在海上執行任務時,需要清晰、易于理解的遠程維修信息,這樣艦上人員才能更好地完成維修工作。這里結合遠程維修過程對遠程保障平臺[4]中幾個關鍵環節的信息進行可視化,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,只給出應用流程結果,如圖2所示。

1)當艦艇設備正常使用時,對裝備的狀態信息進行可視化處理,通過通信設備傳到陸上的中心數據庫,供有關人員對裝備進行監視。

2)當艦艇的監測系統或艦上的技術人員發現故障時

①艦上的初級診斷系統和艦上的技術人員進行診斷,如果可以解決,則在對上傳數據和上報事故進行可視化處理的情況下,進行維修;

②若經過基本判斷發現難以自行修復,則通過遠程保障[5]系統向岸基發出診斷請求,同時將經過可視化后的初步分析數據上傳。岸基專家系統通過調用信息管理系統中的故障診斷模型和專家意見相融合來進行診斷,并將診斷結論和維修信息可視化的傳給保障對象,實施修理。

圖2 艦船裝備遠程維修信息的可視化Fig.2 Remote maintenance information visualization of naval warship equipment

5 結 語

可視化在遠程艦船裝備維修中已得到良好的應用,美軍在最近的幾場局部戰爭中的初步應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,在未來的戰爭中會起到重要的作用。但是可視化在提高戰斗力和維修力的同時也對艦船裝備的發展提出了更高的要求,要求艦艇裝備自動化程度更高,數據通信網絡[6]更好可視化才會有用武之地,發揮最大的軍事經濟效益。

[1]朱曉軍,陳公昌,等.艦船虛擬維修訓練系統開發初探[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,張衛紅.艦船遠程維修支援系統視訊平臺研究[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].艦船科學技術,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.

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