基于.NET技術的飛機維修業務信息管理系統研究

馬小尉，周來水，程 新，衛 煒

(1.南京航空航天大學機電學院，江蘇 南京，210016；2.中航工業哈爾濱飛機工業集團有限責任公司，黑龍江 哈爾濱，150066)

飛機維修是指為使飛機產品保持、恢復和改善規定的技術狀態所進行的全部活動，包括維修思想、維修體制、維修類型、維修方式和維修控制等，它是一個多層次、多環節、多專業的保障系統[1]。信息科學的發展給航空企業的產品服務提出了新的要求，因而飛機維修業務在產品服務中的重要性越來越受到企業的重視。目前，國際上著名的航空制造公司經過幾十年的發展，已建立了完善的維修業務支援體系，如波音公司的MyBoeingFleet.com服務平臺、空中客車在線服務(AOLS)系統、巴西航空工業公司的客戶綜合信息系統(CIS)等，利用這些系統，均能跟蹤飛機的技術和備件狀況，及時獲取客戶需求信息，使飛機維修服務的進一步改進有了充分的依據[2]。與國外制造商相比,我國航空制造企業飛機維修信息化水平還較低，其產業信息化進程由于受制于某些傳統觀念，只側重于以提高某個環節效率為目的的單項技術應用，在全面提升企業運作效率為目的的信息技術綜合應用方面，與國際先進行業的差距較大。但我國一些有實力的大型航空企業在學習國外先進航空維修信息化建設實踐經驗的基礎上，根據自身情況對航空維修管理信息化建設進行探索，開發了如中國國際航空公司的可靠性信息管理系統、東方航空股份有限公司的基于Web的民機維修信息管理系統等，為實現飛機維修業信息化奠定了基礎。然而隨著計算機技術應用的不斷深入、航空企業飛機業務流程的改進，其應用局限性越來越大而越來越不適應航空企業發展的需求[3]。

通過對某航空企業飛機維修業務部門的調研與分析發現，該航空企業現階段亟需解決的問題主要是規范飛機維修流程，以實現飛機維修流程管理信息化。該維修業務部門現有幾個小型單機業務系統，整體信息化管理能力有限，對于飛機維修過程中產生的大量數據信息，很多科室依然采用紙質傳達、手動管理等傳統方式，不僅耗費大量人力、物力，而且還難以做到完善和準確，以致對一些故障信息的統計分析處理變得越來越困難。隨著該部門維修業務規模的不斷擴大，各種業務處理不及時、信息統計失誤等問題時有發生，而現有的業務處理流程往往存在經驗化、隨意化和無跟蹤記錄等問題。為此，本文結合該部門的飛機維修業務管理現狀，采用B/S方法開發出一套基于.NET技術的飛機維修業務信息管理系統，以期為實現航空企業飛機維修業務流程管理提供信息基礎和技術支撐。

1 系統的結構設計

1.1 系統的體系架構

本系統設計與開發在.NET平臺上進行，并采用界面表現層、業務邏輯層和數據訪問層的架構方式，以有效提高代碼的可讀性和功能的擴展性。該架構是一種典型的界面-中間層-數據庫的三層結構架構，也是目前應用較為廣泛的B/S方法。本系統利用.NET的嵌入式特性控制用戶前臺界面作為系統前臺界面表現層，使用C#語言封裝具體復雜的業務邏輯操作作為中間層，起到連接前臺界面層和后臺數據訪問層的作用，后臺數據庫作為數據存儲層。具體來講，.NET技術負責前臺界面實現，C#語言執行前臺界面與數據庫連接，實現前臺頁面與數據庫數據交互，其中SQL SERVER作為后臺數據庫使用。三層結構的架構使系統業務邏輯和數據庫的基礎操作與用戶應用界面分開，從而使業務邏輯程序員更專注于后臺程序的開發，而界面設計者則主要專注前臺界面的開發，在一定程度上明確了系統開發的分工。本系統開發的體系架構示意圖如圖1所示。

圖1 系統的體系架構示意圖Fig.1 Schematic diagram of the system architecture

1.2 系統的結構開發

本系統采用B/S方法，即瀏覽器和服務器結構開發，它是隨著Internet技術興起而對C/S結構的一種變化或者改進的結構。在這種結構下，用戶工作界面通過WWW瀏覽器來實現，極少部分事務邏輯在前端實現，主要事務邏輯在服務器端實現，形成三層結構[4]。它將業務邏輯從原來的客戶端剝離出來，交給應用服務器，而前端的客戶機則集中處理業務的表示邏輯，如界面設計、數據收集等，這樣就大大簡化客戶端電腦載荷，減輕系統維護與升級的成本和工作量，從而降低了用戶的總體成本。本系統采用此結構進行開發，主要有以下幾個方面的考慮：

(1)部署方便、應用性好。飛機維修業務信息管理系統的使用者遍布部門各業務科室，人員數量較多且不集中，在B/S結構下，系統所有的用戶無需專門安裝軟件，只需利用計算機Web瀏覽器便可在任何地方訪問系統，相對于集中安裝、升級客戶端等，該結構顯然更加方便、快捷。

(2)數據安全性、一致性好。飛機維修業務種類繁多，使用過程中產生的信息數據量相當大，該結構形式下，系統所有數據都保存在安全級別較高的企業服務器中，使用者在本機客戶端不作任何儲存和備份，同時無需做任何數據同步工作。

(3)升級和維護簡單。對該結構而言，開發、維護等工作放在企業服務器端，當需要對系統進行升級時，只需更新服務器端即可，不需對每臺用戶終端進行調整，大大減輕了用戶系統維護和升級等相關工作量。

2 系統的功能構成

本系統包含信息資源管理和工作流管理兩大模塊，其中信息資源管理模塊對實現維修體系中各項基礎公共數據進行管理；工作流管理模塊對實現維修管理中各項業務流程進行標準化管理。信息資源管理模塊同時為工作流管理模塊提供基礎信息，其準確性將直接影響到相關流程的控制和管理。本系統的功能結構示意圖如圖2所示。

圖2 系統整體功能結構示意圖

Fig.2Schematicdiagramofthesystemfunctionalstructure

2.1 信息資源管理模塊

本系統建立把復雜的數據檢索和計算、文字資料傳送處理以及與飛機維修業務緊密聯系的產品信息、人員信息、基本構型信息管理交給計算機來完成，以實現信息共享交流，有效地提高資源管理的效率。本系統信息資源管理模塊描述如下：

(1)人力資源管理。該模塊實現對飛機維修業務部門人員詳細的個人基本信息、家庭情況、工作履歷、外訓經歷、組織管理、績效考核、獎懲情況和離退休狀態等基礎信息資源的管理，以滿足用戶高效快速的檢索需求，并能自動導出生成相關表單和信息檔案。系統管理員可以給角色賦予相關子權限，從而實現對人員的增刪、編輯、權限賦予和指定機型負責人等功能，其他模塊中所需要的全部人員均可從該處關聯的信息中獲取。

(2)飛機交付動態。即已交付和未交付飛機動態和單機質量檔案的管理，包括未交付飛機向已交付飛機的自動轉換通過完善其出廠、交付日期等信息來完成，并按具體機號記錄各機型系列、各機型、各交付批次飛機的商保期、飛行小時、起落次數、組裝和檢飛情況以及大修記錄等技術狀態。該模塊能夠適應工作人員事務決策要求、檢索分析和歸納數據，導出規范統一的飛機檔案和數據報表，同時可為故障信息、備件管理等模塊提供飛機信息數據源。

(3)基本構型管理。即實現飛機機體各零件、部件狀態的管理。主要包含構件名稱、型號、制造商、供應商等基礎信息和單機安裝數量、壽命屬性、維修屬性、MTBF、MTBR、MTBUR、小時壽命和訂貨周期等靜態描述信息。信息供其他相關模塊調用，是備件預測的數據基礎。

(4)相關單位管理。即負責統一管理，維護從生產制造到售后維護系列過程中各供應商、經銷商、維修商、運輸代理商、客戶和上級機關等系統相關的資料和數據，可供其他模塊調用。

(5)出差任務管理。即實現維修業務人員的出差、派遣任務，部門和科室領導可詳細查閱分管人員在崗、出差情況，進行各年度、月度出差天數和差旅費用統計等，以此為依據分配出差任務和制定相關決策。

2.2 工作流管理模塊

本系統工作流管理模塊開發的原則是借助計算機信息化管理模式，在分析該企業現有的飛機維修業務流程基礎上，對其中不合理環節進行改進，理清責任、優化流程結構，從而提升整體工作效率。飛機維修業務整體工作流程示意圖如圖3所示。

圖3 飛機維修業務整體工作流程示意圖Fig.3 Schematic diagram of aircraft maintenance workflow

本系統工作流管理模塊描述如下：

(1)事務處理。該流程模塊主要應用于飛機維修業務部門各科室人員之間任務布置、信息傳送等，以實現日常業務中基本事務處理的自動化。用戶可相互發起流程并傳送多人分辦，且本人能實時掌握流程中各參與人員的進度狀態。該模塊還具有待辦在辦事務登錄提示、緊急事務區別顯示、傳遞多個附件等功能，便捷、無紙化操作流程和信息化處理方式使部門的日常工作效率得到明顯提高。

(2)客戶故障處理。客戶故障處理的具體工作流程如圖4所示。由圖4可看出，當售出的飛機產品出現故障時，派駐客戶單位的技術人員通過傳真等形式及時將故障信息反饋給維修業務部門。該模塊提供錄入詳細故障信息的接口(見圖5)，業務技術員(質量控制科)根據標準化的維修工作流程首先錄入系統相應的故障信息卡、返修卡、用件申請、技術咨詢和月報等信息，然后依據故障卡反應的情況傳送任務至各相關科室逐步進行處理，最后實現閉環并反饋至用戶。該過程具有文件上傳、下載、意見填寫、傳送辦理人等具體功能，對處理完成的故障卡等信息能夠進行高效復合查詢并導出報表。

(3)信息反饋管理。當飛機產品出現故障的情況復雜、需維修業務部門會同其他相關部門共同解決時，用戶通過該流程模塊實現協同操作。技術員首先創建航空產品外場質量信息處理卡，處理卡包含具體故障單位、機型機號、故障問題和主辦單位意見等信息，提交該部門領導審核、簽閱后傳送至質保部門由主管進行批示處理，最終將處理結果統一反饋至維修業務部門來實現閉環。整個流程和客戶故障處理模塊相似，各個處理環節用戶自身都有明確的角色定位以及相應權限，對進行中和已經完成的流程均可隨時跟蹤查詢。

圖4 客戶故障處理模塊工作流程Fig.4 Schematic diagram of customer troubleshooting workflow

圖5 維修故障的信息接口Fig.5 Information interface for maintenance fault

(4)培訓業務管理。飛機產品售出至用戶單位后，航空制造企業在做好維修保障等技術服務的同時，還需給對方人員提供相應的培訓指導，以幫助用戶更好地了解產品性能和使用方法。該模塊通過規劃培訓項目、編制培訓教材、校對審核匯總、制定教學計劃、準備教學資源以及培訓費用結算等具體流程操作來實現對培訓業務的信息化管理。該過程中人員分工明確、責任清楚，管理者可實時掌握培訓進程進行及時監督和管理。所有培訓歷史都能存檔供日后查詢，其模塊如圖6所示。

圖6 培訓業務管理模塊Fig.6 Training management module

(5)技術單管理。該流程模塊可為飛機用戶提供工程技術支援和工程服務，其中技術支援包括技術問題解答、AOG技術支援、疑難故障排除和方案評估等；工程服務主要包括編發技術單、服務通報和信件等信息，其內容涉及到飛機的產品性能、使用壽命等選擇性的改進、改裝和產品在使用過程中發生問題且危及飛行安全而必須進行的改裝、更換、檢查和更新技術等。排除質量缺陷、改進技術、提高用戶所購飛機產品在運行過程中的可靠性是該流程的最終目的。該流程模塊中，任務管理者(科長)能實時監控各個參與者進程狀態以及每項任務完成的耗時，有權限對已編制的技術單通報或信件進行更改，且修改記錄可自動存檔備查。對于超過一周未辦理的事項，系統將給出醒目標示同時記錄存檔，為科室人員年度績效考核提供參考依據。

(6)備件管理和預測。該流程模塊具有故障品和返修品信息管理、用件信息管理、指令單管理、庫存調配管理、發運管理和財務信息管理等備件功能。根據用戶需求的角度不同，其備件可分為正常儲備品、故障品、返修品和用件申請品，通過該模塊，備件組人員能有效掌握各類備件的屬性信息、庫存數量和存放地點等。當收到備件支援請求時，應根據需求種類以及庫存實時狀態進行判斷，進而做出相應的令單創建、庫存調配和發運處理決策。

備件預測作為該模塊的重要功能，主要是利用備件需求算法對維修備件的數量進行預測。圖7為備件預測平臺示意圖。在不考慮備件壽命的情況下，備件管理模塊的預測主要對可修件、不可修件和消耗件的可靠性進行計算[5]。

設參數S為可修件需求數量，并滿足式(1)的最小正整數，即：

(1)

式中：α為保障概率；AN為飛機架數；FH為規定時間內單機飛行時間；SR為產品報廢概率；REPLTIME為產品平均訂交貨間隔時間；λR為備件需求量均值；UN為產品單機安裝數；TAT為產品花費在修理及運輸過程中的總時間；MTBUR為產品平均非計劃拆換間隔時間。

圖7 備件預測平臺示意圖Fig.7 Schematic diagram of the spare part forecast

3 系統的實現

本系統在航空企業的飛機維修業務部門局域網平臺內運行。Web服務器方面，對具有一定規模的企業來說，選擇便于開發的Windows Server 2003，搭配內置Internet信息服務IIS6.0服務器，運用.NET動態腳本語言進行軟件開發是一條成熟而可靠的途徑。在數據庫管理系統選擇上，由于SQL SERVER 2005數據庫與.NET兼容性好，同時還具備可升級、在線以及增量備份和恢復功能、帶有聯機分析處理技術(OLAP)以及支持XML等眾多優點，這使得它成為本系統開發首選的數據庫管理系統。客戶端使用Internet Explore 5.0或以上版本的瀏覽器。

本系統為B/S三層結構，系統開發主要在Visual Studio 2008環境下進行。界面表現層采用.NET 3.5+JavaScript+HTML，以實現用戶界面展示和用戶的輸入響應，而業務邏輯層則使用C#來實現。程序與數據庫之間的接口采用ADO.NET，ADO是微軟公司提供的，其數據訪問規范，且使用簡單、功能強大，它提供了編程語言和統一數據訪問方式OLE DB的一個中間層[6]。在ADO數據訪問技術中，主要依靠 Connection、Command等對象來實現相關的操作。首先用SqlConnection建立數據連接，然后配置數據適配器SqlDataAdapter，最后填充數據集DataSet。DataSet可與多種控件綁定，并具有實現數據顯示或者編輯刪除等功能。本系統發布到局域網后，用戶在IE瀏覽器中輸入指定IP地址，即可進入系統登陸界面。登陸后，依據分配的權限等級進行相應的操作。至此，所有用戶均可在部門范圍內使用航空飛機維修業務信息管理系統。

4 結語

(1)開發的基于.NET飛機維修業務信息管理系統貼近航空企業飛機維修業務工作實際，可滿足其使用要求，有利于資源共享、信息實時交換，為飛機維修業務信息化的實現提供信息基礎和技術支撐。

(2)本系統在很大程度上規范、優化了原有的飛機維修管理方式，實現了對飛機維修業務的有效監控，并明確流程中各人員責任，有利于管理者進行監督管理。

(3)本系統具有航空企業各部門原有的單機業務系統功能，尤其是對數據的高效處理和資源調配、重組，其功能明顯提升，用戶獲取信息快速便捷，同時還減少人力勞動和物力資源，節約了成本。

(4)本系統已在某航空企業的飛機維修業務部門投入運行，用戶的業務處理效率以及飛機產品維修信息化得到明顯提高。

[1] 張鳳鳴，鄭東良，呂振中. 航空裝備科學維修導論[M]. 北京: 國防工業出版社, 2006:2-3.

[2] 思科系統網絡技術有限公司. 波音：利用網絡改進客戶關系并提高效益經驗[J]. 中國制造業信息化,2003, 35(8):68-70.

[3] 孫建波.基于Web 的飛機維修管理信息系統應用開發與研究[D]. 西安:西北工業大學,2004.

[4] 王穎. 基于.NET平臺的商品庫存管理系統的設計與實現[D]. 西安: 西安電子科技大學, 2009.

[5] 葉心太，余仁波. 裝備保障中備件需求量確定方法研究[J]. 艦船電子工程, 2010, 30(5):155-159.

[6] 李璟，李玉忱.利用Delphi開發基于MIDAS和ADO技術的三層應用[J]. 計算機應用與軟件,2004,21(7):109-111.