基于艦艇綜合平臺(tái)的隨船備件管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

王 聰

（海軍研究院海軍建設(shè)發(fā)展研究所 北京 100055）

1 引言

艦艇綜合平臺(tái)管理系統(tǒng)是應(yīng)用傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、測試診斷技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)，以信息為核心、以網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)、以集成為手段將艦艇平臺(tái)中各監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)融合為一個(gè)有機(jī)整體，并通過軟件實(shí)現(xiàn)平臺(tái)信息共享和資源共用，與艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)和艦外實(shí)現(xiàn)信息交換的一體化信息管理與控制系統(tǒng)［1］。目前，艦艇綜合平臺(tái)管理系統(tǒng)的發(fā)展還處于應(yīng)用實(shí)踐探索階段，雖然在新型艦艇推進(jìn)系統(tǒng)監(jiān)控、電力系統(tǒng)監(jiān)控、損管監(jiān)控等方面實(shí)現(xiàn)了全面、快速、準(zhǔn)確的裝備管理［2］，但在備品備件管理方面，由于備件標(biāo)識(shí)編碼規(guī)則不一致［3］、備件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)初始化工作不足等［4］原因，導(dǎo)致備件配置、使用與消耗信息難以及時(shí)、準(zhǔn)確、高效管理，影響了艦艇綜合平臺(tái)管理系統(tǒng)在裝備綜合保障方面的應(yīng)用效果。

本文針對(duì)上述艦艇隨船備件管理現(xiàn)狀，結(jié)合當(dāng)前二維條碼技術(shù)在裝備器材管理方面的應(yīng)用發(fā)展趨勢［5］，以艦艇綜合平臺(tái)管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合備件管理業(yè)務(wù)流程開展隨船備件管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)［6］，以滿足艦艇隨船備件準(zhǔn)確識(shí)別、查找定位、消耗統(tǒng)計(jì)等功能要求，有效促進(jìn)艦艇隨船備件信息化管理水平提升。

2 總體框架設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

隨船備品備件信息化管理，其實(shí)質(zhì)是以艦艇為單位組織實(shí)施的器材全資可視化管理［7］，即在艦艇裝備使用強(qiáng)度不斷提高、裝備器材資源不斷擴(kuò)展、裝備保障難度不斷增加的情況下，如何及時(shí)、準(zhǔn)確掌握備品備件信息、實(shí)現(xiàn)精確、高效器材保障管理的問題。艦艇綜合平臺(tái)管理系統(tǒng)的建立為隨船備件在資源管理、過程管理、決策管理等方面提供了手段支持，但與備件器材保障工作實(shí)時(shí)（器材信息同步掌控）、精確（備件信息與使用狀態(tài)一致）、透明（按權(quán)限實(shí)現(xiàn)備件信息管理）、一體（平戰(zhàn)結(jié)合、信息共享）的工作要求相比，還存在一定差距。為此，隨船備件管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須要以滿足如下要求為前提：一是構(gòu)建統(tǒng)一的備件編碼，實(shí)現(xiàn)備件編碼按批次和品種類別唯一標(biāo)識(shí)；二是構(gòu)建統(tǒng)一的備件目錄結(jié)構(gòu)，即從備件進(jìn)入艦艇裝備器材管理流程為起點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)備件信息在各階段各部門的有效跟蹤、管理；三是構(gòu)建統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體系，即確保備件數(shù)據(jù)信息在裝備全壽命周期內(nèi)的實(shí)時(shí)同步和一致。

2.2 備件編碼規(guī)則設(shè)計(jì)

備件編碼是艦艇裝備保障工作的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，它的標(biāo)準(zhǔn)化是應(yīng)用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)備件科學(xué)管理的重要條件［8～9］。目前，我國艦船裝備備件編碼體系不統(tǒng)一、可拓展性不足、各部門之間存在的信息孤島等問題，嚴(yán)重制約了備件信息化管理的進(jìn)程。為統(tǒng)一備件編碼規(guī)則，本文以規(guī)范性（促進(jìn)編碼數(shù)據(jù)交換與共享）、協(xié)調(diào)性（與現(xiàn)行國軍標(biāo)要求相一致）、實(shí)用性（滿足艦艇裝備保障實(shí)際）為設(shè)計(jì)原則，提出了如下艦艇隨船備件編碼規(guī)則。

圖1 艦艇隨船備件編碼結(jié)構(gòu)

編碼結(jié)構(gòu)的代碼分2個(gè)層次。第1層次為裝備分類碼，即由裝備生產(chǎn)廠家依據(jù)裝備屬性，按照GJB7000-2010《軍用物資和裝備分類》進(jìn)行編碼；第2層次為備品備件專用碼，即按照通用器材與專用器材分類編碼，通用器材（指按照國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制作的標(biāo)準(zhǔn)件）可將×9×8×7取值為000，專用器材裝備碼則在取值范圍（100～999）內(nèi)統(tǒng)一賦值，×6×5×4×3×2×1可由裝備生產(chǎn)廠家取順序碼。

2.3 備件目錄結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

備件編碼作為裝備物資的品種標(biāo)識(shí)代碼一般不單獨(dú)使用［10］，為實(shí)現(xiàn)備件信息化管理，需在完成備件編碼體系建設(shè)的同時(shí)，開展艦艇裝備備件屬性數(shù)據(jù)采集工作（數(shù)據(jù)采集表見表1），以構(gòu)建統(tǒng)一的備件目錄結(jié)構(gòu)（備件目錄示例見表2）。本文針對(duì)艦艇裝備隨船備件屬性數(shù)據(jù)采集工作，設(shè)計(jì)如表1所示備件目錄結(jié)構(gòu)。

表1 數(shù)據(jù)采集表

表2 艦艇裝備備品備件目錄示例

其中，裝備結(jié)構(gòu)碼是反映裝備中各系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設(shè)備、組件及零（部）件等的結(jié)構(gòu)層次及相互關(guān)系的代碼，其反映了裝備各組成單元基本的安裝和拆卸關(guān)系。編寫裝備結(jié)構(gòu)碼時(shí)，通常先將裝備按設(shè)備樹的形式分解，然后為裝備以下每個(gè)層次編制相應(yīng)的代碼，深度分解到SRU單元（即應(yīng)采購備件的最小單元）；器材編碼即依據(jù)編碼規(guī)則制定的備件標(biāo)識(shí)碼；任務(wù)件指導(dǎo)致裝備無法完成規(guī)定任務(wù)的備件；有效工作時(shí)間比是指該結(jié)構(gòu)單元有效工作時(shí)間與裝備總?cè)蝿?wù)時(shí)間的比值，其取值范圍在0到1之間；關(guān)鍵性因子根據(jù)該部件的故障后果進(jìn)行填寫，取值范圍大于0，最大值取1，用于分配備件時(shí)對(duì)備件進(jìn)行優(yōu)選排序；LRU（現(xiàn)場可更換單元）指艦船在海上航行或碼頭泊岸時(shí)，基于隨艦修理設(shè)備和設(shè)施，可由艦員或維修人員直接拆卸與更換的器材；SRU（車間可更換單元）指需要在修理廠或生產(chǎn)廠家更換、修理的器材，通常是向裝備生產(chǎn)廠采購備件的最小單元。

2.4 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體系設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境以艦艇綜合平臺(tái)管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過配置手持終端、備件標(biāo)簽等硬件產(chǎn)品以及開發(fā)備件管理信息系統(tǒng)，構(gòu)建備件數(shù)據(jù)庫；通過手持終端與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)備件數(shù)據(jù)的及時(shí)上傳和更新同步。

根據(jù)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)，備件管理信息系統(tǒng)主要功能模塊的功能設(shè)計(jì)如下。

1）出入庫管理：具備對(duì)全艦備件的出庫入庫（包括進(jìn)貨、歸還、回收、盤盈、領(lǐng)用、借用、報(bào)廢、盤虧）的申請(qǐng)功能以及與手持端采集數(shù)據(jù)的交互。

2）庫存管理：具備對(duì)全艦備件進(jìn)行盤存登記和丟失登記的信息管理功能，供艦員查閱隨艦備件數(shù)據(jù)、規(guī)格、存放位置等信息，并按照制定的格式，導(dǎo)入本艦初始化備件信息。

3）審核管理：具備對(duì)全品備件出入庫申請(qǐng)、盤存、丟失登記等進(jìn)行審批管理。

4）統(tǒng)計(jì)報(bào)表：記錄、查詢備件消耗過程，提供維修記錄，并根據(jù)艦艇隨船備件出入庫、使用消耗等情況進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

圖2 基于艦艇綜合平臺(tái)的備件管理信息系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

5）系統(tǒng)管理：包括網(wǎng)絡(luò)管理、電子文檔管理和數(shù)據(jù)管理。其中，網(wǎng)絡(luò)管理提供系統(tǒng)日志和存儲(chǔ)平臺(tái)；電子文檔管理可根據(jù)備件管理審批格式要求，實(shí)現(xiàn)備件使用、消耗信息的文檔輸入或?qū)耄粩?shù)據(jù)管理可根據(jù)用戶權(quán)限，實(shí)現(xiàn)備件信息的維護(hù)管理及使用記錄導(dǎo)出、裝備及艦員基礎(chǔ)信息構(gòu)建、導(dǎo)出、刪除等功能。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

3.1 硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)

備件管理信息系統(tǒng)硬件產(chǎn)品包括手持終端、備件識(shí)別標(biāo)簽、備件艙室貨架標(biāo)簽、服務(wù)器等，按照系統(tǒng)應(yīng)用可分為用戶應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和數(shù)據(jù)處理層三層，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)硬件配置

其中，用戶層包括若干為艦員配備的個(gè)人終端，可實(shí)現(xiàn)艦艇隨船備件出入庫管理、庫存管理等功能；網(wǎng)絡(luò)傳輸層包括網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)等聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備，以艦艇綜合平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，提供各類備件管理數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)處理層采用艦艇綜合平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)下的應(yīng)用服務(wù)器，提供艦艇隨船備件數(shù)據(jù)的集中管理功能。

3.2 軟件模塊設(shè)計(jì)

二維條碼技術(shù)以其數(shù)據(jù)輸入快、信息采集量大、操作便捷等特點(diǎn)已在民用裝備物流、網(wǎng)絡(luò)支付等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用［11］。目前，常用的二維條碼包括QR碼（Quick Response Code）、PDF417碼、GM 碼等，且制定了相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T17172-1997《四一七條碼》、GB/T 18284-2000《快速響應(yīng)矩陣碼》、GJB 7365-2011《網(wǎng)格矩陣碼》等［12］。基于上述備件編碼規(guī)則及廠家信息采集要素所構(gòu)建的艦艇隨船備件基礎(chǔ)信息庫，本平臺(tái)按照艦艇隨船備件信息存儲(chǔ)、安全保密、傳輸處理等使用特性要求，采用GM碼技術(shù)規(guī)范實(shí)現(xiàn)二維條碼的印制與識(shí)別管理，在手持終端設(shè)備選型基礎(chǔ)上完成GM碼識(shí)讀模塊定制開發(fā)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與框架見圖4、圖5所示。

圖4 GM碼打印模塊設(shè)計(jì)圖

圖5 系統(tǒng)功能框架

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

服務(wù)器端及手持終端采用Oracle10g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)處理功能和跨平臺(tái)運(yùn)行。在數(shù)據(jù)庫分布設(shè)計(jì)方面，將全局節(jié)點(diǎn)分配方式將所有key信息與數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)之間的映射關(guān)系記錄下來，保存到全局表中，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)查找。在數(shù)據(jù)庫安全設(shè)計(jì)方面，通過設(shè)立不同的用戶組和用戶口令驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)用戶角色管理，以防止非法Oracle用戶進(jìn)入；建立嚴(yán)格的用戶分級(jí)制度和驗(yàn)證機(jī)制，通過角色授權(quán)來實(shí)現(xiàn)對(duì)Oracle用戶的操作進(jìn)行限制；以艦艇綜合平臺(tái)管理系統(tǒng)作為備件管理數(shù)據(jù)庫服務(wù)器平臺(tái)，以強(qiáng)化數(shù)據(jù)使用管控。在數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)設(shè)計(jì)方面，采用邏輯備份，從數(shù)據(jù)庫優(yōu)化自由結(jié)構(gòu)、充分利用系統(tǒng)全局區(qū)域SGA、合理設(shè)計(jì)和管理表、索引Index的優(yōu)化設(shè)計(jì)、充分利用數(shù)據(jù)的后臺(tái)處理方案減少網(wǎng)絡(luò)流量等方面實(shí)施數(shù)據(jù)庫優(yōu)化設(shè)計(jì)。在數(shù)據(jù)庫建模方面，采用PowerDesinger軟件，以對(duì)管理信息系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)、制作數(shù)據(jù)流程圖、概念數(shù)據(jù)模型、物理數(shù)據(jù)模型等。

3.3 數(shù)據(jù)交互模塊設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)交互模塊是實(shí)現(xiàn)艦艇綜合平臺(tái)管理系統(tǒng)與隨船備件管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享的紐帶，其作用包括導(dǎo)入全艦初始備件信息、更新備件使用與消耗信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各信息系統(tǒng)之間裝備保障資源信息的共享。本平臺(tái)結(jié)合自身特殊性，設(shè)計(jì)了專用數(shù)據(jù)交互模塊，數(shù)據(jù)交互流程如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)交互關(guān)系

4 結(jié)語

基于艦艇綜合平臺(tái)的備件管理信息系統(tǒng)作為裝備綜合保障的基礎(chǔ)功能模塊，通過引入GM碼識(shí)別技術(shù)，以滿足軍用標(biāo)準(zhǔn)的成熟商用產(chǎn)品為基礎(chǔ)，重構(gòu)了隨船備件管理業(yè)務(wù)模式，改變了以往艦員在隨船備件管理工作中數(shù)據(jù)錄入、修改操作繁瑣、初始化工作不足導(dǎo)致的管理問題，提升了信息化管理工作效率。但同時(shí)也應(yīng)該看到，要實(shí)現(xiàn)艦艇隨船備件全資可視化管理目標(biāo)，備件編碼體系建設(shè)、備件數(shù)據(jù)采集等基礎(chǔ)性工作是必要前提。因此，應(yīng)根據(jù)艦艇隨船備件信息化管理需求，盡快制定艦船行業(yè)編碼標(biāo)準(zhǔn)，編制艦船備品備件品種標(biāo)識(shí)代碼。同時(shí)，面向備件管理各環(huán)節(jié)開展自動(dòng)識(shí)別技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)一步規(guī)范條碼和射頻標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)符及數(shù)據(jù)格式，重點(diǎn)規(guī)范和完善新型艦艇備品備件屬性數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)艦船器材保障全壽命管理提供技術(shù)支撐。