多功能標準顯控臺應用對電子裝備綜合維修保障的影響

上海第三軍代室 彭會斌

多功能標準顯控臺的推廣使用極大提高了電子裝備的模塊化、標準化與通用化水平，給電子裝備的維修帶來極大方便；同時，由于硬件的通用，軟件成為決定裝備功能的主要依據。在此背景下，需要分析基于多功能標準顯控臺的電子裝備維修保障的新特點，研究對應的維修保障措施，以滿足實際保障需求。

1 多功能標準臺特點

多功能標準臺基本性能覆蓋多種電子信息裝備的功能需求，在現有標準臺外形、接口、信息格式、人機界面、支撐軟件標準化的基礎上，重點突破軟硬件標準化和軟件構件化等技術，以開放的軟件體系結構為基礎，實現軟件構件和功能組件的即插即用，支持顯控臺功能的可定義以及開放式作戰系統動態重組的需要，成為更加開放、便于集成開發的軟硬件平臺。

其主要特點如下：

（1）硬件采用通用化、系列化、模塊化設計，同種模塊可以兼容互換，各模塊可獨立升級。

（2）通過大量采用成熟的商用技術及硬件板卡標準化來增強系統構建的靈活性，降低研制和維護成本。

（3）支持多種商用主流操作系統和嵌入式操作系統，滿足各類電子信息裝備的不同需求。

（4）提供多功能標準臺通用軟件平臺，屏蔽用戶由于硬件平臺的異構性對上層應用構件的影響，支持第三方軟件的即插即用和無縫接入。

（5）采用CORBA中間件技術規范，支持異構平臺下軟件功能構件的互聯互通互操作，滿足裝備軟件構件化開發管理需求。

（6）提供系列快速集成開發工具，加速和規范二次用戶應用系統的軟件開發和調試。

2 多功能標準顯控臺硬件系統基本組成

多功能標準臺的硬件由顯示單元、操控單元、電子機箱單元和輔助單元四個部分組成（如圖1所示）。電子機箱支持裝入符合規定要求的計算機/服務器，用戶在基于多功能標準臺的硬件平臺基礎上開發各專業的硬件模塊。

各單元組成如下：（1）顯示單元包括：一個或兩個高分辨率LCD彩色顯示器和一個或兩個表頁顯示器；（2）操控單元包括：可編程觸摸鍵盤、數字小 鍵盤、跟蹤球/鼠標、操縱桿、標準鍵盤、用戶專用鍵模塊以及通信電話等；（3）電子機箱單元包括：計算機系統和用戶信息處理模塊，計算機系統用以完成顯控臺的信息處理、顯示、操控等基本功能。用戶信息處理模塊完成用戶擴展功能，由用戶根據需要選用服務器、工作站、網絡交換機、計算機等；（4）輔助單元包括：UPS電源等。

多功能標準臺提供豐富的硬件模塊，用戶能夠根據需求和使命以及操作員的需要來進行模塊的選擇和配置，擴充能力強。

3 多功能標準顯控臺軟件系統

基于多功能標準臺的信息裝備軟件體系結構大致可以分為兩大部分：多功能標準臺通用軟件平臺與應用系統軟件。

多功能標準臺通用軟件平臺是支持上層應用系統軟件開發的基本軟件，且與具體的應用系統功能無關，分為基本系統軟件層、設備中間件層、通用中間件層。

圖1 多功能標準臺硬件組成示意圖

多功能標準顯控臺軟件系統各組成部分如下：

（1）基本系統軟件層：基本系統軟件層包括操作系統、設備驅動程序、數據庫管理系統和商用CORBA實時、非實時運行支持產品以及必要的信息安全管理軟件。

（2）設備中間件層：設備中間件層包括能夠屏蔽硬件差異、簡化用戶開發的專用操控模塊消息中間件和設備故障檢測中間件以及包含與人機交互密切相關的顯示與操控中間件。

（3）通用中間件層：通用中間件層包括主要設備、系統、大系統的領域中間件。

通用功能構件層、專用功能構件層以及應用軟件層是構成上層應用系統的主要軟件，面向客戶與系統具體應用。

詳情如下：（1）通用功能構件層：包括基于多功能標準臺的電子信息裝備某專業的通用功能構件；（2）專用功能構件層：支持基于多功能標準臺的電子信息裝備專業構件；（3）應用功能構件層：支持應用系統的專用功能。

通過中間件多功能標準臺實現了上層應用軟件與硬件的無關性，為系統開發者提供了一個標準統一、技術規范的顯控臺軟硬件通用平臺。利用該平臺各裝備軟件可直接通過基于中間件協議規范的統一標準接口進行開發和聯調，實現了跨平臺的支持和網絡通信的屏蔽，使得硬件體系結構和操作系統平臺的不一致性帶來的系統集成問題和應用功能的互聯互操作得以解決，大幅度減少了各系統之間的協調對接工作量，進一步縮短裝備用戶二次開發的周期，減少了全分布式系統的集成調試以及大系統互聯互通試驗的工作量。

4 多功能標準顯控臺應用對新研裝備維修保障的突出影響

由于多功能標準顯控臺提供了標準化的軟硬平臺，對于基于多功能標準顯控臺的新研電子裝備的技術保障產生積極的影響，主要體現在在三個方面：（1）綜合保障系統；（2）裝備壽命周期費用；（3）維修體制。

4.1 綜合保障系統

裝備的綜合保障由九個部分組成（如圖2所示）：

圖2 裝備保障系統組成

基于多功能標準顯控臺的新型電子裝備，主要保障要素特點如下：

（1）器材保障。備件是維修器材中的重要物資，對于裝備的完好性有重要影響。隨著裝備復雜程度的提高，備件的種類與數量問題日益突出，備件費用上升。由于多功能標準顯控臺采用了硬件與軟件模塊標準化設計，各類裝備可以采用配置基本相同的標準臺實現，即使各顯控臺研制單位不同，但是硬件模塊基于同一標準設計，實現了功能互換性，一種硬件模塊備件可以多種電子裝備維護，極大減少了備件種類與數量，降低了備件庫存與管理費用。

（2）人力與人員。裝備越先進，對裝備維修保障專業人員的要求越高。在標準化程度低的前提下，各裝備維修要求不同導致維修人員數量多，專業繁雜。多功能標準顯控臺采用統一的軟硬平臺框架，對于硬件維修的要求相同，降低了維護人員素質要求，減少了專業分工種類，有利于提高維修人員的維修技能與持續改進水平，有利于培養與造就高素質的裝備維修保障專業人才。

（3）保障設備。保障設備主要包括測試設備與維修工具。多功能標準顯控臺配置模塊尺寸、結構、電氣、接口與功能統一，一種多功能標準顯控臺配套測試系統可以實現不同應用系統、不同研制單位的功能模塊測試，提高了系統測試范圍，提高了自動化測試系統與維修工具的通用程度，有利于減少測試系統與維修工具種類，降低相關費用。

（4）技術文件。原標準顯控臺大量技術文件無法統一，主要以紙質技術手冊為主，不僅價格貴、體積與重量大、交付與傳遞及時性差，同時還搜索不方便，不能夠為操作人員提供及時、準確的技術信息支持。

多功能標準顯控臺采用標準化設計之后，在軟硬件操作平臺方面（不含系統上層軟件），設備原理、操作步驟、測試策略、維修步驟與系統零件圖等完全一致，減少了設備級技術手冊種類與數量。在充分考慮需求基礎上，可以采用數字化手段提供多功能標準顯控臺電子交互式技術手冊（IETM），按照國際標準數據格式建模，采用動畫、音頻和視頻手段展示電子裝備數據對象，如文本、圖形、表格等，進一步集成到用戶系統級的IETM中，最終提供給最終用戶，滿足培訓、使用咨詢等需求。

（5）包裝與運輸。多功能標準顯控臺配置模塊尺寸統一，在統一標準下設計，對于包裝、防護、裝卸、存儲與運輸條件要求一致，有利于采用通用包裝方式，提高包裝的重復使用程度。

（6）訓練。基于多功能標準顯控臺的統一軟硬框架與IETM的手段，可以標準化訓練大綱、培訓計劃與教材，簡化裝備的訓練要求，減少訓練器材的品種與數量，減少培訓時間、提高培訓效率，實現裝備的快速部署與使用。

4.2 裝備壽命周期費用

目前，裝備的采購費用逐年上升，使用與保障費用的增長尤為明顯，已占到壽命周期費用的60%～80%，甚至更高。而多功能標準顯控臺在軟件與硬件上進行了標準化、模塊化與通用化設計，極大減少了新研裝備的壽命周期費用。

（1）多功能標準臺在硬件上采用了開放的體系結構，最大程度的采用了商用流行技術，因而可減少硬件的采購成本，配置的硬件成本平均可減少20%～30%。

（2）由于軟平臺的構件化和可重用，使用戶可在一個較高的層次開發本專業的應用，快速組裝新系統，縮短了系統開發、集成周期，降低了系統綜合集成費用。

（3）多功能標準臺在硬件及軟件上實現了標準化，降低了保障系統的開發、維護費用。

4.3 維修體制

為確保裝備的完好性，我國采用現場級、中繼級與基地級三級維護體制。隨著基于多功能標準顯控臺的新式裝備的逐步應用，維修體制可能會變化，主要原因如下：（1）硬件模塊具備較強的自診斷測試功能，整機具備較強的離線/在線故障檢測能力，現場故障可以定位到可更換模塊；（2）硬件模塊的功能互換性，極大減少了備件的種類與數量，一種功能模塊可以多個新裝備的維護，降低了采購成本與部署成本；（3）由于標準化設計，在硬件接口上彼此一致，降低了對自動化通用測試系統的設計要求，改善了系統測試能力，提高了通用性。

基于以上原因，對于新型電子裝備，可以實現兩級維修：

（1）現場級：在IETM的引導下，依靠設備BIT功能，故障定位到硬件模塊(現場可更換單元)，現場換件，快速恢復裝備完好。

（2）基地級：部署通用自動化測試系統，維修硬件模塊；或直接發往研制單位，由其負責電路板級維修。

結論：在標準顯控臺的基礎上，多功能標準顯控臺規范了軟件體系結構，進一步提高了模塊化、標準化與通用化水平，滿足了新一代電子裝備顯控要求，對保障系統、壽命周期費用與維修體制產生了積極影響。