舰船装备维修信息可视化及应用

武登科,何江青

(1.海军大连舰艇学院,辽宁 大连 116018;2.海军装备部舰船技术保障部,北京 100841)

0 引 言

随着装备技术的发展,装备的现代化和复杂化程度不断增加,故障修理的难度也相应加大,装备维修保障遇到了许多新的挑战。修理过程实质上是故障分析、判断、定位及处理的过程。这个过程需要大量的维修信息,尤其是在舰船装备远程维修保障支援过程中,需要更多的资料和维修信息。

易读、易理解、查找方便的维修信息,将有助于维修人员的修理工作。美国《2010年联合作战构想》中提出了聚集维修的思想,其关键内容之一是维修信息可视化问题,将诸如维修什么、维修多少、怎么维修、向谁维修和谁来维修等与维修相关的问题及信息可视化,解决舰船现场维修人员的维修信息[1]过于抽象,不易维修人员理解的现状。

舰船装备维修信息采用可视化技术,利于网络传输,不仅可降低维修人员对维修信息管理、理解和使用的要求,还提高了维修信息使用效率和利用率,使得远程维修保障工作更高效精确。

1 舰船装备维修信息

舰船装备维修信息是一切有关舰船装备维修活动的事实和现象,包括经过人们利用语言、文字、符号、图纸加工整理出来有关维修活动的数据、公式、资料、指令等,它含有一定内容的信号、代码、文件、规章制度、理论和概念。简述为有关舰船维修活动特征及其变化的表达和陈述。

1.1 舰船装备维修信息分类

舰船装备维修信息[2]一般可分为维修技术信息和维修管理信息两大类。维修技术信息含技术说明书、维修规程、技术条件、工艺、图纸、技术通报以及各种维修技术数据等;维修管理信息含舰船基本技术数据、舰船出航技术状况、故障检测、维修信息、维修人员技术力量、设备设施、器材配件保证、修理价格、质量和消耗等。

1.2 舰船装备维修信息的重要性

舰船装备维修信息的重要性体现在以下6个方面:

1)为制定维修决策和维修计划提供可靠依据

决策和计划是管理中最重要的职能,各级舰船装备维修管理机构只有掌握上级的指令和维修有关信息,才能制定出适合于舰船装备维修实际的方针、政策以及每年实施的修理计划。离开信息,凭想当然去拟制修理计划,必定失败。

2)监控、预测舰船使用和维修的现状

通过维修数据分析,实施有效的监控、维修和对定时修理的适时安排,避免修理过剩和失修的出现。

3)利于提高维修管理水平

通过舰船维修数据的统计综合分析,找出存在的问题,对症下药,及早对维修人员、编制、技能培训、设施适时调整和增添。

4)利于节约维修经费

根据获得的故障率资料,制定恰当的修理标淮,合理地使用剩余寿命,适时地安排修理计划,适度地购置备件器材,避免资金的积压和浪费。

5)利于提高舰船装备研制质量

通过舰船装备维修信息反馈,提高舰船装备研制、设计、建造的质量,使其可靠性、维修性、可用性、测试性、保障性有不同程度的提高。

6)为编写舰船装备维修文件提供科学依据

运用故障、损耗、腐蚀、使用等信息数据资料,选定合适的维修方式和方法,编拟制定出各种条令、条例和规章制度,使维修走上标谁化、规范化的轨道。

及时提供准确、可靠、完整、适用的舰船装备维修信息,并使这些信息可视化,对信息进行收集、分析,传输、积累舰船装备维修经验,开展维修理论研究,改进舰船装备维修技术,实施科学管理都将起到十分重要的作用。

2 维修信息可视化方法

可视化[3]就是使用图形或者图像的方法使某些直观上不可见的东西可以直观的显示出来,从而更加易于对表述对象进行总体把握和控制,其基本思想是用图形和图像来表示数据。舰船装备维修信息可视化的基本目标就是直接清楚地显示维修信息,使维修人员能站在全局的高度,进行正确的维修保障决策,掌握维修保障的进行情况和结果。实现维修信息的可视化可以通过信息管理系统、网络、数据库和图形界面等方法与手段(见图1)。

1)在管理层面上,可以建立完善的信息管理系统,使维修人员可以全局掌握维修保障中的各状态、过程、元素等,达到信息管理更加有效、合理、直观的目的,实现信息的可视化。

2)在信息表现方法上,可以通过图表、图形、曲线的方法来表示信息,使信息可读性增强,达到信息可视化的目的,其中图形表示还可分为直方图、饼图、三维图、分段条形图、折线图。

图1 维修信息可视化方法Fig.1 Visualization method of maintenance information

实现维修信息可视化需要满足以下条件:1)具备装备维修信息(数据)获得能力;2)具有专用的计算机系统、网络系统和安全的数据传输设备;3)完成维修信息可视化的专家及工作人员。

3 可视化关键技术

舰船装备信息的可视化主要是通过图形和图像的方式来实现。下面介绍图形和图像实现可视化的几个关键技术。

3.1 编译技术

编译技术是一个十分复杂的信息加工过程,编译过程是实现1种语言的翻译。编译原理应用于编译器上,可以将高级语言编写的源程序翻译为等价的目标程序。除此之外,计算机应用程序中经常遇到的一个任务就是命令解释程序和界面程序的开发,这比编译器要小,但使用的却是相同的技术。编译过程大致可以分为词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成等步骤。

3.2 MVC设计模式

20世纪,MVC(Model2View2Controller)模式在Small-talk-80的GU I设计中被提出。MVC模式把数据处理、程序输入输出控制以及数据表示分离开来,并且描述了不同部分的对象之间的通信方式,使它们不必卷入彼此的数据模型和方法中,使程序结构变得清晰而灵活。MVC模式包括模型、视图和控制器3个部分,分别对应于内部数据、数据表示和输入输出控制部分。

3.3 UML建模

UML是一种面向对象的、描述软件开发从需求分析直到实现测试的全过程描述和建模语言,现在已被工业界和学术界广泛承认并使用。UML通过建立各种类、类之间的关联等模型元素来组建整个模型,利用类图、时序图、用例图、协作图和状态图等各种图形,把这些模型元素及其关系可视化,让人们可以清楚容易、多个视角、更加全面地理解模型,从而成为大众所普遍接受的标准建模语言。

4 可视化在远程保障舰船装备维修的应用

可视化的应用范围很广,这里我们主要研究可视化在远程保障舰船装备维修中的应用。舰船在海上执行任务时,需要清晰、易于理解的远程维修信息,这样舰上人员才能更好地完成维修工作。这里结合远程维修过程对远程保障平台[4]中几个关键环节的信息进行可视化,因可视化后的信息量较大,篇幅有限,本文没有给出具体的信息,只给出应用流程结果,如图2所示。

1)当舰艇设备正常使用时,对装备的状态信息进行可视化处理,通过通信设备传到陆上的中心数据库,供有关人员对装备进行监视。

2)当舰艇的监测系统或舰上的技术人员发现故障时

①舰上的初级诊断系统和舰上的技术人员进行诊断,如果可以解决,则在对上传数据和上报事故进行可视化处理的情况下,进行维修;

②若经过基本判断发现难以自行修复,则通过远程保障[5]系统向岸基发出诊断请求,同时将经过可视化后的初步分析数据上传。岸基专家系统通过调用信息管理系统中的故障诊断模型和专家意见相融合来进行诊断,并将诊断结论和维修信息可视化的传给保障对象,实施修理。

图2 舰船装备远程维修信息的可视化Fig.2 Remote maintenance information visualization of naval warship equipment

5 结 语

可视化在远程舰船装备维修中已得到良好的应用,美军在最近的几场局部战争中的初步应用证明了它可以极大的提高指挥和维修保障的效率和精确性,在未来的战争中会起到重要的作用。但是可视化在提高战斗力和维修力的同时也对舰船装备的发展提出了更高的要求,要求舰艇装备自动化程度更高,数据通信网络[6]更好可视化才会有用武之地,发挥最大的军事经济效益。

[1]朱晓军,陈公昌,等.舰船虚拟维修训练系统开发初探[J].中国修船,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]鲍承昌.重视舰船维修信息工作[J].中国修船,1994,(4):1-2.BAO Cheng-chang.Attachi mpor tance to warship maintenanceInformation[J].China Shiprepair,1994,(4):1-2.

[3]朱晓军,陈公昌.舰船装备维修保障可视化的构想[J].中国修船,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]刘永亮,张卫红.舰船远程维修支援系统视讯平台研究[J].舰船电子工程,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]张辉.我国舰船综合保障研究综述[J].舰船科学技术,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]车力军,沈韬.视讯通信技术的发展趋势与应用对策[J].现代电信科技,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.