基于.NET技术的飞机维修业务信息管理系统研究

马小尉，周来水，程 新，卫 炜

(1.南京航空航天大学机电学院，江苏 南京，210016；2.中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司，黑龙江 哈尔滨，150066)

飞机维修是指为使飞机产品保持、恢复和改善规定的技术状态所进行的全部活动，包括维修思想、维修体制、维修类型、维修方式和维修控制等，它是一个多层次、多环节、多专业的保障系统[1]。信息科学的发展给航空企业的产品服务提出了新的要求，因而飞机维修业务在产品服务中的重要性越来越受到企业的重视。目前，国际上著名的航空制造公司经过几十年的发展，已建立了完善的维修业务支援体系，如波音公司的MyBoeingFleet.com服务平台、空中客车在线服务(AOLS)系统、巴西航空工业公司的客户综合信息系统(CIS)等，利用这些系统，均能跟踪飞机的技术和备件状况，及时获取客户需求信息，使飞机维修服务的进一步改进有了充分的依据[2]。与国外制造商相比,我国航空制造企业飞机维修信息化水平还较低，其产业信息化进程由于受制于某些传统观念，只侧重于以提高某个环节效率为目的的单项技术应用，在全面提升企业运作效率为目的的信息技术综合应用方面，与国际先进行业的差距较大。但我国一些有实力的大型航空企业在学习国外先进航空维修信息化建设实践经验的基础上，根据自身情况对航空维修管理信息化建设进行探索，开发了如中国国际航空公司的可靠性信息管理系统、东方航空股份有限公司的基于Web的民机维修信息管理系统等，为实现飞机维修业信息化奠定了基础。然而随着计算机技术应用的不断深入、航空企业飞机业务流程的改进，其应用局限性越来越大而越来越不适应航空企业发展的需求[3]。

通过对某航空企业飞机维修业务部门的调研与分析发现，该航空企业现阶段亟需解决的问题主要是规范飞机维修流程，以实现飞机维修流程管理信息化。该维修业务部门现有几个小型单机业务系统，整体信息化管理能力有限，对于飞机维修过程中产生的大量数据信息，很多科室依然采用纸质传达、手动管理等传统方式，不仅耗费大量人力、物力，而且还难以做到完善和准确，以致对一些故障信息的统计分析处理变得越来越困难。随着该部门维修业务规模的不断扩大，各种业务处理不及时、信息统计失误等问题时有发生，而现有的业务处理流程往往存在经验化、随意化和无跟踪记录等问题。为此，本文结合该部门的飞机维修业务管理现状，采用B/S方法开发出一套基于.NET技术的飞机维修业务信息管理系统，以期为实现航空企业飞机维修业务流程管理提供信息基础和技术支撑。

1 系统的结构设计

1.1 系统的体系架构

本系统设计与开发在.NET平台上进行，并采用界面表现层、业务逻辑层和数据访问层的架构方式，以有效提高代码的可读性和功能的扩展性。该架构是一种典型的界面-中间层-数据库的三层结构架构，也是目前应用较为广泛的B/S方法。本系统利用.NET的嵌入式特性控制用户前台界面作为系统前台界面表现层，使用C#语言封装具体复杂的业务逻辑操作作为中间层，起到连接前台界面层和后台数据访问层的作用，后台数据库作为数据存储层。具体来讲，.NET技术负责前台界面实现，C#语言执行前台界面与数据库连接，实现前台页面与数据库数据交互，其中SQL SERVER作为后台数据库使用。三层结构的架构使系统业务逻辑和数据库的基础操作与用户应用界面分开，从而使业务逻辑程序员更专注于后台程序的开发，而界面设计者则主要专注前台界面的开发，在一定程度上明确了系统开发的分工。本系统开发的体系架构示意图如图1所示。

图1 系统的体系架构示意图Fig.1 Schematic diagram of the system architecture

1.2 系统的结构开发

本系统采用B/S方法，即浏览器和服务器结构开发，它是随着Internet技术兴起而对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端实现，主要事务逻辑在服务器端实现，形成三层结构[4]。它将业务逻辑从原来的客户端剥离出来，交给应用服务器，而前端的客户机则集中处理业务的表示逻辑，如界面设计、数据收集等，这样就大大简化客户端电脑载荷，减轻系统维护与升级的成本和工作量，从而降低了用户的总体成本。本系统采用此结构进行开发，主要有以下几个方面的考虑：

(1)部署方便、应用性好。飞机维修业务信息管理系统的使用者遍布部门各业务科室，人员数量较多且不集中，在B/S结构下，系统所有的用户无需专门安装软件，只需利用计算机Web浏览器便可在任何地方访问系统，相对于集中安装、升级客户端等，该结构显然更加方便、快捷。

(2)数据安全性、一致性好。飞机维修业务种类繁多，使用过程中产生的信息数据量相当大，该结构形式下，系统所有数据都保存在安全级别较高的企业服务器中，使用者在本机客户端不作任何储存和备份，同时无需做任何数据同步工作。

(3)升级和维护简单。对该结构而言，开发、维护等工作放在企业服务器端，当需要对系统进行升级时，只需更新服务器端即可，不需对每台用户终端进行调整，大大减轻了用户系统维护和升级等相关工作量。

2 系统的功能构成

本系统包含信息资源管理和工作流管理两大模块，其中信息资源管理模块对实现维修体系中各项基础公共数据进行管理；工作流管理模块对实现维修管理中各项业务流程进行标准化管理。信息资源管理模块同时为工作流管理模块提供基础信息，其准确性将直接影响到相关流程的控制和管理。本系统的功能结构示意图如图2所示。

图2 系统整体功能结构示意图

Fig.2Schematicdiagramofthesystemfunctionalstructure

2.1 信息资源管理模块

本系统建立把复杂的数据检索和计算、文字资料传送处理以及与飞机维修业务紧密联系的产品信息、人员信息、基本构型信息管理交给计算机来完成，以实现信息共享交流，有效地提高资源管理的效率。本系统信息资源管理模块描述如下：

(1)人力资源管理。该模块实现对飞机维修业务部门人员详细的个人基本信息、家庭情况、工作履历、外训经历、组织管理、绩效考核、奖惩情况和离退休状态等基础信息资源的管理，以满足用户高效快速的检索需求，并能自动导出生成相关表单和信息档案。系统管理员可以给角色赋予相关子权限，从而实现对人员的增删、编辑、权限赋予和指定机型负责人等功能，其他模块中所需要的全部人员均可从该处关联的信息中获取。

(2)飞机交付动态。即已交付和未交付飞机动态和单机质量档案的管理，包括未交付飞机向已交付飞机的自动转换通过完善其出厂、交付日期等信息来完成，并按具体机号记录各机型系列、各机型、各交付批次飞机的商保期、飞行小时、起落次数、组装和检飞情况以及大修记录等技术状态。该模块能够适应工作人员事务决策要求、检索分析和归纳数据，导出规范统一的飞机档案和数据报表，同时可为故障信息、备件管理等模块提供飞机信息数据源。

(3)基本构型管理。即实现飞机机体各零件、部件状态的管理。主要包含构件名称、型号、制造商、供应商等基础信息和单机安装数量、寿命属性、维修属性、MTBF、MTBR、MTBUR、小时寿命和订货周期等静态描述信息。信息供其他相关模块调用，是备件预测的数据基础。

(4)相关单位管理。即负责统一管理，维护从生产制造到售后维护系列过程中各供应商、经销商、维修商、运输代理商、客户和上级机关等系统相关的资料和数据，可供其他模块调用。

(5)出差任务管理。即实现维修业务人员的出差、派遣任务，部门和科室领导可详细查阅分管人员在岗、出差情况，进行各年度、月度出差天数和差旅费用统计等，以此为依据分配出差任务和制定相关决策。

2.2 工作流管理模块

本系统工作流管理模块开发的原则是借助计算机信息化管理模式，在分析该企业现有的飞机维修业务流程基础上，对其中不合理环节进行改进，理清责任、优化流程结构，从而提升整体工作效率。飞机维修业务整体工作流程示意图如图3所示。

图3 飞机维修业务整体工作流程示意图Fig.3 Schematic diagram of aircraft maintenance workflow

本系统工作流管理模块描述如下：

(1)事务处理。该流程模块主要应用于飞机维修业务部门各科室人员之间任务布置、信息传送等，以实现日常业务中基本事务处理的自动化。用户可相互发起流程并传送多人分办，且本人能实时掌握流程中各参与人员的进度状态。该模块还具有待办在办事务登录提示、紧急事务区别显示、传递多个附件等功能，便捷、无纸化操作流程和信息化处理方式使部门的日常工作效率得到明显提高。

(2)客户故障处理。客户故障处理的具体工作流程如图4所示。由图4可看出，当售出的飞机产品出现故障时，派驻客户单位的技术人员通过传真等形式及时将故障信息反馈给维修业务部门。该模块提供录入详细故障信息的接口(见图5)，业务技术员(质量控制科)根据标准化的维修工作流程首先录入系统相应的故障信息卡、返修卡、用件申请、技术咨询和月报等信息，然后依据故障卡反应的情况传送任务至各相关科室逐步进行处理，最后实现闭环并反馈至用户。该过程具有文件上传、下载、意见填写、传送办理人等具体功能，对处理完成的故障卡等信息能够进行高效复合查询并导出报表。

(3)信息反馈管理。当飞机产品出现故障的情况复杂、需维修业务部门会同其他相关部门共同解决时，用户通过该流程模块实现协同操作。技术员首先创建航空产品外场质量信息处理卡，处理卡包含具体故障单位、机型机号、故障问题和主办单位意见等信息，提交该部门领导审核、签阅后传送至质保部门由主管进行批示处理，最终将处理结果统一反馈至维修业务部门来实现闭环。整个流程和客户故障处理模块相似，各个处理环节用户自身都有明确的角色定位以及相应权限，对进行中和已经完成的流程均可随时跟踪查询。

图4 客户故障处理模块工作流程Fig.4 Schematic diagram of customer troubleshooting workflow

图5 维修故障的信息接口Fig.5 Information interface for maintenance fault

(4)培训业务管理。飞机产品售出至用户单位后，航空制造企业在做好维修保障等技术服务的同时，还需给对方人员提供相应的培训指导，以帮助用户更好地了解产品性能和使用方法。该模块通过规划培训项目、编制培训教材、校对审核汇总、制定教学计划、准备教学资源以及培训费用结算等具体流程操作来实现对培训业务的信息化管理。该过程中人员分工明确、责任清楚，管理者可实时掌握培训进程进行及时监督和管理。所有培训历史都能存档供日后查询，其模块如图6所示。

图6 培训业务管理模块Fig.6 Training management module

(5)技术单管理。该流程模块可为飞机用户提供工程技术支援和工程服务，其中技术支援包括技术问题解答、AOG技术支援、疑难故障排除和方案评估等；工程服务主要包括编发技术单、服务通报和信件等信息，其内容涉及到飞机的产品性能、使用寿命等选择性的改进、改装和产品在使用过程中发生问题且危及飞行安全而必须进行的改装、更换、检查和更新技术等。排除质量缺陷、改进技术、提高用户所购飞机产品在运行过程中的可靠性是该流程的最终目的。该流程模块中，任务管理者(科长)能实时监控各个参与者进程状态以及每项任务完成的耗时，有权限对已编制的技术单通报或信件进行更改，且修改记录可自动存档备查。对于超过一周未办理的事项，系统将给出醒目标示同时记录存档，为科室人员年度绩效考核提供参考依据。

(6)备件管理和预测。该流程模块具有故障品和返修品信息管理、用件信息管理、指令单管理、库存调配管理、发运管理和财务信息管理等备件功能。根据用户需求的角度不同，其备件可分为正常储备品、故障品、返修品和用件申请品，通过该模块，备件组人员能有效掌握各类备件的属性信息、库存数量和存放地点等。当收到备件支援请求时，应根据需求种类以及库存实时状态进行判断，进而做出相应的令单创建、库存调配和发运处理决策。

备件预测作为该模块的重要功能，主要是利用备件需求算法对维修备件的数量进行预测。图7为备件预测平台示意图。在不考虑备件寿命的情况下，备件管理模块的预测主要对可修件、不可修件和消耗件的可靠性进行计算[5]。

设参数S为可修件需求数量，并满足式(1)的最小正整数，即：

(1)

式中：α为保障概率；AN为飞机架数；FH为规定时间内单机飞行时间；SR为产品报废概率；REPLTIME为产品平均订交货间隔时间；λR为备件需求量均值；UN为产品单机安装数；TAT为产品花费在修理及运输过程中的总时间；MTBUR为产品平均非计划拆换间隔时间。

图7 备件预测平台示意图Fig.7 Schematic diagram of the spare part forecast

3 系统的实现

本系统在航空企业的飞机维修业务部门局域网平台内运行。Web服务器方面，对具有一定规模的企业来说，选择便于开发的Windows Server 2003，搭配内置Internet信息服务IIS6.0服务器，运用.NET动态脚本语言进行软件开发是一条成熟而可靠的途径。在数据库管理系统选择上，由于SQL SERVER 2005数据库与.NET兼容性好，同时还具备可升级、在线以及增量备份和恢复功能、带有联机分析处理技术(OLAP)以及支持XML等众多优点，这使得它成为本系统开发首选的数据库管理系统。客户端使用Internet Explore 5.0或以上版本的浏览器。

本系统为B/S三层结构，系统开发主要在Visual Studio 2008环境下进行。界面表现层采用.NET 3.5+JavaScript+HTML，以实现用户界面展示和用户的输入响应，而业务逻辑层则使用C#来实现。程序与数据库之间的接口采用ADO.NET，ADO是微软公司提供的，其数据访问规范，且使用简单、功能强大，它提供了编程语言和统一数据访问方式OLE DB的一个中间层[6]。在ADO数据访问技术中，主要依靠 Connection、Command等对象来实现相关的操作。首先用SqlConnection建立数据连接，然后配置数据适配器SqlDataAdapter，最后填充数据集DataSet。DataSet可与多种控件绑定，并具有实现数据显示或者编辑删除等功能。本系统发布到局域网后，用户在IE浏览器中输入指定IP地址，即可进入系统登陆界面。登陆后，依据分配的权限等级进行相应的操作。至此，所有用户均可在部门范围内使用航空飞机维修业务信息管理系统。

4 结语

(1)开发的基于.NET飞机维修业务信息管理系统贴近航空企业飞机维修业务工作实际，可满足其使用要求，有利于资源共享、信息实时交换，为飞机维修业务信息化的实现提供信息基础和技术支撑。

(2)本系统在很大程度上规范、优化了原有的飞机维修管理方式，实现了对飞机维修业务的有效监控，并明确流程中各人员责任，有利于管理者进行监督管理。

(3)本系统具有航空企业各部门原有的单机业务系统功能，尤其是对数据的高效处理和资源调配、重组，其功能明显提升，用户获取信息快速便捷，同时还减少人力劳动和物力资源，节约了成本。

(4)本系统已在某航空企业的飞机维修业务部门投入运行，用户的业务处理效率以及飞机产品维修信息化得到明显提高。

[1] 张凤鸣，郑东良，吕振中. 航空装备科学维修导论[M]. 北京: 国防工业出版社, 2006:2-3.

[2] 思科系统网络技术有限公司. 波音：利用网络改进客户关系并提高效益经验[J]. 中国制造业信息化,2003, 35(8):68-70.

[3] 孙建波.基于Web 的飞机维修管理信息系统应用开发与研究[D]. 西安:西北工业大学,2004.

[4] 王颖. 基于.NET平台的商品库存管理系统的设计与实现[D]. 西安: 西安电子科技大学, 2009.

[5] 叶心太，余仁波. 装备保障中备件需求量确定方法研究[J]. 舰船电子工程, 2010, 30(5):155-159.

[6] 李璟，李玉忱.利用Delphi开发基于MIDAS和ADO技术的三层应用[J]. 计算机应用与软件,2004,21(7):109-111.