0 引言
隨著航空裝備的發展，航空維修思想從以事后維修和預防為主發展到以可靠性為中心、全系統全壽命維修，這受益于計算機技術的發展和應用。航空維修正朝著網絡化、數字化、自動化、智能化和信息化的方向發展。維修體制從過去的四級（即外場級、定檢中隊級、軍區維修廠級和大修廠級）發展到現在的三級（即外場級、中間級和維修廠級），國外甚至采用二級體制（即外場級和維修廠級）。高科技下的局部戰爭，加強了基層級的地位和作用，提高基層級的航空維修綜合能力變得異常迫切。
裝備的可靠性是設計、制造和維修三方面共同努力的結果。很久以來，研制和使用維修脫節的現象，以及“部門保護主義”使得設計制造過程許多關鍵的技術資料和經驗知識被簡單地“拋棄”，給裝備的使用、維修和管理帶來諸多不便，也造成了巨大的浪費。經驗表明，航空裝備使用單位和設計制造單位必須在裝備的全生命周期內通力合作才符合雙方利益最大化的要求。目前飛機設計制造單位正在大力推行產品生命周期管理( PLM)和產品數據管理(PDM)，這為更好地利用飛機設計、制造的資料和經驗，快捷高效地構建飛機維修管理系統提供了平臺和可能。
PDM是一種數據管理和信息集成軟件，它管理所有與產品有關的信息和過程，打破了傳統的“信息孤島”之間缺乏有效傳遞和轉換的格局，實現了信息的全局共享，營造了一個虛擬的協同工作環境。PDM的主要功能有：1）文檔管理；2）產品配置管理；3）工作流程管理；4）分類及檢索功能；5）項目管理；6）版本管理；7）產品結構管理；8）系統集成。
近年來，我軍裝備維修管理信息化已經得到巨大的發展，但距正規化、信息化的要求還有差距。本系統旨在對維修管理信息化做出初步探索，以便帶動航空機務人員維修觀念的轉變，推進信息化人才的培養工作。
1 基于PDM的基層飛機維修管理系統功能分析
1.1 維修信息無紙化
維修信息無紙化是指將飛機整個生命周期中與使用維護有關的技術文檔、設計制造資料、各種參數、條令條例、維護規程、故障信息和人員信息，全部以電子數據的方式存儲在系統中，并采用某種技術按照一定的方式組織在一起。保證在任何時間、任何地點都可以快速準確地檢索到需要的信息。
1.2 收集整理分析故障信息
采集飛機全生命周期內的故障信息，按照一定的方式和分類進行整理，分析故障的發展趨勢，據此預測飛機的可能故障，借助人工智能或專家系統為下一步維護工作提供輔助決策和參考。
詳細記錄每次故障的排除過程和方法，積累成功的經驗和失敗的教訓。據此提供排故參考和不斷改進排故的方法，實現歷史故障信息的高效利用。
1.3 飛機結構和設備管理
以合適的方式呈現飛機各系統和零／部件的組織結構關系，并在此基礎上得到主要系統的工作路線和反饋途徑（如燃油系統、滑油系統、傳動系統、液壓系統和加溫系統），幫助維護人員熟悉整個飛機的組織結構和層次，為快速定位故障提供支持。
設備管理主要的對象是和裝備有關的附帶設備，如隨機工具和地面工具。通過設備管理，解決目前很多工具（如飛機發動機工具）不知道其作用和如何使用的問題，實現設備的有序、規范和完好。
2 基于PDM的基層飛機維修管理系統結構設計
該系統結構也和目前主流的PDM體系構架類似，考慮到今后的擴展，采用五層體系結構。
1)底層服務層：包括硬件環境、網絡、操作系統和數據庫等。本系統采用目前主流的計算機配置，網絡環境為局域網，操作系統為Windows，數據庫管理系統為SQL Server 2005。
2)核心服務層：現在的軟件多數采用面向對象結構，向下通過自身的數據處理邏輯直接和數據庫交互，向上為應用組件提供基本服務。
3)應用組件層：由文檔管理模塊、結構管理模塊、設備管理模塊、故障分析診斷預測模塊、應用工具管理模塊，飛機參數管理模塊、人員管理模塊、集成管理模塊和系統管理模塊組成，模塊與模塊間存在緊密聯系，封裝了各種應用工具，提供了特定工具的數據接口。
4)應用工具層：包含基層單位所使用的相關軟件。
5)應用界面層：向使用者和管理者提供一致的客戶端界面。
根據航空裝備維修的實際需求，基于PDM的基層飛機維修管理信息系統的應用組件層，包括文檔管理、裝備結構管理、設備管理、故障分析診斷預測、飛機參數管理、人員管理、集成管理和系統管理等功能模塊。基于PDM的飛機維修管理系統結構圖如圖1所示。
圖1 基于PDM的飛機維修管理系統結構圖
3 基于PDM的基層飛機維修管理系統詳細設計
3.1 文檔管理
3.1.1 文檔管理的對象
文檔管理的對象主要是：飛機規格參數、飛機圖形數據（主要指二維圖）、飛機零／部件模型（主要指關鍵零／部件的三維模型）、與飛機結構有關的設計數據、航空機務相關的法規和條例條令、各種手冊、專家知識、裝備使用說明書和故障信息等。
3.1.2 文檔管理模型
將上述對象分成若干類型進行管理，主要有：1)圖形文件，主要包括重要零／部件、不易拆卸件的二維圖。2）文本文件，包括所有以紙質電子文檔形式保存的文件，表格除外。3）表格文件，主要是各種由表格處理軟件生成的文件，包括從數據庫導出的表格。4)多媒體文件，包括照相管理中拍攝的照片，組件和部件的仿真運動視頻。5）故障信息，以表格或者數據庫文件的形式保存，之所以獨立成一類，是為了方便在故障分析預測模塊中使用．6）三維模型，主要指通過CAD軟件生成的零／部件三維模型。
文檔管理通過電子倉庫（DaIa Vault）來實現，它是基于PDM的基層飛機維修管理系統的核心，本系統的電子倉庫建立在關系型數據庫系統SQISever 2005的基礎上。對文件采用“打包式”管理，即把文檔整體作為一個對象，把文檔的描述信息存儲在PDM的數據庫表中，而文檔本身存放在操作系統的目錄下，文檔的各種操作都要首先通過數據庫表。
文檔的屬性示意如圖2所示，文檔的生命周期框圖如圖3所示。
通過電子倉庫和生命周期管理，可實現文檔在不同的生命周期對不同的用戶具有不同的權限，只有被授權的用戶才能使用或操作處于特定生命周期的文檔，由此，保證了數據的安全性和完整性，實現了文檔的層次與聯系控制、信息透明和過程透明，用戶無需了解應用軟件的運行路徑、有效版本以及文檔的物理位置等信息，就可以在授權的前提下使用和操作文檔，并支持器種查詢和檢索功能。
圖2 文檔的屬性框圖
圖3 文檔的生命周期框圖
3.2 裝備結構管理
裝備結構管理主要依靠飛機制造廠PDM軟件中的產品結構配置管理下的產品結構樹來實現，飛機結構管彈界面如圖4所示。
考慮到飛機零部件部件數量龐大，把產品結構樹中對外場維護和使用非必需的零／部件排除，通過參考鏈接、使用鏈接和被使用鏈接建立零／部件和其他零／部件的聯系，并把相關的技術文檔有序地組織起來，“掛靠”在相應的節點上。這樣，當某一個系統出現故障時，就可以從系統的一個零／部件開始，使用遍歷的方法，根據鏈接快速找到系統的工作路線和所包含的主要零／部件。
3.3 故障分析診斷預測
圖4 飛機結構管理界面
故障信息分析診斷模型如圖5所示：
建立故障歷史數據庫。在故障診斷過程中，將故障特征和部位與故障數劇庫中存儲的歷史故障信息進行引對比，檢索出類似的故障信息，輔助維護人員進行故障的判定。
建立基于歷史故障的飛機故障趨勢預測分析模型，在此基礎上建立專家系統的知識庫，根據系統內零／部件的相互關系，建立推理機。
在維修過程中，專家系統輔助維護人員進行分析和決策，同時推理故障的時問趨勢，現象趨勢和嚴重程度趨勢，為下一步的維修工作指出重點。
圖5 故障信息分析診斷預測模型
3.4 飛機參數管理
飛機參數管理中的參數是指在飛機的使用維護過程中動態產生的關鍵數據，如飛機每次飛行記錄的數據，滑油系統定期采集的數據等、參數管理主要涉及到3個表：參數表、參數圖標和零件編號，參數管理數據表及其關系系如圖6所示。
在建立表時，要約束數據的有效范圍和設定數據的采集周期，系垃會根劇采集周期定時提醒有哪些參數需要采集。通過手工輸入或者自動采集的方式把參數輸入到系統中，系統按照建立數據庫時建立的有效規則進行檢查，并對超出有效范圍的數據進提示。
圖6 參數管理數據表及其關系
4 基于PDM的基層飛機維修管理系統實現
選用PC/Windnws操作系統來支持應用、開發和網絡通信，網絡環境主要通過Internet連接各參與部門進行各種信息的交換。采川TCP\TP協議建立局域網，局域網通過防火墻與Internet連接，數據庫選用關系型數數據庫SQI. Server2005,選用Windchill基礎構架作為系統的集成框架，構架上是文檔管理等應用組件，應用工具層集成和封裝了CATIA和Word等應用軟件，選用典型的三層結構：數據訪問層、業務邏輯層和表示層。采用客戶機/服務器模式。數據庫、數
圖7 原型系統設備管理模塊界面
據訪問層和業務邏輯層安裝在服務器端，客戶機上安裝統一的客戶端，負責處理和用戶的交互；服務器還存儲公共的文檔信息（如規程、條令條例和技術通報）。使用C#語言和Visual Studio. net集成開發環境，在建立飛機維修管理系統數據庫的基礎上實現各功能模塊最后聯合調試，滿足要求的原型系統設備管理模塊界面如圖7所示。
如果是新飛機，需要做的開發工作就很少，在接收裝備時，連同工廠的PDM軟件一起接收，并由工廠把原始技術資料直接添加到系統中。飛機列裝后，飛機制造廠和機務人員一起在該平臺上協同進行二次開發，將相關的法規、規程和條例添加到系統中。將事先開發好的裝備結構管理、設備管理、故障分析診斷預測、人員管理和系統管理模塊集成到PDM中。設置好相關的運行環境和網絡環境即呵。
5 結語
本文提出了航空裝備在生命周期內各種信息的有效積累和高效利用問題，把飛機的產品數據管理和維護使用結合起來，提出了基于PDM的基層飛機維修管理系統，實現了大量技術文檔的順利移交，高效地利用了飛機在設計制造階段的技術文檔資料，解決了飛機全生命周期內各種信息的管理和利用問題，消除了人員變動給飛機維護使用帶來的不利影響，充分發揮故障歷史信息在故障分析、預測和診斷中的作用，有助于機務人員快速查找所需的知識和資料；提供了一個將飛機設計制造與使用緊密銜接起來的平臺，使得飛機制造廠和飛機使用人員能基于網絡進行協作，提高了維修效率，節約了維護成本，符合目前裝備制造和維護使用的發展趨勢，對航空裝備信息化和網絡化具有重大意義。
本系統在數據采集和信息安全保密方面還有待進一步改進。
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本文標題：以PDM為基的基層飛機維修管理系統
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