0 引言
随着航空装备的发展，航空维修思想从以事后维修和预防为主发展到以可靠性为中心、全系统全寿命维修，这受益于计算机技术的发展和应用。航空维修正朝着网络化、数字化、自动化、智能化和信息化的方向发展。维修体制从过去的四级（即外场级、定检中队级、军区维修厂级和大修厂级）发展到现在的三级（即外场级、中间级和维修厂级），国外甚至采用二级体制（即外场级和维修厂级）。高科技下的局部战争，加强了基层级的地位和作用，提高基层级的航空维修综合能力变得异常迫切。
装备的可靠性是设计、制造和维修三方面共同努力的结果。很久以来，研制和使用维修脱节的现象，以及“部门保护主义”使得设计制造过程许多关键的技术资料和经验知识被简单地“抛弃”，给装备的使用、维修和管理带来诸多不便，也造成了巨大的浪费。经验表明，航空装备使用单位和设计制造单位必须在装备的全生命周期内通力合作才符合双方利益最大化的要求。目前飞机设计制造单位正在大力推行产品生命周期管理( PLM)和产品数据管理(PDM)，这为更好地利用飞机设计、制造的资料和经验，快捷高效地构建飞机维修管理系统提供了平台和可能。
PDM是一种数据管理和信息集成软件，它管理所有与产品有关的信息和过程，打破了传统的“信息孤岛”之间缺乏有效传递和转换的格局，实现了信息的全局共享，营造了一个虚拟的协同工作环境。PDM的主要功能有：1）文档管理；2）产品配置管理；3）工作流程管理；4）分类及检索功能；5）项目管理；6）版本管理；7）产品结构管理；8）系统集成。
近年来，我军装备维修管理信息化已经得到巨大的发展，但距正规化、信息化的要求还有差距。本系统旨在对维修管理信息化做出初步探索，以便带动航空机务人员维修观念的转变，推进信息化人才的培养工作。
1 基于PDM的基层飞机维修管理系统功能分析
1.1 维修信息无纸化
维修信息无纸化是指将飞机整个生命周期中与使用维护有关的技术文档、设计制造资料、各种参数、条令条例、维护规程、故障信息和人员信息，全部以电子数据的方式存储在系统中，并采用某种技术按照一定的方式组织在一起。保证在任何时间、任何地点都可以快速准确地检索到需要的信息。
1.2 收集整理分析故障信息
采集飞机全生命周期内的故障信息，按照一定的方式和分类进行整理，分析故障的发展趋势，据此预测飞机的可能故障，借助人工智能或专家系统为下一步维护工作提供辅助决策和参考。
详细记录每次故障的排除过程和方法，积累成功的经验和失败的教训。据此提供排故参考和不断改进排故的方法，实现历史故障信息的高效利用。
1.3 飞机结构和设备管理
以合适的方式呈现飞机各系统和零／部件的组织结构关系，并在此基础上得到主要系统的工作路线和反馈途径（如燃油系统、滑油系统、传动系统、液压系统和加温系统），帮助维护人员熟悉整个飞机的组织结构和层次，为快速定位故障提供支持。
设备管理主要的对象是和装备有关的附带设备，如随机工具和地面工具。通过设备管理，解决目前很多工具（如飞机发动机工具）不知道其作用和如何使用的问题，实现设备的有序、规范和完好。
2 基于PDM的基层飞机维修管理系统结构设计
该系统结构也和目前主流的PDM体系构架类似，考虑到今后的扩展，采用五层体系结构。
1)底层服务层：包括硬件环境、网络、操作系统和数据库等。本系统采用目前主流的计算机配置，网络环境为局域网，操作系统为Windows，数据库管理系统为SQL Server 2005。
2)核心服务层：现在的软件多数采用面向对象结构，向下通过自身的数据处理逻辑直接和数据库交互，向上为应用组件提供基本服务。
3)应用组件层：由文档管理模块、结构管理模块、设备管理模块、故障分析诊断预测模块、应用工具管理模块，飞机参数管理模块、人员管理模块、集成管理模块和系统管理模块组成，模块与模块间存在紧密联系，封装了各种应用工具，提供了特定工具的数据接口。
4)应用工具层：包含基层单位所使用的相关软件。
5)应用界面层：向使用者和管理者提供一致的客户端界面。
根据航空装备维修的实际需求，基于PDM的基层飞机维修管理信息系统的应用组件层，包括文档管理、装备结构管理、设备管理、故障分析诊断预测、飞机参数管理、人员管理、集成管理和系统管理等功能模块。基于PDM的飞机维修管理系统结构图如图1所示。
图1 基于PDM的飞机维修管理系统结构图
3 基于PDM的基层飞机维修管理系统详细设计
3.1 文档管理
3.1.1 文档管理的对象
文档管理的对象主要是：飞机规格参数、飞机图形数据（主要指二维图）、飞机零／部件模型（主要指关键零／部件的三维模型）、与飞机结构有关的设计数据、航空机务相关的法规和条例条令、各种手册、专家知识、装备使用说明书和故障信息等。
3.1.2 文档管理模型
将上述对象分成若干类型进行管理，主要有：1)图形文件，主要包括重要零／部件、不易拆卸件的二维图。2）文本文件，包括所有以纸质电子文档形式保存的文件，表格除外。3）表格文件，主要是各种由表格处理软件生成的文件，包括从数据库导出的表格。4)多媒体文件，包括照相管理中拍摄的照片，组件和部件的仿真运动视频。5）故障信息，以表格或者数据库文件的形式保存，之所以独立成一类，是为了方便在故障分析预测模块中使用．6）三维模型，主要指通过CAD软件生成的零／部件三维模型。
文档管理通过电子仓库（DaIa Vault）来实现，它是基于PDM的基层飞机维修管理系统的核心，本系统的电子仓库建立在关系型数据库系统SQISever 2005的基础上。对文件采用“打包式”管理，即把文档整体作为一个对象，把文档的描述信息存储在PDM的数据库表中，而文档本身存放在操作系统的目录下，文档的各种操作都要首先通过数据库表。
文档的属性示意如图2所示，文档的生命周期框图如图3所示。
通过电子仓库和生命周期管理，可实现文档在不同的生命周期对不同的用户具有不同的权限，只有被授权的用户才能使用或操作处于特定生命周期的文档，由此，保证了数据的安全性和完整性，实现了文档的层次与联系控制、信息透明和过程透明，用户无需了解应用软件的运行路径、有效版本以及文档的物理位置等信息，就可以在授权的前提下使用和操作文档，并支持器种查询和检索功能。
图2 文档的属性框图
图3 文档的生命周期框图
3.2 装备结构管理
装备结构管理主要依靠飞机制造厂PDM软件中的产品结构配置管理下的产品结构树来实现，飞机结构管弹界面如图4所示。
考虑到飞机零部件部件数量庞大，把产品结构树中对外场维护和使用非必需的零／部件排除，通过参考链接、使用链接和被使用链接建立零／部件和其他零／部件的联系，并把相关的技术文档有序地组织起来，“挂靠”在相应的节点上。这样，当某一个系统出现故障时，就可以从系统的一个零／部件开始，使用遍历的方法，根据链接快速找到系统的工作路线和所包含的主要零／部件。
3.3 故障分析诊断预测
图4 飞机结构管理界面
故障信息分析诊断模型如图5所示：
建立故障历史数据库。在故障诊断过程中，将故障特征和部位与故障数剧库中存储的历史故障信息进行引对比，检索出类似的故障信息，辅助维护人员进行故障的判定。
建立基于历史故障的飞机故障趋势预测分析模型，在此基础上建立专家系统的知识库，根据系统内零／部件的相互关系，建立推理机。
在维修过程中，专家系统辅助维护人员进行分析和决策，同时推理故障的时问趋势，现象趋势和严重程度趋势，为下一步的维修工作指出重点。
图5 故障信息分析诊断预测模型
3.4 飞机参数管理
飞机参数管理中的参数是指在飞机的使用维护过程中动态产生的关键数据，如飞机每次飞行记录的数据，滑油系统定期采集的数据等、参数管理主要涉及到3个表：参数表、参数图标和零件编号，参数管理数据表及其关系系如图6所示。
在建立表时，要约束数据的有效范围和设定数据的采集周期，系垃会根剧采集周期定时提醒有哪些参数需要采集。通过手工输入或者自动采集的方式把参数输入到系统中，系统按照建立数据库时建立的有效规则进行检查，并对超出有效范围的数据进提示。
图6 参数管理数据表及其关系
4 基于PDM的基层飞机维修管理系统实现
选用PC/Windnws操作系统来支持应用、开发和网络通信，网络环境主要通过Internet连接各参与部门进行各种信息的交换。采川TCP\TP协议建立局域网，局域网通过防火墙与Internet连接，数据库选用关系型数数据库SQI. Server2005,选用Windchill基础构架作为系统的集成框架，构架上是文档管理等应用组件，应用工具层集成和封装了CATIA和Word等应用软件，选用典型的三层结构：数据访问层、业务逻辑层和表示层。采用客户机/服务器模式。数据库、数
图7 原型系统设备管理模块界面
据访问层和业务逻辑层安装在服务器端，客户机上安装统一的客户端，负责处理和用户的交互；服务器还存储公共的文档信息（如规程、条令条例和技术通报）。使用C#语言和Visual Studio. net集成开发环境，在建立飞机维修管理系统数据库的基础上实现各功能模块最后联合调试，满足要求的原型系统设备管理模块界面如图7所示。
如果是新飞机，需要做的开发工作就很少，在接收装备时，连同工厂的PDM软件一起接收，并由工厂把原始技术资料直接添加到系统中。飞机列装后，飞机制造厂和机务人员一起在该平台上协同进行二次开发，将相关的法规、规程和条例添加到系统中。将事先开发好的装备结构管理、设备管理、故障分析诊断预测、人员管理和系统管理模块集成到PDM中。设置好相关的运行环境和网络环境即呵。
5 结语
本文提出了航空装备在生命周期内各种信息的有效积累和高效利用问题，把飞机的产品数据管理和维护使用结合起来，提出了基于PDM的基层飞机维修管理系统，实现了大量技术文档的顺利移交，高效地利用了飞机在设计制造阶段的技术文档资料，解决了飞机全生命周期内各种信息的管理和利用问题，消除了人员变动给飞机维护使用带来的不利影响，充分发挥故障历史信息在故障分析、预测和诊断中的作用，有助于机务人员快速查找所需的知识和资料；提供了一个将飞机设计制造与使用紧密衔接起来的平台，使得飞机制造厂和飞机使用人员能基于网络进行协作，提高了维修效率，节约了维护成本，符合目前装备制造和维护使用的发展趋势，对航空装备信息化和网络化具有重大意义。
本系统在数据采集和信息安全保密方面还有待进一步改进。
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本文标题：以PDM为基的基层飞机维修管理系统
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