基于C/S 架構(gòu)的裝備故障數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉 濤，蔡 杰

（中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七一三研究所，河南鄭州 450015）

0 引言

近些年，隨著我國(guó)海軍裝備建設(shè)的快速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，各型科技感強(qiáng)、功能強(qiáng)大的武器裝備相繼列裝使用。在裝備科技含量不斷增強(qiáng)、信息化和智能化水平不斷提升的同時(shí)，裝備的技術(shù)復(fù)雜程度也隨之增高。在當(dāng)前的國(guó)內(nèi)外形勢(shì)下，裝備訓(xùn)練和用裝的頻次不斷增大，訓(xùn)練強(qiáng)度、演習(xí)強(qiáng)度和作戰(zhàn)強(qiáng)度大，對(duì)裝備的戰(zhàn)損率高[1]，再加上使用環(huán)境、操作人員等因素的影響，裝備難以避免的會(huì)出現(xiàn)故障問(wèn)題，且故障問(wèn)題出現(xiàn)的概率隨裝備的技術(shù)復(fù)雜程度增加而增加。如何快速解決裝備故障問(wèn)題，保持裝備的戰(zhàn)備完好性，保障裝備的戰(zhàn)斗力是裝備使用中的關(guān)鍵問(wèn)題。

目前，裝備的維修方式主要是廠家維修和戰(zhàn)士自修，廠家維修需要經(jīng)過(guò)申請(qǐng)、審批、人員到位、維修等環(huán)節(jié)，手續(xù)復(fù)雜，涉及的部門多，裝備維修周期長(zhǎng)、維修效率低。戰(zhàn)士自修則存在對(duì)裝備故障機(jī)理不清，不了解裝備的結(jié)構(gòu)，面對(duì)故障問(wèn)題無(wú)從下手，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)誤修損壞裝備的風(fēng)險(xiǎn)。此外，存在對(duì)裝備的常用、易損、易耗以及壽命件的備件準(zhǔn)備不足的問(wèn)題，在進(jìn)行裝備的維修中常出現(xiàn)缺物少件的情況。如何發(fā)揮裝備的戰(zhàn)斗力，保障裝備的正常使用越來(lái)越重要。總之，在當(dāng)前的裝備故障修理的條件下，影響故障維修效率，影響裝備的戰(zhàn)備完好性和戰(zhàn)斗力的形成。因此，鑒于當(dāng)前的裝備使用背景下，開(kāi)展針對(duì)艦載武器裝備的故障數(shù)據(jù)問(wèn)題研究，基于VisualStudio2017 開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用C#編程語(yǔ)言進(jìn)行程序編輯，采用ADO.NET 數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行故障數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[2]，提升艦員對(duì)裝備故障問(wèn)題的解決能力。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)

1.1 系統(tǒng)C/S 架構(gòu)

C/S 架構(gòu)即客戶端/服務(wù)器（Client/Server）模式，C/S 架構(gòu)與B/S 架構(gòu)（Brower/Server,瀏覽器/服務(wù)器）相比可以減少在網(wǎng)絡(luò)通信上的負(fù)擔(dān)，顯著降低系統(tǒng)的通信開(kāi)銷，充分發(fā)揮客戶端和服務(wù)端的硬件設(shè)備資源[3]。利用C/S 架構(gòu)具備有效分離應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)信息處理的優(yōu)點(diǎn)，可以保證服務(wù)器在根據(jù)輸入命令分析數(shù)據(jù)后向客戶端傳輸結(jié)果，因此可以最大化的使用客戶機(jī)和服務(wù)器資源，并達(dá)到信息資源共享利用的目的，實(shí)現(xiàn)保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全、高效。本故障管理系統(tǒng)主要涉及各型艦載武器裝備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息以及服役信息等，以上信息屬于國(guó)家秘密信息，不能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行查詢，適合在安全系數(shù)更高的局域網(wǎng)中進(jìn)行使用，因此選用C/S 架構(gòu)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

數(shù)據(jù)庫(kù)（Database）是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)組織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的管理、分析和鏈接，具有數(shù)據(jù)的共享和集中控制，減少數(shù)據(jù)的冗余度，保持?jǐn)?shù)據(jù)的獨(dú)立性、可維護(hù)性以及故障恢復(fù)等特點(diǎn)[4]。目前數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件主要有SQL Server、Access、Oracle、MySQL 等，其中，MySQL 以其開(kāi)源性、體積小、速度快、高效性、便捷性等特點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。綜合以上特點(diǎn)，本文采用MySQL 進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。

1.3 三層架構(gòu)設(shè)計(jì)

三層架構(gòu)是一個(gè)分層式的軟件體系架構(gòu)設(shè)計(jì)，通常意義上的三層架構(gòu)就是將整個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為：表現(xiàn)層（UI）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（DAL）。表現(xiàn)層（UI）用于進(jìn)行用戶交互。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（DAL）主要是存放對(duì)數(shù)據(jù)類的訪問(wèn)，即對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的增、刪、改、查等基本操作。業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）是處理涉及業(yè)務(wù)邏輯，串聯(lián)用戶和數(shù)據(jù)。三層架構(gòu)進(jìn)行層次區(qū)分從而實(shí)現(xiàn)軟件架構(gòu)“高內(nèi)聚，低耦合”的目標(biāo)。因此，采用三層架構(gòu)進(jìn)行該故障數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)三層架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)三層架構(gòu)

2 故障數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 功能模塊設(shè)計(jì)

艦載武器裝備故障數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是以艦載武器中各型裝備的基本信息、常見(jiàn)故障進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)記錄、分析和查詢?yōu)槌霭l(fā)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)各型裝備的交付情況的數(shù)字化管理，解決裝備的溯源管理問(wèn)題；通過(guò)裝備故障問(wèn)題情況類比分析，解決裝備故障問(wèn)題混雜問(wèn)題，為裝備改進(jìn)升級(jí)提供數(shù)據(jù)支撐；通過(guò)故障數(shù)據(jù)模糊查詢和精確查詢，為裝備使用方提供裝備故障排故指導(dǎo)，解決客戶在裝備使用時(shí)排查故障原因難、故障解決措施不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2 所示。主要包括以下5 個(gè)功能模塊：

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

2.1.1 登錄系統(tǒng)模塊

以用戶端的操作人員基礎(chǔ)信息為核心的登錄系統(tǒng)模塊，實(shí)現(xiàn)用戶的登錄和注冊(cè)功能，統(tǒng)一管理用戶人員，總體掌控系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)裝備及數(shù)據(jù)信息的知悉范圍。

2.1.2 常見(jiàn)故障模塊

以艦載武器中各型裝備的基礎(chǔ)信息情況及故障歷史數(shù)據(jù)情況的查詢和修改為核心的常見(jiàn)故障模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備信息和故障數(shù)據(jù)信息的分裝備專業(yè)、分故障類型的查詢、刪除和修改的功能。

2.1.3 故障錄入模塊以艦載武器裝備的基本信息以及故障基本信息的錄入為核心的故障錄入模塊，實(shí)現(xiàn)針對(duì)裝備基本信息的裝備信息庫(kù)錄入和裝備的故障情況詳細(xì)統(tǒng)計(jì)和錄入功能，同時(shí)為了提高系統(tǒng)的操作效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的模板化錄入的功能。

2.1.4 排故指南模塊

以艦載武器裝備的故障數(shù)據(jù)查詢?yōu)楹诵牡呐殴手改夏K，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備歷史故障數(shù)據(jù)的模糊查詢和精確查詢的功能，為裝備故障排除提供數(shù)據(jù)記錄參考。

2.1.5 故障匯總模塊

以艦載武器裝備的現(xiàn)役使用情況、故障數(shù)據(jù)匯總和類比為核心的故障匯總模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)各型裝備的交付情況以及服役區(qū)域進(jìn)行總體把控和對(duì)裝備的故障類型和故障等級(jí)進(jìn)行數(shù)字化管理的功能。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

對(duì)于該數(shù)據(jù)管理庫(kù)設(shè)計(jì)而言，采用應(yīng)用廣泛的實(shí)體—聯(lián)系模型即E-R 模型（Entity Relationship Diagram），在需求分析階段及功能模塊設(shè)計(jì)階段進(jìn)行數(shù)據(jù)類型分析，通過(guò)分類、聚集、概括等方法抽象出實(shí)體[5]，然后根據(jù)實(shí)體的屬性描述實(shí)體之間的聯(lián)系，并繪制E-R 圖。根據(jù)系統(tǒng)的主要功能模塊的具體要求，系統(tǒng)中的關(guān)鍵實(shí)體分別為裝備、故障和維修，并參考裝備故障管理中的關(guān)鍵因素和指標(biāo)，為用戶提供便利、可靠的信息，便于用戶進(jìn)行故障的分析和提供指導(dǎo)性建議。針對(duì)以上實(shí)體，提煉出相應(yīng)的屬性，實(shí)體—聯(lián)系模型如圖3 所示，裝備見(jiàn)表1，故障數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，維修數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 維修數(shù)據(jù)表

圖3 E-R 圖

表1 裝備表

2.3 邏輯流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的界面是該故障數(shù)據(jù)系統(tǒng)與用戶對(duì)話的直接窗口，為便于用戶進(jìn)行系統(tǒng)的操作使用，所以該系統(tǒng)邏輯流程設(shè)計(jì)遵循簡(jiǎn)潔、便捷、層次合理的原則。

以排故指南模塊為例，介紹邏輯流程設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法：

用戶點(diǎn)擊“排故指南”Button，窗口跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)界面，可根據(jù)當(dāng)前需要解決的故障情況進(jìn)行選擇，可根據(jù)所屬專業(yè)、所屬項(xiàng)目、故障現(xiàn)象、設(shè)備編號(hào)等查詢項(xiàng)進(jìn)行模糊查詢或綜合精確查詢，根據(jù)用戶輸入查詢的結(jié)果顯示相關(guān)的故障數(shù)據(jù)，如用戶最為關(guān)心的故障原因、解決措施、備件情況等數(shù)據(jù)，為設(shè)備的排故工作提供經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。邏輯流程如圖4 所示。

圖4 邏輯流程

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果

經(jīng)進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，詳細(xì)過(guò)程不再一一贅述，常見(jiàn)故障模塊如圖5 所示，故障錄入模塊如圖6 所示，排故指南模塊如圖7 所示，故障匯總模塊如圖8 所示，系統(tǒng)主要的4 個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)效果如圖5、圖6、圖7，和圖8 所示。

圖5 常見(jiàn)故障模塊

圖6 故障錄入模塊

圖7 排故指南模塊

圖8 故障匯總模塊

4 結(jié)束語(yǔ)

表2 故障數(shù)據(jù)表

以解決裝備故障問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，以裝備故障數(shù)據(jù)、裝備數(shù)據(jù)為具體研究對(duì)象，以提升艦載裝備的故障維修能力、保證裝備的戰(zhàn)備完好性為目標(biāo)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、ADO.NET 數(shù)據(jù)訪問(wèn)等技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于C/S 架構(gòu)的艦載武器裝備故障數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在對(duì)訪問(wèn)用戶進(jìn)行身份認(rèn)證和權(quán)限分配的前提下，保證了數(shù)據(jù)資源的安全性，并具備進(jìn)行裝備的基礎(chǔ)信息查詢、故障數(shù)據(jù)增刪改查、故障數(shù)據(jù)數(shù)字化匯總并類比分析的功能。從資源利用方面，該系統(tǒng)利用C/S 架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了用戶端和服務(wù)器硬件資源的合理化分配，從功能應(yīng)用方面，能對(duì)用戶的合理化排故及裝備數(shù)據(jù)綜合掌控提供指導(dǎo)性建議。