淺談航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理架構研究論文

　　信息系統是由計算機硬件、網(wǎng)絡(luò )和通訊設備、計算機軟件、信息資源、信息用戶(hù)和規章制度組成的以處理信息流為目的的人機一體化系統。設備健康管理(EquipmentHealth Management，EHM)，是通過(guò)感知并充分使用狀態(tài)監測信息，融合維修、使用和環(huán)境信息，結合規范的設備管理方法和業(yè)務(wù)流程，對維修活動(dòng)進(jìn)行科學(xué)規劃和合理優(yōu)化，對影響設備健康狀態(tài)和剩余壽命的技術(shù)、管理和人為因素進(jìn)行全過(guò)程控制的活動(dòng)。當前，在技術(shù)推動(dòng)和現代維修理念發(fā)展的雙重作用下，EHM 的重要性大大增加。有效的設備健康管理不僅僅局限于狀態(tài)監測和維修的范圍，而是深入到設備的規范化、科學(xué)化和智能化管理之中。隨著(zhù)自動(dòng)化與信息化、技術(shù)與管理日益融合，航天發(fā)射場(chǎng)如何主動(dòng)推進(jìn)更完整的信息獲取、更全面的互聯(lián)互通、更深入的信息應用，關(guān)系到航天發(fā)射場(chǎng)分布與集中管控設備狀態(tài)、核心業(yè)務(wù)、技術(shù)以及開(kāi)展決策的能力和水平。

　　1 基于信息系統的航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理的需求

　　航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理的管控對象在管理中均以信息來(lái)表現。在設備健康管理中，我們通過(guò)信息系統來(lái)實(shí)現設備健康管理閉環(huán)的信息處理流程，實(shí)現設備信息在管理、檢測、控制方面自下而上與自上而下的互動(dòng)�；�于信息系統的航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理，需要智能化的管理手段、專(zhuān)業(yè)化的管理隊伍、配套化的管理機制和信息化的管理環(huán)境作為條件。

　　1.1 智能化的管理手段

　　隨著(zhù)信息技術(shù)、智能技術(shù)、維修技術(shù)等各種高新技術(shù)的發(fā)展及其在航天發(fā)射場(chǎng)中的廣泛應用，測試發(fā)射設備的結構變得越來(lái)越復雜，功能越來(lái)越多，自動(dòng)化程度越來(lái)越高。與此同時(shí)，復雜設備系統的可靠性、維修性、故障預測與診斷及維修保障等問(wèn)題也日見(jiàn)突出。對于技術(shù)含量高、系統集成性強、構造機理復雜、技術(shù)標準要求高的設備系統，傳統的耳聽(tīng)、手摸、眼看等檢查測試、故障診斷方法已不能適應設備維修管理的需要，為了實(shí)施更加科學(xué)合理的維修保障，我們必須發(fā)展并運用智能化的管理手段。這些手段包括：利用在線(xiàn)監測系統或離線(xiàn)檢測系統獲得的設備運行狀態(tài)數據;利用人工智能算法定期或不定期地對設備狀態(tài)做出評估;利用PDA 和剩余壽命預測模型分析設備的性能衰退趨勢;利用多媒體顯示設備健康評估和分級報警結果及時(shí)進(jìn)行維修決策，等等。

　　1.2 專(zhuān)業(yè)化的管理隊伍

　　基于信息系統的航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理對保障隊伍的素質(zhì)要求，側重于“知識型”和“專(zhuān)業(yè)化”，這將成為航天發(fā)射場(chǎng)管理力和保障力新的增長(cháng)點(diǎn)。實(shí)現基于信息系統的航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理，要有一支熟悉信息化條件下設備健康管理特點(diǎn)與規律，通曉設備維修保障，能嫻熟運用信息技術(shù)、監測技術(shù)、故障診斷技術(shù)和狀態(tài)評估技術(shù)等進(jìn)行維修決策、控制與協(xié)調的設備管理人員隊伍;要有一支文化層次高、業(yè)務(wù)技能強、專(zhuān)業(yè)種類(lèi)全，能熟練使用智能化設備和設施的設備操作人員隊伍;要有一支設備保障理論功底深、實(shí)踐應用能力強、專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平高，能運用現代技術(shù)尤其是信息技術(shù)解決一體化綜合保障重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題的設備維修人員隊伍。

　　1.3 配套化的管理機制

　　管理機制本質(zhì)上是管理系統的內在聯(lián)系、功能及其運行原理，是決定管理功效的核心問(wèn)題。配套化的管理機制是航天發(fā)射場(chǎng)順利實(shí)施設備健康管理的基礎，沒(méi)有配套完善的機制，一體化綜合保障就難以高效運行。

　　管理機制主要表現為三大機制：一是嚴密順暢的運行機制，這是航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理基本職能的活動(dòng)方式、系統功能和運行原理，要與航天測試發(fā)射指揮信息運行渠道相一致，要與設備保障物質(zhì)流運行渠道相一致;二是合理高效的動(dòng)力機制，這是確保航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理系統動(dòng)力產(chǎn)生與運作的機制，要靠管理主體樹(shù)立全局觀(guān)念，要大力強化服務(wù)意識;三是責權一致的約束機制，必須運用政策、法規、標準等建立約束機制，必須明確相關(guān)系統及人員的責任，來(lái)限定或修正設備健康管理行為。

　　1.4 信息化的管理環(huán)境

　　航天發(fā)射場(chǎng)對測試發(fā)射設備的操作使用、維護保養、故障修理等信息采用人工記錄和分散的信息系統管理的方式，可以在一定程度上滿(mǎn)足航天發(fā)射場(chǎng)的維修和管理需求，但也日益暴露出設備管理技術(shù)手段相對落后、維修管理信息化程度較低等問(wèn)題，難以實(shí)現以信息為依據的設備健康管理。

　　信息化的管理環(huán)境，強調管理單元和要素的高度融合，強調管理體系效能的整體發(fā)揮，要求健康管理一體高效、保障力量高度融合、管理內容綜合兼容、維修行動(dòng)實(shí)時(shí)精確。

　　信息化的管理環(huán)境是航天發(fā)射場(chǎng)信息化建設的有機組成部分，必須與航天發(fā)射場(chǎng)信息化建設相一致、相協(xié)調、同步發(fā)展，在航天發(fā)射場(chǎng)信息化建設的大框架內，盡可能優(yōu)化結構、完善功能，盡力做到：一是網(wǎng)絡(luò )一體，即不同建制、不同單位、不同層次而又目標相同、功能相似、作用相關(guān)的各種維修保障力量和管理平臺，通過(guò)信息化網(wǎng)絡(luò )系統連在一起，形成縱橫交錯、穩定可靠的一體化保障網(wǎng)絡(luò );二是輻射管理，即以信息系統為依托，以網(wǎng)絡(luò )為骨干，以各個(gè)管理站點(diǎn)為觸角，分區、成網(wǎng)配置維修力量，建立由點(diǎn)向面、業(yè)務(wù)銜接、功能互補、富有彈性的管理部署;三是可視可控，就是以設備健康管理需求為牽引，借助可視化的管理調度系統，適時(shí)把握各類(lèi)不同設備的健康狀況，合理調度維修資源，以信息流引導物質(zhì)流，確保在需要的時(shí)間和地點(diǎn)投入適當的維修力量，實(shí)現精確、高效的設備健康管理。

　　2 基于信息系統的航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理總體架構

　　根據基于信息系統的航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理的需求分析，論文認為基于信息系統的航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理架構主要由資源管理架構、業(yè)務(wù)邏輯架構、應用表現架構和基礎設施架構等組成。

　　2.1 資源管理架構

　　航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理主要包括兩大類(lèi)資源：一類(lèi)是有形資源，一類(lèi)是無(wú)形資源。有形資源主要包括各級各類(lèi)設備管理力量、設備維修力量和設備操作力量，以及檢測設備、維修設備、備件等，通常是指具有一定實(shí)物、實(shí)體形態(tài)的資源。無(wú)形資源是沒(méi)有發(fā)生損耗的隱性的各類(lèi)因素，包括知識、經(jīng)驗、標準、方法、技術(shù)等等。

　　在資源管理架構中，信息系統一方面將有形資源以數據的形式采集、存儲到數據庫中，另一方面將無(wú)形資源轉化、存儲到模型庫、方法庫、標準庫、知識庫中。因此，資源管理架構中主要包括各類(lèi)結構化、半結構化和非結構化的數據信息，以及實(shí)現信息采集、存儲、傳輸、存取和管理的.各種資源管理系統，主要有數據庫管理系統、目錄服務(wù)系統、內容管理系統等。從信息的流向看，“外部?jì)认颉毙畔①Y源是設備管理人員所了解和掌握的，對設備健康管理有用的各種外部環(huán)境信息，設備健康管理不僅關(guān)注設備及其部件的技術(shù)狀態(tài)，而且還關(guān)注環(huán)境因素、使用因素等對設備健康狀態(tài)的影響�！皟炔客庀颉毙畔①Y源是航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理的歷史、傳統、經(jīng)驗做法、案例，等等。

　　2.2 業(yè)務(wù)邏輯架構

　　航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理涉及狀態(tài)監控、健康評估、維修決策支持、規劃及控制等許多業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)之間又存在一定的邏輯關(guān)系。在狀態(tài)監控、故障預測基礎上的設備健康管理是機內測試和狀態(tài)監測能力的拓展，是從設備級狀態(tài)監測與故障診斷到系統級綜合診斷與狀態(tài)管理的轉變。

　　業(yè)務(wù)邏輯架構是描述驅動(dòng)航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理活動(dòng)的主要業(yè)務(wù)架構，由實(shí)現設備健康管理各種業(yè)務(wù)的功能、流程、規則、策略等組成。在信息系統中對應應用業(yè)務(wù)的是一組信息處理代碼成。業(yè)務(wù)邏輯架構也包含描述業(yè)務(wù)對象以及它們之間的關(guān)系，包含這些業(yè)務(wù)對象在業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)功能中的使用。業(yè)務(wù)邏輯架構中的一個(gè)基本業(yè)務(wù)流程。

　　2.3 應用表現架構

　　應用表現架構是在基礎設施架構的支持下，通過(guò)人機交互等方式，將業(yè)務(wù)邏輯架構和資源管理架構緊密結合在一起，并以圖形、多媒體等豐富的形式向用戶(hù)展現信息處理的結果。應用表現架構是航天發(fā)射場(chǎng)各項數據、信息流、信息對象以及數據交換界面的綜合描述，清楚地表述了在各種應用中的數據以及數據在各應用間的交互。應用表現架構應該能夠展現：確定的信息需求、信息的采集與處理、為管理人員提供信息及結果、各種圖形的顯現。

　　2.4 基礎設施架構

　　基礎設施架構主要由支持航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理信息系統運行的硬件、系統軟件和網(wǎng)絡(luò )組成，把在操作層面的IT 管理方面的基礎設施要素聯(lián)系起來(lái)�；�礎設施架構處于支持作用底層，如自動(dòng)感知技術(shù)(傳感器、RFID)、監測與控制技術(shù)(PLCDCSSCADAD 狀態(tài)監測)、制造執行技術(shù)(MES)，直接服務(wù)于其它三個(gè)架構�；�礎設施架構為應用表現架構提供高質(zhì)量的信息對象、軟件應用系統(如管理信息系統、決策支持系統)，以及系統和數據的交互界面，還提供輔助決策系統(DSS)、工業(yè)控制系統(CCS)以及數據庫、模型庫、方法庫、知識庫和上級機關(guān)及外界交換信息的接口。

　　3 基于信息系統的航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理層次架構

　　3.1 層次架構劃分

　　根據航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理的總體架構，為了實(shí)現基于信息系統的設備健康管理，可以利用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、狀態(tài)監測技術(shù)等，構建有機、集成的設備健康管理體系。該體系可以分層次實(shí)施，各個(gè)層次可以有機結合，統一規劃，分層實(shí)施。

　　3.2 層次架構描述

　　基于信息系統的航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理強調以規劃設計層為指導，以業(yè)務(wù)系統層為主線(xiàn)，以研發(fā)工具層為手段，以導航交互層為表現。

　　3.2.1 規劃設計層

　　航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理MIS 的開(kāi)發(fā)必須具有一定的科學(xué)管理工作的基礎。只有在合理的管理體制、完善的規章制度、穩定的工作秩序、科學(xué)的管理方法和準確的原始數據的基礎上，才能進(jìn)行MIS 的開(kāi)發(fā)。因此，為適應航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理MIS 的開(kāi)發(fā)需求，航天發(fā)射場(chǎng)設備管理部門(mén)必須做好規劃、設計工作，做好建造、購置和安裝的準備，必須逐步完善以下工作：操作、運行、維護、報廢等工作的程序化，各部門(mén)都有相應的作業(yè)流程;設備健康管理業(yè)務(wù)標準化，各部門(mén)都有相應的作業(yè)規范;報表文件的統一化，固定的內容、周期、格式;數據資料的完善化和代碼化等。

　　3.2.2 業(yè)務(wù)系統層

　　業(yè)務(wù)系統層包含了航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理的基本業(yè)務(wù)體系，主要有設備健康狀態(tài)評估、設備剩余壽命預測、故障檢測與診斷管理、設備操作與運行管理、設備狀態(tài)維修管理、日常維護保養管理、備件采購與庫存管理等。業(yè)務(wù)系統層還包含了航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理的各項標準，主要有健康狀態(tài)等級標準、檢測診斷技術(shù)標準、規范化管理標準、業(yè)務(wù)操作標準等。航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理可以通過(guò)MIS 實(shí)現業(yè)務(wù)信息增值，用數學(xué)模型統計分析數據，實(shí)現輔助決策，反映IT 對業(yè)務(wù)系統的支持性作用。

　　3.2.3 研發(fā)工具層

　　研發(fā)工具層可以構建和使用各類(lèi)開(kāi)發(fā)平臺或開(kāi)發(fā)工具(包括：數據建模工具、流程管理工具、功能開(kāi)發(fā)工具、報表設計工具、網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)工具、系統集成工具等)。航天發(fā)射場(chǎng)設備健康管理技術(shù)人員通過(guò)研發(fā)工具層能夠輕松維護業(yè)務(wù)需求變化。研發(fā)工具層開(kāi)發(fā)的輸入功能決定于系統所要達到的目的及系統的能力和信息環(huán)境的許可;存儲功能是系統存儲各種信息資料和數據的能力;處理功能主要是基于數據倉庫技術(shù)的聯(lián)機分析處理(OLAP) 和數據挖掘(DM);控制功能對構成系統的各種信息處理設備進(jìn)行控制和管理，對整個(gè)信息加工、處理、傳輸、輸出等環(huán)節通過(guò)各種程序進(jìn)行控制。

　　3.2.4 導航交互層

　　導航交互層所包含的應用軟件系統、信息以及各系統和信息之間的交互界面直接為設備健康管理業(yè)務(wù)提供了支撐。導航交互層在對業(yè)務(wù)體系內容進(jìn)行分析的基礎上，可以構建特色應用組件功能，包括設計業(yè)務(wù)導航艙、展示工作流程、組織設備樹(shù)結構、圖形化工作指引、支持PDA等移動(dòng)設備使用等。導航交互層設計的中心思想是：以資源管理為中心，以權限控制為手段，以圖形界面為交互方式，以定制擴展應對變化。

　　4 結束語(yǔ)

　　航天發(fā)射場(chǎng)實(shí)施以信息系統為支撐的設備健康管理，能夠借助信息系統加強設備健康管理工作管控，實(shí)時(shí)掌握設備健康狀態(tài)，全面跟蹤記錄設備維護維修過(guò)程;能夠為設備健康管理提供準確及時(shí)的信息分析;能夠利用信息系統實(shí)現備件庫存預警機制，實(shí)現采購——庫存——消耗聯(lián)動(dòng)，降低備件庫存及其備件成本;能夠利用信息系統的數據處理能力為設備健康管理決策提供科學(xué)依據。航天發(fā)射場(chǎng)對關(guān)鍵設備進(jìn)行狀態(tài)監測與健康管理，可以提高設備健康管理水平，對于優(yōu)化設備維修活動(dòng)、輔助維修決策具有重要意義。

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