飞机维修业务信息管理系统设计与实现

程 新，马小尉，汪 浩

(1．中航工业哈飞集团有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150066)

(2．南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016)

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、维修控制等，是一个多层次、多环节、多专业的保障系统［1］，它不仅关系到产品客户方、飞机制造方以及航材维修企业各自的业务运转，还涉及彼此利益，其市场地位和价值尤为重要，因此及时合理的维修是保证飞机产品具有优良技术性能和良好可靠性的必要条件。飞机维修业务信息管理系统的开发与运用正是航空企业产品服务与时俱进、适应市场环境的体现，是信息化管理在航空领域的一个具体应用。

与国外制造商相比，我国航空制造企业在相关技术方面尚未走在前列，整体维修支援信息化水平较低。伴随着飞机维修行业的不断开放以及信息技术的快速发展，在保证安全可靠的前提下对飞机维修做出快速反应、进行快速修理变得越来越重要［2］。作为产品服务与时俱进、适应市场环境、提高企业核心竞争力的体现，先进的飞机维修业务信息管理系统的开发与运用就显得尤为迫切和重要。

1 系统需求分析

1.1 基本需求

信息管理系统服务于用户，其实际业务需求是根本，因此系统开发的各项功能需与之相匹配。经过深入交流和归纳分析，明确了用户要求的系统主要功能如下：

a．实现对信息资源的高效管理。

飞机维修业务部门信息资源种类繁多，数据量大，涵盖人员信息、客户信息、飞机产品信息、基本构型信息、故障信息等，仅基本构型模块包括的各种部附件就达上万种类型，凭借过去的手工管理很难进行查询分析和统计汇总。系统需利用计算机对这些资源进行信息化统一管理，方便用户高效、精确检索，获取自己所需信息，减少手工处理工作量，提高管理效率。

b．信息资源共享与传输。

信息资源的高效管理基于整个系统存在的数据，方便了人员对信息的管理和利用。当用户希望从其他科室或人员获取信息时，通过信息资源共享与传输，便可及时得到对方授权并获取自己所需资源，最终实现减少部门人员远距离往来各科室索要、传递、拷贝文件等时间，提高业务处理效率，且保持了相关信息的同步一致性。

c．规范流程、明确责任，实现对飞机维修业务的有效监控和管理。

飞机维修业务涉及的单位和人员众多，在以往的管理过程中，由于不能对业务进程进行及时跟踪，无法对各任务环节和状态形成直观了解，这种情况往往容易造成业务上的管理和监督不及时，致使任务无法按期完成。另一方面，由于流程的不清晰，对业务办理过程中出现的问题反馈慢、解决问题时间长且难以明确责任。因此，系统应在建立标准化、规范化飞机维修业务流程的基础上，对具体任务中各科室、人员的办理状态、时效等进行跟踪，实时查看督办，及时发现和解决问题，有利于规范各单位职责，提高工作效率。

d．对各类静、动态信息进行科学预测统计、数据整理分析以及报表输出。

本系统包含飞机维修业务所需的大量静、动态数据信息，用户需定期或根据自身需要有条件地对该类数据进行统计分析并输出相关报表，以跟踪飞机产品售出后的使用状况，并以此作为评估其性能和日后进行改进的重要依据。此外，对于飞机这样的大型复杂系统来说，航空设备种类和数量较多，备件需求问题不仅仅是单个零部件的问题，系统中每个部件对系统寿命周期及费用都起着不同作用。如何在可用度、可靠度以及费用之间找到一个综合的解决方案，合理科学地对所需备件的需求数量进行预测也是本系统要实现的重要功能。

1.2 业务流程分析

业务流程分析主要是通过相应的业务流程图对各环节的业务活动以及信息资源流动进行详细描述。通过整理分析，该飞机维修部门的整体业务流程描述为：首先飞机客户或企业派驻用户现场的服务代表将飞机产品使用过程中的故障信息或维修支援请求等通过传真形式反馈至维修业务部门，由信息中心接收后把收集的各项数据按机型分类并以标准格式录入信息管理系统，而后传阅至部门主管领导(部长)。部长首先要对信息进行审阅，退回不符合规定的现场服务报表信息后，根据对具体情况的分析分派任务到各业务科室，指定具体机型负责人(质量控制科分办员)承办。科长收到任务后，依据部长处理意见和本科室具体流程分派人员落实，质量控制科分办员则根据传真信息的具体内容及问题类别，负责在系统中录入相应的技术咨询、故障信息卡、返修跟踪卡、备件申请、月报、供应商评价等数据，而后将信息分派到各责任科室进行具体处理，此过程由质量控制科科长审核。需要办理信息反馈的任务主要分派到质量控制科，由各机型负责人按质控文件“航空产品外场质量信息反馈处理程序”进行办理，最终将结果上传至系统;服务现场故障处理信息通过“航空产品故障信息卡”和“故障品返修索赔跟踪卡”分派到售后服务科，并由其负责跟踪处理及闭环，售后服务科还负责飞机月报统计、分析等;备件申请类信息分派至备件服务组，若有要件信息需办理，首先查看库存数量是否满足，如库存不满足则进入下令程序，库存满足条件需要发运时，则直接进入发运管理程序;对技术单、服务通报编发、客户培训等相关信息则分派到技术培训科，分别按技术单流程和培训流程实施。飞机维修业务整体流程如图1所示。

2 系统总体设计

2.1 系统的开发结构模式

本系统采用 B/S结构开发，B/S(Browser/Server)结构即浏览器和服务器结构，这是一种基于Web的新型信息管理系统平台模式。B/S结构模式把传统C/S结构模式中的服务器进行了分解，转变成一个数据服务器以及一个或多个应用服务器(Web服务器)，这种技术是因特网以及WWW服务发展的直接结果，是对C/S结构的一种变化或者改进。在B/S结构下，用户操作界面通过客户端浏览器实现，极少部分事务逻辑置于前端(Browser)，主要事务逻辑都在服务器端(Server)实现，从而形成3 层结构［3］。

图1 飞机维修业务整体流程图

采用B/S结构模式开发出的信息管理系统，主要通过HTTP协议进行信息传输。程序本身部署在服务器端，而后使用一台Web服务器用于处理用户在客户端提交的请求，另外一台数据库服务器专门用于处理相关数据请求。在B/S结构模式中，浏览器借助一些开放的公用端口容易非法入侵Web服务器，而在数据库服务器和Web服务器分开部署后，前者和后者的物理地址将变得毫不相关。对数据库服务器而言，当主要用于数据存储和处理时通常只需开放与之相关的部分端口，因此该模式能有效地保护数据库服务器不被入侵。基于上述分析，给出系统B/S结构模型，如图2所示。

图2 系统B/S结构模型图

2.2 系统的功能结构

为了更明确地描述系统功能活动，在系统需求分析的基础上，按照层次将系统功能划分为两大类：信息资源管理、工作流管理。其中，信息资源管理模块实现维修体系中各项基础公共数据的管理，主要包括人力资源管理、出差任务管理、飞机交付动态、基本构型管理、相关单位管理等子模块;工作流管理模块实现维修管理中各项业务流程进行标准化管理，包括事务处理、客户故障处理、信息反馈管理、技术单管理、备件管理和培训业务管理等子模块。信息资源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相关流程的控制和管理，系统功能结构如图3所示。

3 系统信息模型及数据库设计

图3 系统整体功能结构示意图

信息模型的建立是系统开发极为重要的一部分，其目的是把将要设计的结构与系统行为联系起来，同时也是为了更好地理解所要开发的系统，提供简化和复用的机会。信息模型可从多个角度来进行描述，可以是结构性的，用于强调系统组织或业务结构等;也可以是行为性的，着重强调流程控制或动态行为。在信息模型的基础上，设计出相关的数据库表，能为飞机维修业务信息管理系统提供数据支撑。

3.1 用例模型分析

为了进一步把握和分析用户需求，需要从用户角度来理解系统所需功能，并为其提供一个需求模型。用例模型描述的即是外部参与者(Actor)所理解的系统功能，它的建立是在与用户反复讨论的基础上进行模型分析和改进，从而逐步完善系统功能需求。首先，它对所要开发系统的功能需求加以表述;其次，把系统看作黑盒，在不关心系统内部结构和设计的情况下以外部参与者角色进行理解;最后，它对需求分析阶段之后的开发行为起到驱动作用，不仅确保了开发过程中系统各项功能的实现，而且能用于验证和检测［4］。本文采用面向对象的方法，使用统一建模语言UML构建可视化需求模型，该模型的建立能够更加清楚地表达用户需求，有助于进一步分析并挖掘更深层次功能［5］。

在图4中，以备件业务组作为系统参与者为例，描述了参与者与用例的通讯关联(Communication Association)以及用例间的相互关系。该图涵盖了用例的使用、泛化以及扩展关系。用例关系的使用不单是对用例图描述进行补充，更重要的是它清楚地展示了系统各功能之间的联系，易于使用者及开发人员理解，有助于系统需求模型的建立和完善。

3.2 系统静态结构模型

静态结构模型可根据用例模型来构建，利用UML统一建模语言建立系统静态结构模型时，主要是靠类图或者对象图来进行描述。在面向对象设计的过程中，对象是客观世界的任一实体的映射，类是从具体对象抽象出来的一些共有属性和特性集合。图5和图6是以技术单管理业务类和备件发运用例为例分别给出的状态图和类图。

图4 备件业务组用例图

图5 技术单管理业务类状态图

3.3 系统动态行为模型

系统静态结构模型的建立使系统的内部结构和相互联系变得更加清楚，但并没有描述系统的动态行为特征，为了进一步论证和分析用户需求，在静态结构模型建立的基础上还要建立动态行为模型，包括序列图、活动图、状态图和协作图等的建立，这也是对前者的验证和补充。图7、图8为承办单检索用例和技术培训任务用例的动态行为模型建模。

图7 承办单检索用例序列图

图8 技术培训用例协作图

3.4 系统数据库设计

本文研究和开发的飞机维修业务信息管理系统，其使用的主体是维修业务部门各科室用户，具体功能种类多、数据信息量大，系统数据库设计的好坏将直接影响业务处理效率和用户体验。本系统使用关系型数据库进行数据库设计，它是建立在关系模型基础上的数据库，主要通过集合代数等数学概念和方法对数据库中的数据进行处理。而静态结构建模过程中描述的UML类图实质上也是一个扩展的实体-关系模型，且该模型比较容易映射到关系数据库。因此，基于一定的映射规则，以系统模型中实体类为重点对所有对象类和关系进行映射，能得到对应的系统数据库表，实现对系统数据库结构的初步设计。

以质量控制科的飞机产品故障信息管理和技术培训科的技术单业务处理中涉及的实体类为例，飞机产品故障信息管理过程所涉及到的实体类有：已交付飞机类、故障信息卡类、返修索赔卡类、基本构型类、单机质量档案类、机型系列类、飞机产品客户类、机型负责人类、USER类、供应商和维修商类，这些类都需要设计为数据库表。每架已交付的飞机产品都有独自的单机质量档案，因此已交付飞机表是单机质量档案表的父类表。其中，飞机产品客户类、机型系列类和已交付飞机类之间是“一对多”的关系，供应商、制造商和基本构型之间也是“一对多”的关系，因此在映射的相关表之间建立了外键，各表通过相应的外键字段关联。

按上述方法把飞机维修业务信息管理中包含的所有实体类映射到对应的表，初步完成整个数据库表的建立。在此基础上，还需根据需求分析对数据库做进一步的改善和调整，包括检查数据库的完整性、对其进行优化设计等。该过程能保证所设计数据库的准确性和一致性，同时可有效避免因依赖关系引起的数据冗余，提高数据库使用性能。

4 系统实施

该飞机维修业务信息管理系统采用B/S结构，系统开发环境为Visual Studio 2008。系统表示层通过ASP．NET以及JavaScript、HTML语言来实现界面展示和输入响应，逻辑层使用C#语言编程实现。系统业务处理过程中包含较大的数据量且系统受访问的次数频繁，在衡量了Web服务器以及数据库管理系统的适用性，并结合企业和系统自身特点的情况下，采用Windows Server 2003搭配集成的Internet信息服务IIS6．0构建Web服务器，选择SQL Server 2005作为数据库管理系统。

安装并配置好SQL数据库和IIS服务器各项功能后，启动IIS服务，用户在自己PC端的IE浏览器中输入相应IP地址即可进入该飞机维修业务信息管理系统。登录成功后，依据管理员赋予权限的不同可进行相应的信息查询、管理及业务处理操作。

5 结束语

本文设计开发的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。系统实现了资源共享、信息实时交换，为飞机维修业务信息化的实现提供了信息基础和技术支撑;数据的实时传递、高效检索等功能为飞机维修信息管理提供了可靠的数据保障，使用户对各项业务需求的反应更加准确迅速;系统还建立了标准化、规范化的业务流程，促进企业的业务管理向更加合理、科学的方向发展，不仅能改善其经营环境，还能增强核心竞争力。目前，该信息管理系统已经在企业的飞机维修业务部门投入使用，有效提高了业务效率和飞机产品维修的信息化水平。

［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］ 朱家元，冯惊雷，张恒喜．航空数字化综合维修保障信息系统设计与实现［J］．航空工程与维修，2003(4)：22-24．

［3］ 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．

［4］ 孙挺．基于UML的需求获取技术研究［D］．郑州：郑州大学，2005．

［5］ 唐伟．基于．NET的管理信息系统设计及开发技术研究［D］．南京：东南大学，2005．