浅谈航天发射场设备健康管理架构研究论文
信息系统是由计算机硬件、网络和通讯设备、计算机软件、信息资源、信息用户和规章制度组成的以处理信息流为目的的人机一体化系统。设备健康管理(EquipmentHealth Management，EHM)，是通过感知并充分使用状态监测信息，融合维修、使用和环境信息，结合规范的设备管理方法和业务流程，对维修活动进行科学规划和合理优化，对影响设备健康状态和剩余寿命的技术、管理和人为因素进行全过程控制的活动。当前，在技术推动和现代维修理念发展的双重作用下，EHM 的重要性大大增加。有效的设备健康管理不仅仅局限于状态监测和维修的范围，而是深入到设备的规范化、科学化和智能化管理之中。随着自动化与信息化、技术与管理日益融合，航天发射场如何主动推进更完整的信息获取、更全面的互联互通、更深入的信息应用，关系到航天发射场分布与集中管控设备状态、核心业务、技术以及开展决策的能力和水平。
1 基于信息系统的航天发射场设备健康管理的需求
航天发射场设备健康管理的管控对象在管理中均以信息来表现。在设备健康管理中，我们通过信息系统来实现设备健康管理闭环的信息处理流程，实现设备信息在管理、检测、控制方面自下而上与自上而下的互动。基于信息系统的航天发射场设备健康管理，需要智能化的管理手段、专业化的管理队伍、配套化的管理机制和信息化的管理环境作为条件。
1.1 智能化的管理手段
随着信息技术、智能技术、维修技术等各种高新技术的发展及其在航天发射场中的广泛应用，测试发射设备的结构变得越来越复杂，功能越来越多，自动化程度越来越高。与此同时，复杂设备系统的可靠性、维修性、故障预测与诊断及维修保障等问题也日见突出。对于技术含量高、系统集成性强、构造机理复杂、技术标准要求高的设备系统，传统的耳听、手摸、眼看等检查测试、故障诊断方法已不能适应设备维修管理的需要，为了实施更加科学合理的维修保障，我们必须发展并运用智能化的管理手段。这些手段包括：利用在线监测系统或离线检测系统获得的设备运行状态数据;利用人工智能算法定期或不定期地对设备状态做出评估;利用PDA 和剩余寿命预测模型分析设备的性能衰退趋势;利用多媒体显示设备健康评估和分级报警结果及时进行维修决策，等等。
1.2 专业化的管理队伍
基于信息系统的航天发射场设备健康管理对保障队伍的素质要求，侧重于“知识型”和“专业化”，这将成为航天发射场管理力和保障力新的增长点。实现基于信息系统的航天发射场设备健康管理，要有一支熟悉信息化条件下设备健康管理特点与规律，通晓设备维修保障，能娴熟运用信息技术、监测技术、故障诊断技术和状态评估技术等进行维修决策、控制与协调的设备管理人员队伍;要有一支文化层次高、业务技能强、专业种类全，能熟练使用智能化设备和设施的设备操作人员队伍;要有一支设备保障理论功底深、实践应用能力强、专业技术水平高，能运用现代技术尤其是信息技术解决一体化综合保障重点、难点问题的设备维修人员队伍。
1.3 配套化的管理机制
管理机制本质上是管理系统的内在联系、功能及其运行原理，是决定管理功效的核心问题。配套化的管理机制是航天发射场顺利实施设备健康管理的基础，没有配套完善的机制，一体化综合保障就难以高效运行。
管理机制主要表现为三大机制：一是严密顺畅的运行机制，这是航天发射场设备健康管理基本职能的活动方式、系统功能和运行原理，要与航天测试发射指挥信息运行渠道相一致，要与设备保障物质流运行渠道相一致;二是合理高效的动力机制，这是确保航天发射场设备健康管理系统动力产生与运作的机制，要靠管理主体树立全局观念，要大力强化服务意识;三是责权一致的约束机制，必须运用政策、法规、标准等建立约束机制，必须明确相关系统及人员的责任，来限定或修正设备健康管理行为。
1.4 信息化的管理环境
航天发射场对测试发射设备的操作使用、维护保养、故障修理等信息采用人工记录和分散的信息系统管理的方式，可以在一定程度上满足航天发射场的维修和管理需求，但也日益暴露出设备管理技术手段相对落后、维修管理信息化程度较低等问题，难以实现以信息为依据的设备健康管理。
信息化的管理环境，强调管理单元和要素的高度融合，强调管理体系效能的整体发挥，要求健康管理一体高效、保障力量高度融合、管理内容综合兼容、维修行动实时精确。
信息化的管理环境是航天发射场信息化建设的有机组成部分，必须与航天发射场信息化建设相一致、相协调、同步发展，在航天发射场信息化建设的大框架内，尽可能优化结构、完善功能，尽力做到：一是网络一体，即不同建制、不同单位、不同层次而又目标相同、功能相似、作用相关的各种维修保障力量和管理平台，通过信息化网络系统连在一起，形成纵横交错、稳定可靠的一体化保障网络;二是辐射管理，即以信息系统为依托，以网络为骨干，以各个管理站点为触角，分区、成网配置维修力量，建立由点向面、业务衔接、功能互补、富有弹性的管理部署;三是可视可控，就是以设备健康管理需求为牵引，借助可视化的管理调度系统，适时把握各类不同设备的健康状况，合理调度维修资源，以信息流引导物质流，确保在需要的时间和地点投入适当的维修力量，实现精确、高效的设备健康管理。
2 基于信息系统的航天发射场设备健康管理总体架构
根据基于信息系统的航天发射场设备健康管理的需求分析，论文认为基于信息系统的航天发射场设备健康管理架构主要由资源管理架构、业务逻辑架构、应用表现架构和基础设施架构等组成。
2.1 资源管理架构
航天发射场设备健康管理主要包括两大类资源：一类是有形资源，一类是无形资源。有形资源主要包括各级各类设备管理力量、设备维修力量和设备操作力量，以及检测设备、维修设备、备件等，通常是指具有一定实物、实体形态的资源。无形资源是没有发生损耗的隐性的各类因素，包括知识、经验、标准、方法、技术等等。
在资源管理架构中，信息系统一方面将有形资源以数据的形式采集、存储到数据库中，另一方面将无形资源转化、存储到模型库、方法库、标准库、知识库中。因此，资源管理架构中主要包括各类结构化、半结构化和非结构化的数据信息，以及实现信息采集、存储、传输、存取和管理的.各种资源管理系统，主要有数据库管理系统、目录服务系统、内容管理系统等。从信息的流向看，“外部内向”信息资源是设备管理人员所了解和掌握的，对设备健康管理有用的各种外部环境信息，设备健康管理不仅关注设备及其部件的技术状态，而且还关注环境因素、使用因素等对设备健康状态的影响。“内部外向”信息资源是航天发射场设备健康管理的历史、传统、经验做法、案例，等等。
2.2 业务逻辑架构
航天发射场设备健康管理涉及状态监控、健康评估、维修决策支持、规划及控制等许多业务，这些业务之间又存在一定的逻辑关系。在状态监控、故障预测基础上的设备健康管理是机内测试和状态监测能力的拓展，是从设备级状态监测与故障诊断到系统级综合诊断与状态管理的转变。
业务逻辑架构是描述驱动航天发射场设备健康管理活动的主要业务架构，由实现设备健康管理各种业务的功能、流程、规则、策略等组成。在信息系统中对应应用业务的是一组信息处理代码成。业务逻辑架构也包含描述业务对象以及它们之间的关系，包含这些业务对象在业务流程和业务功能中的使用。业务逻辑架构中的一个基本业务流程。
2.3 应用表现架构
应用表现架构是在基础设施架构的支持下，通过人机交互等方式，将业务逻辑架构和资源管理架构紧密结合在一起，并以图形、多媒体等丰富的形式向用户展现信息处理的结果。应用表现架构是航天发射场各项数据、信息流、信息对象以及数据交换界面的综合描述，清楚地表述了在各种应用中的数据以及数据在各应用间的交互。应用表现架构应该能够展现：确定的信息需求、信息的采集与处理、为管理人员提供信息及结果、各种图形的显现。
2.4 基础设施架构
基础设施架构主要由支持航天发射场设备健康管理信息系统运行的硬件、系统软件和网络组成，把在操作层面的IT 管理方面的基础设施要素联系起来。基础设施架构处于支持作用底层，如自动感知技术(传感器、RFID)、监测与控制技术(PLCDCSSCADAD 状态监测)、制造执行技术(MES)，直接服务于其它三个架构。基础设施架构为应用表现架构提供高质量的信息对象、软件应用系统(如管理信息系统、决策支持系统)，以及系统和数据的交互界面，还提供辅助决策系统(DSS)、工业控制系统(CCS)以及数据库、模型库、方法库、知识库和上级机关及外界交换信息的接口。
3 基于信息系统的航天发射场设备健康管理层次架构
3.1 层次架构划分
根据航天发射场设备健康管理的总体架构，为了实现基于信息系统的设备健康管理，可以利用信息技术、网络技术、状态监测技术等，构建有机、集成的设备健康管理体系。该体系可以分层次实施，各个层次可以有机结合，统一规划，分层实施。
3.2 层次架构描述
基于信息系统的航天发射场设备健康管理强调以规划设计层为指导，以业务系统层为主线，以研发工具层为手段，以导航交互层为表现。
3.2.1 规划设计层
航天发射场设备健康管理MIS 的开发必须具有一定的科学管理工作的基础。只有在合理的管理体制、完善的规章制度、稳定的工作秩序、科学的管理方法和准确的原始数据的基础上，才能进行MIS 的开发。因此，为适应航天发射场设备健康管理MIS 的开发需求，航天发射场设备管理部门必须做好规划、设计工作，做好建造、购置和安装的准备，必须逐步完善以下工作：操作、运行、维护、报废等工作的程序化，各部门都有相应的作业流程;设备健康管理业务标准化，各部门都有相应的作业规范;报表文件的统一化，固定的内容、周期、格式;数据资料的完善化和代码化等。
3.2.2 业务系统层
业务系统层包含了航天发射场设备健康管理的基本业务体系，主要有设备健康状态评估、设备剩余寿命预测、故障检测与诊断管理、设备操作与运行管理、设备状态维修管理、日常维护保养管理、备件采购与库存管理等。业务系统层还包含了航天发射场设备健康管理的各项标准，主要有健康状态等级标准、检测诊断技术标准、规范化管理标准、业务操作标准等。航天发射场设备健康管理可以通过MIS 实现业务信息增值，用数学模型统计分析数据，实现辅助决策，反映IT 对业务系统的支持性作用。
3.2.3 研发工具层
研发工具层可以构建和使用各类开发平台或开发工具(包括：数据建模工具、流程管理工具、功能开发工具、报表设计工具、网络开发工具、系统集成工具等)。航天发射场设备健康管理技术人员通过研发工具层能够轻松维护业务需求变化。研发工具层开发的输入功能决定于系统所要达到的目的及系统的能力和信息环境的许可;存储功能是系统存储各种信息资料和数据的能力;处理功能主要是基于数据仓库技术的联机分析处理(OLAP) 和数据挖掘(DM);控制功能对构成系统的各种信息处理设备进行控制和管理，对整个信息加工、处理、传输、输出等环节通过各种程序进行控制。
3.2.4 导航交互层
导航交互层所包含的应用软件系统、信息以及各系统和信息之间的交互界面直接为设备健康管理业务提供了支撑。导航交互层在对业务体系内容进行分析的基础上，可以构建特色应用组件功能，包括设计业务导航舱、展示工作流程、组织设备树结构、图形化工作指引、支持PDA等移动设备使用等。导航交互层设计的中心思想是：以资源管理为中心，以权限控制为手段，以图形界面为交互方式，以定制扩展应对变化。
4 结束语
航天发射场实施以信息系统为支撑的设备健康管理，能够借助信息系统加强设备健康管理工作管控，实时掌握设备健康状态，全面跟踪记录设备维护维修过程;能够为设备健康管理提供准确及时的信息分析;能够利用信息系统实现备件库存预警机制，实现采购——库存——消耗联动，降低备件库存及其备件成本;能够利用信息系统的数据处理能力为设备健康管理决策提供科学依据。航天发射场对关键设备进行状态监测与健康管理，可以提高设备健康管理水平，对于优化设备维修活动、辅助维修决策具有重要意义。
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