1、1330第二十八届（2012）全国直升机年会论文直升机维修保障及可靠性信息数据库设计李 萌 孙传伟（南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016）摘 要：本文介绍了航空产品可靠性的概念，分析了我国在直升机领域的可靠性管理发展现状，针对当前在直升机维修保障方面数字化、信息化建设的迫切需求，提出了建立直升机维修保障及可靠性信息数据库的技术思路，利用数据库软件开发工具，从数据库的建立到应用软件的开发，研制了一套基于故障信息的系统综合建库和保障信息综合分析工具软件。关键词：维修保障；可靠性；数据库0 引言直升机可靠性是指在规定条件下和规定时间内完成预定任务的能力，包括稳定性、耐久性和安全性，通常用
2、百分比表示，它是衡量飞机质量好坏的重要标准之一。直升机的可靠性工程一般从以下三方面考虑：第一是可靠性设计，直升机的设计方案和质量决定了它的固有可靠性，在进行设计时，有必要进行可靠性设计；第二是可靠性管理，对飞机的研制、试验、生产实行全面质量管理，这是保证飞机固有可靠性的根本措施。内容包括可靠性的信息收集、反馈与处理，在飞机研制各阶段进行评审，对工作人员进行可靠性教育，实施生产质量控制等，只有经过全面质量管理，才能制造出高质量的飞机；第三是可靠性试验，飞机的可靠性试验包括可靠性摸底、筛选、鉴定和验收试验。本文主要从第二个方面着手进行研究，简要分析了国外直升机可靠性信息保障方面的发展和研究成果以及
3、国内直升机在该方面的发展现状和存在的不足，针对所存在的问题进行调研分析后提出了建立直升机维修保障及可靠性信息数据库的构想及方法并加以实现。目前已经开发了成套的系统数据库和分析工具，数据库中已经收纳了 7000 余条外场故障信息，已经初步具备可靠性保障信息数据库软件的大部分功能。1 直升机可靠性管理的发展现状1.1 国外的应用及发展随着直升机在现代战争和国民经济建设中的作用及地位的日益提高，直升机的可靠性信息管理越发引起各发达国家的高度重视，各国为此也做了大量的研究，并取得了一定的成果。美 国 陆 军 和 直 升 机 公 司 从 上 世 纪 60 年 代 就 开 始 着 手 建 立 直 升 机
4、的 可 靠 性 信 息 系 统 ， 收 集 大 量的 可 靠 性 数 据 ， 进 行 分 析 研 究 后 ， 找 出 了 影 响 可 靠 性 的 主 要 原 因 和 部 件 ， 并 随 后 进 行 改 进 改 型 。例 如 ， 为 CH-47 运 输 直 升 机 制 订 了 专 门 的 可 靠 性 改 进 计 划 ， 使 得 该 机 平 均 故 障 间 隔 时 间 提 高 了 一倍 ， 维 修 工 时 降 低 了 28%。 70 到 80 年 代 中 期 发 展 或 改 进 的 一 些 机 型 ， 如 AH-64A、 UH-60A、 CH-47D、 CH-53E 和 OH-58D 等 ， 都
5、十 分 重 视 可 靠 性 管 理 ， 全 面 开 展 可 靠 性 及 维 修 性 工 作 ，制 订 了 可 靠 性 及 维 修 性 大 纲 ， 提 出 了 明 确 的 保 障 要 求 。 从 80 年 代 后 期 开 始 ， 随 着 科 技 的 发 展 ， 美军 开 始 利 用 现 代 信 息 技 术 来 改 善 直 升 机 的 可 靠 性 ， 例 如 ， 在 NH90 及 RAH-66 直 升 机 的 设 计 及 研制 和 生 产 中 ， 采 用 了 计 算 机 辅 助 设 计 、 计 算 机 辅 助 制 造 和 计 算 机 辅 助 培 训 ， 还 应 用 无 纸 的 交 互 式1331电
6、 子 技 术 手 册 以 及 先 进 的 机 载 故 障 监 测 与 诊 断 系 统 ， 实 现 用 户 与 承 制 方 的 信 息 共 享 ， 从 而 显 著 改善 新 一 代 直 升 机 的 可 靠 性 。 此 外 ， 还 在 地 面 建 立 了 通 用 的 维 修 和 保 障 信 息 系 统 ， 为 地 面 维 修 人 员快 速 准 确 维 修 直 升 机 提 供 必 要 的 信 息 。1.2 我国的现状及不足我国的直升机可靠性研究工作起步较晚，无论从发展需要或与国外水平相比，均有明显的差距。20 世纪 60 年代我国首先进行可靠性技术的开拓工作，经 70 年代的逐渐发展，到 80 年代
7、在军用飞机的研制中才开始逐步推行可靠性工作，并取得了一定的成绩。90 年代后，一系列配套的可靠性技术标准及管理规定的颁布，使我国直升机的可靠性工作逐步走上规范化的道路。近些年来，国内也有部分科研机构开始在直升机信息化保障平台方面着手进行探索，并开发出了相应的软件，但由于工程开发时，对信息化建设和维修管理认识不深入，需求分析不到位，致使系统建设不完善，系统之间相对独立，软件极其庞大，但可用性尚未得到认可，问题仍旧非常突出。相对于欧美等西方强国，我国在直升机装备维修保障管理方面基础相当薄弱，装备维修保障正规化、科学化建设工作开展较晚，装备维修保障信息化建设相对于装备发展还要滞后。目前，在装备保障信
8、息系统建设中，保障信息标准化整合程度还不高，共享能力低下，数据库系统的信息和功能不足等问题依然存在。所以，建立一个完备的直升机维修保障及可靠性信息数据库势在必行。2 系统结构设计本文针对国内直升机信息化保障平台所存在的问题，致力于建立一个更完善的高速、轻量数据库系统，设计功能如下：（1）通过 excel 表格导入外场的飞机故障记录；（2）将这些内容存储入库，方便数据共享；（3）对故障情况进行查询和统计；（4) 多种形式显示查询和统计的结果；（5）对数据库进行管理和维护。根据以上设计思想，本系统划分成 4 个功能模块，具体如图 1 所示：直升机维修保障及可靠性信息数据库导入 excel 表格模块
9、加载数据库模块数据库查询、管理模块统计分析和显示模块图 1 系统结构图3 接口模块设计3.1 数据库模块设计3.1.1 开发工具的选择关 系 数 据 库 是 目 前 各 类 数 据 库 中 最 重 要 、 最 流 行 的 数 据 库 ， 在 实 际 开 发 应 用 中 ， 关 系 数 据 库的 使 用 最 为 广 泛 。 结 合 实 际 情 况 ， 本 数 据 库 开 发 环 境 采 用 了 Windows XP 操 作 系 统 ， 开 发 工 具 采1332用 QT4.7， 数 据 库 开 发 采 用 QT 内 嵌 的 SQLite， 这 是 一 款 轻 型 的 关 系 数 据 库 ， 它
10、的 设 计 目 标 是 嵌入 式 的 ， 而 且 目 前 已 经 在 很 多 嵌 入 式 产 品 中 使 用 了 它 。 该 工 具 占 用 资 源 非 常 低 ， 可 运 行 在 嵌 入 式设 备 中 ， 只 需 要 几 百 K 的 内 存 就 足 够 支 持 其 运 行 ， 支 持 Windows、 Linux 桌 面 平 台 及 手 持 平 台 ，也 支 持 大 型 Unix 服 务 器 等 主 流 计 算 机 系 统 ， 同 时 能 够 跟 很 多 程 序 语 言 相 结 合 ， 比 如Tcl、 C#、 PHP、 Java 等 ， 和 Mysql、 PostgreSQL 这 两 款 开
11、 源 数 据 库 管 理 系 统 相 比 ， 它 的 处 理 速 度更 快 ， 是 一 个 强 大 且 出 众 的 数 据 库 平 台 。3.1.2 数据库设计思路由于本数据库系统主要服务于直升机装备维修的保障管理，需要将各个系统的数据进行综合的对比和分析，而录入数据库的数据量又非常庞大，所以对数据库的设计提出了要求，它既要保证数据的完整和真实性，又不能影响查询和管理数据的效率。根据经验可知，时间是故障分析的重要依据，所以本数据库以年为单位进行统计，在查询时可大大节省对数据库的遍历时间，每个数据库分为 12 张表，每个表又对应每个月，这样可将入库的数据进一步细分存储，大大提高了数据查询的效率。
12、为了保证数据的完整性和真实性，每一张表包含了数据的所有信息，如 ID（数据标识号） ，故障日期、飞机编号等，当需要查询某一条记录时，所有需要查看的参考信息将全部显示出来，方便分析。建立的数据库预览如图 2 所示：图 2 建立的数据库预览3.2 功能模块设计3.2.1 导入 excel 表格模块本模块通过调用 ActiveX 脚本的方式来实现 excel 数据的导入，具体流程为：1333（1）将 excel 表格数据读出；（2）将这些数据写进数据库；（3）保存数据库。读取 excel 数据的关键代码如下：/*获取 excel 的集合指针*/workbooks = excel-querySubOb
13、ject(“WorkBooks“);/*打开指定路径的 xls 文档*/workbook = workbooks-querySubObject(“Open(QString,QVariant,QVariant,QVariant)“, filename); /*获取指定位置的 sheet 页面*/QAxObject * worksheet = workbook-querySubObject(“WorkSheets(int)“, tableid); /*获取 excel 内容*/for (int i = intRowStart; i querySubObject(“Cells(int,int)“,
14、i, j ); 3.2.2 加载数据库模块该部分实现的功能是从数据库提取数据，用于用户查询。流程为：（1）选中要加载的数据库（2）将数据读取后会写入 QSqlTableModel 模型中（3）由 QTableWidget 加载该模型，并将数据记录显示在主界面上。实现代码如下：/*加载表单数据并放将其放入模型 */tqmodel-setData(tqmodel-index(row, j), cellcontentlist.at(i*intCols+j);/*将模型导入 QTableWidgetItem */itemid = new QTableWidgetItem(QString(“%1“).a
15、rg(DBidi);ui-tableWidget-setItem(row,j+,itemid);3.2.3 数据库管理模块数据库管理模块提供对内部数据的有效管理，该软件提供增加和删除单条记录的功能，并提供丰富的数据查询接口。3.2.3.1 添加、删除记录当需要添加记录时，可选择点击“插入记录”按钮，此时会提供一个录入数据接口，弹出数据录入界面（如图 3 所示） ，在本界面中可看到有 ID、故障日期、飞机编号等 58 条需录入的项目，这些项目可全面且完整的记录故障发生的相关信息。当录入完毕后数据会根据故障发生时间自动插入到相应的数据库中。当需要删除某条数据时，选中需要删除的数据记录，点击“删除记
16、录”按钮，系统会将该条数据从所在的数据库文件中删除。1334图 3 添加记录时的录入界面3.2.3.2 查询记录查询记录部分根据不同的客户需求可设计不同的属性查询，本系统设计的查询属性有按照故障机机型查询、按照故障机编号查询、按照故障专业查询、按照故障时间查询、按照故障件名称查询、按照生产厂家查询、按照型号查询、按故障地点查询、按单位查询。查询记录的流程为：（1）选中要查询的属性的一个值；（2）数据库根据对该值的比对筛选出符合的数据记录；（3）根据不同的筛选条件进行过滤；（4）显示符合所有约束条件的记录。3.2.4 统计显示模块3.2.4.1 图形显示本系统统计了不同属性的属性值，并提供这些属
17、性值对比的图形化显示功能，可显示出各数据的范围、分布及特点，为使用者提供直观的参考依据。显示图分为饼图显示和直方图显示，如图 4所示。1335图 4 图形化显示模块中的统计显示图（饼图、直方图）3.2.4.2 报表显示在使用者收集到的数据中，有相当一部分数据是研究故障维护和可靠性分析的敏感元素，所以本设计将这部分元素的统计工作按照规定的格式打印成报表，方便及时查阅。在本模块中统计的元素有三个，分别是：故障发生的时间、生产厂家检修次数和配件发生故障的次数，其他元素可以在使用时根据实际情况进行调整。图 5 为按故障发生时间统计显示图。1336图 5 按故障发生时间统计图3.2.4.3 多媒体显示为
18、了让直升机维护人员或后方决策者更直观的了解到相关故障信息，能够从多角度全面分析问题的产生，根据已发生的故障问题找到更好的解决和预防办法，在数据库中设计了多媒体播放模块，机务维护人员可在故障发生时进行多媒体采集，包括视频、音频、图像等并录入。图 6 为视频截图。图 6 视频显示截图至此，本数据库的开发设计及功能应用已建立完毕，数据库整体界面如图 7 所示。基于本数据库的扩展性，我们可在实际操作使用中根据实际情况进行有益的更改，使其信息更加完备和易用。4 小结本文以提高直升机可靠性为目标，初步构建了一个直升机维修保障数据库，应用数据库储存直升机故障及维修数据信息，可以大大节省技术参数的查询时间，提
19、高工作效率和工作的准确性，实1337现装备的无纸化、数字化管理。有效地提高了直升机的维修保障能力和可靠性管理水平。图 7 数据库整体界面参 考 文 献1. 王立群. 国外飞机保障性发展动向及我国宜采取的对策J, 航空标准化与质量, 1999(3).2. 梁劲松. 军用直升机可靠性的综合化发展J, 航空科学技术, 2005(5): 79.3. Paulraj Ponniah 著, 韩宏志译. 数据库设计与开发教程M, 北京: 清华大学出版社, 2005.4. 蔡志明等. 精通 Qt4 编程M, 北京: 电子工业出版社, 2008.Database design of helicopter mai
20、ntenance supportand reliability informationLI Meng, SUN Chuan-wei(College Of Aerospace Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China)Abstract: This paper introduces the concept of the reliability of aviation products, and analyzed of the reliability of manage
21、ment development of the helicopter in our country, in view of the current in the helicopter maintenance support of the construction of the digital and information demand, proposes the technical ideas of build a helicopter maintenance support and reliability information database, using the database software development tools, from the database establishment to application software development, developed a fault information system database establishment and protection of information analysis tools.Key words: maintenance support; reliability; database
