国内外装备综合保障标准数据模型分析

国内外装备综合保障标准数据模型分析
卿光辉;李文赞;马超
【摘要】装备综合保障标准在产品设计、制造和维护各阶段发挥着非常重要的作用,是推进各行业尤其是航空航天业发展的关键力量.采用对比分析法,从当前国内外装备综合保障标准入手,阐述了装备综合保障的发展过程,对MIL-STD-1388-2B、GJB 3837-99、GEIA-STD-0007标准所采用的数据模型进行对比分析.研究表明,MIL-STD-1388-2B、GJB 3837-99采用树结构数据模型,GEIA-STD-0007采用EXPRESS语言与EX-PRESS-G表达法建立数据模型.其中GEIA-STD-0007标准数据模型在数据库建立以及电子技术手册生成方面有较大优势.最后,针对中国装备综合保障研究现状,给出对国军标GJB3837-99改进的建议.
【期刊名称】《中国民航大学学报》
【年(卷),期】2016(034)005
【总页数】6页(P35-39,50)
【关键词】标准;综合保障;数据模型;结构树;EXPRESS-G
【作者】卿光辉;李文赞;马超
【作者单位】中国民航大学航空工程学院,天津300300;中国民航大学航空工程学院,天津300300;中国民航大学航空工程学院,天津300300
【正文语种】中文
【中图分类】T-65
一种装备，从其方案论证到设计、生产、部署使用、维修保养，直到回收再处置的全寿命周期过程中，会产生大量的数据和信息[1]。

对这些信息和数据进行记录、
处理和应用是保障性分析工作的主要内容[2]。

由于保障性分析信息和数据在各个
领域应用广泛、作用重大，记录和处理工作十分繁杂，因此近年来日益得到重视。

目前，中国已参照美军标MIL-STD-1388-2B，结合国家综合保障实际情况，对其进行适当的裁剪，制定了国军标GJB 3837-99《装备保障性分析记录》，提出了
有关保障性分析数据记录要求，对保障性分析记录进行规范。

随着数据处理技术不断发展，装备保障性分析工作迎来新的挑战。

为适应装备综合保障发展现状，美国政府电子与信息技术协会在美军标MILSTD-1388-2B的基础上进行改进和升级，制定了GEIA-STD-0007标准。

在目前各类装备研制全球化的商业模式中，中国处于刚起步阶段，当务之急是与国际标准快速接轨，提出适合中国国情的综合保障标准数据模型，后续更需要进一步参与到国际性标准化活动中，逐步从跟随者成为参与者，最终实现主导者角色转化[3]。

1.1 国军标GJB 3837-99《装备保障性分析记录》
中国的装备综合保障工程是在20世纪80年代根据国外“综合后勤保障”的概念
提出来的。

结合中国国情军情，跟踪国外发展动态，在消化、吸收和借鉴国外经验的基础上，于1999年8月3日由中国人民解放军总装备部批准发布GJB 3837-
99《装备保障性分析记录》，2000年1月1日开始实施。

该标准规定装备保障性分析记录的数据单元、关系表结构和建立保障性分析记录数据处理系统的要求，提供了保障性分析记录报告的种类和推荐格式。

其适用于有保障性分析要求的装备，应和GJB 1371《装备保障性分析》配合使用，根据合同中规定的GJB 1371的工作项目和资料项目要求，对GJB3837-99进行剪裁和应用。

关系表样式和内容如图1所示。

图1为A类关系表的使用与维修要求。

A类关系表包括产品的预期使用、使用与
维修环境和必须满足的维修要求有关的信息，主要有使用与维修要求、战时和平时使用与维修要求、维修级别要求、基层级要求、使用与维修技能要求、战时和平时补充要求说明、可靠性要求、共用性要求、维修级别专用数据、使用与维修装运要求等。

参照关系表，可根据装备研制的类型、所处的研制阶段、经费限制条件等生成保障性分析记录报告。

保障性分析记录报告是按照综合保障的专业工作分类，利用保障性分析的结果编制而成的，用于影响设计、规划所需的保障资源，作为研制保障资源和编制技术文件的原始数据。

1.2 美军标MIL-STD-1388-2B
装备综合保障起源于美军的综合后勤保障。

在第二次世界大战中，后勤保障问题并没有凸现出来。

二次世界大战以后，美军开始大量装备具有电子设备的装备。

在朝鲜战争和越南战争中，装备的开箱合格率很低（电子设备大约只有50%），故障
率高、备件需求量大、维修工作频繁[4]。

为推动综合后勤保障工作的开展，美国
国防部于1973年颁布了MIL-STD-1388-2B《国防部对后勤保障分析记录的要求》（Dod Requirements For a Logistics Support Analysis Record）军用标准，
规定了所有装备均应开展后勤保障分析工作。

MIL-STD-1388-2B共有104张表格，518种数据单元，主要包括10大类二维数据表格。

这10类表格全面客观地反映了保障性分析过程及其产生的数据，对其进行分类、归纳总结，建立装备保障性分析记录（LSAR，logistics supportability analysis record）数据库，为交互式电子技术手册（IETM，interactive electronic technical manual）的生成提供了原材料。

关系表的样式和内容如图2所示。

根据图2可以生成如下报告：
1）XA—AI
装备—模拟运行—模拟运行和维护水平；
2）XA—XB—XC—AJ（AK）
装备—装备代码—系统与最终产品—使用与维修装运要求（启程-到达）—系统与最终产品说明；
3）XA—XB—AG（AH）
装备—装备代码—可靠性要求（通用性与互操作性）；
4）XA—XB—AA—AB—（AF；AC）—（AD；AE—GA）
装备—装备代码—使用与维修要求—战时/平时使用要求—（战时/平时附加要求
说明；维修级别要求）—（基层级要求；操作技能与维护要求）—技术专业。

报告格式与LSA-002（Logistics Support Analysis Record-002）维修汇总报告相似，不再赘述。

1.3 美国GEIA-STD-0007标准
美国政府电子与信息技术协会（GEIA，government electronics and information technology association）GEIA-STD-0007标准《产品保险数据》（logistics product data）应用一种新的方式来定义保障性分析记录（LSAR）数据结构，改进了以前标准应用过程复杂、实施范围小和效果差等缺点。

制定GEIA-STD-0007标准的目的是促使保障性要求成为系统和设备要求的组成部分，以影响系统和设备的设计，尽早确定综合保障存在的问题与费用需求，确定使用阶段所需的保障资源以及建立保障信息的数据库。

其目标是提高系统和设备的保障性与战备完好性、优化寿命周期费用与保障资源，以求在费用、进度、性能与保障性之间达到最佳平衡[5]。

与MIL-STD-1388-2B不同，其为后勤产品数据定义了一种可以独立运行和可裁
剪的结构化词表，而且不必具体说明数据（如关系表）是如何存储在一个数据库中
的。

其只专注于利用所需的结构化信息促进系统间的数据传输并使用可扩展标记语言（XML，extensible markup language）纲要来定义这个结构。

GEIA-STD-0007关系表结构如图3所示。

图3中方框代表数据实体（Entity），各数据实体通过尾端带有圆圈的实线相连，是一种典型的EXPRESS-G表达方式。

以圆圈结束的实体为父型实体（Supertype Entity），不带圆圈的实体为子型实体（Subtype Entity）。

根据关系表可生成如下数据报告：
1）XA—XB—CA—XL—HK
装备—保障性分析—任务需求—技术手册—手册说明；
2）XA—XB—XG
装备—保障性分析—功能性与物理性的分析；
3）XA—XB—XZ—XT
装备—保障性分析—保障性分析控制文件—保障性分析结论。

1.4 基于关系表的对比分析
通过对比发现，国军标GJB 3837-99、美军标MILSTD-1388-2B、美国政府电子与信息技术协会标准GEIA-STD-0007的关系表内容大致是相同的,都存储了有关
综合保障的数据单元。

GJB3837-99的数据单元与MIL-STD-1388-2B相比较少，在定义上也不够明确。

GEIA-STD-0007标准基本沿用了MIL-STD-1388-2B的关系表，在数据单元的定义上也相同。

因此，在中国新标准的制定过程中，一定要将GJB3837-99删减的、符合中国现状的关系表和数据单元补充回来。

数据（Data）是描述事物的符号记录，模型（Model）是现实世界的抽象。

数据
模型（Data Model）是现实世界数据特征的抽象或者说是现实世界的数据模拟。

数据库中，用数据模型来抽象地表示现实世界的数据和信息[6]。

2.1 GJB 3837与MIL-STD-1388-2B的数据模型
国军标GJB 3837与美军标MIL-STD-1388-2B采用树结构数据模型。

树结构指的是数据元素之间存在着“一对多”的树形关系的数据结构，是一类重要的非线性数据结构。

树结构是一层次的嵌套结构。

一个树形结构的外层和内层有相似的结构，所以这种结构多可以递归的表示。

树结构是一种以图形形式表示结构的分层性质的方法[7]。

动态服务器页面（，active server pages）提出了控制层次关系的结构树表示方法，
MIL-STD-1388-2B关系表中一种人力人员组织关系树结构实例如图4所示。

树结构基本款式是与超级文本标记语言（HTML，hyper text markup language）表格和图层(DIV,DIVision)控件一起创建的，HTML表格单元包含节点名和线路并显示节点的关系。

这些线路基本上都是用DIV标签创建的。

本文的数据保存在SQL Server 2012（微软数据库平台）中，通过SQL查询来获
取数据的使用。

创建树状结构的示例数据如表1所示。

列标识（ID）：代表在树上的每个节点的唯一标识；
职位（Name）：节点名称；
父节点（PID）：节点的父节点。

在SQL Server 2012程序中，采用适当函数，即可生成相应的树结构关系。

步骤
如下：
1）Create Tree Html创建树的HTML：此函数内部调用另一个函数Create Level Node使输入为树中的父节点ID。

2）Create Level Node：这是核心函数返回层次结构的HTML字符串。

此函数被递归调用来创建整个树结构。

在第一步中创建父节点，然后创建子节点。

每个子节点再次调用这个函数来创建他的子节点。

这个过程一直持续到所有的叶节点被创建。

基本逻辑是创建一个与子节点数相等的表。

在每个表中创建一个额外的表行来绘制水平线。

这一水平线是具有高度为1像素的HTML DIV标签，这个DIV呈现在浏
览器中看起来就像一个单一的线。

3）HLine Width：此函数计算水平线的宽度，设置左偏移点来画这条线。

由于树中的子节点数目不固定，所以根据子节点的数目计算出该行的宽度。

如果子节点是一个，则不需要画水平线。

2.2 GEIA-STD-0007采用的数据模型
GEIA-STD-0007的数据模型采用EXPRESS语言为建模语言，EXPRESS由对定义对象限制的规范和无歧义对象定义的语言元素组成，吸收了C、C++等多种语言
功能，有强大的描述信息模型的能力。

EXPRESS是一种用于产品数据的标准建模语言，EXPRESS表示的是正式ISO标
准的产品模型[8]。

一个明确的数据模型可以用两种方式来定义，即文本和图形[9]。

现实中，图形表示往往更适合实际使用，如解释说明和演示教程[10]。

EXPRESS
的图形表示，称为EXPRESSG表达法。

图3是对EXPRESS-G这种表示方法的描述。

下面介绍从树结构关系通过EXPRESS语言到EXPRESS-G表达的实现过程，图5
是A类关系表使用与维修要求的部分数据，编写程序代码，建立数据模型内部关联，实现EXPRESS-G表示关系。

代码如下：
按照程序要求，在EXPRESS-G Editor界面下运行，可生成关系表，如图6所示。

同理，针对不同的关系表，都可找出其关系规律，然后生成新的关系表。

同时，针对LSAR数据利用率低和纸质维修手册使用不便的问题，需要使用数据库对关系表和数据单元进行管理。

数据库管理系统（database management system）是一种用于管理和操纵数据库的软件简称，是在新一代网络操作系统基
础上运行的数据库管理系统，可以对数据资源进行管理并保证数据的完整性和一致性。

关系数据库是在数据库发展过程中应用最广且技术较成熟的一种数据库。

目前主流的关系数据库有ORACLE、SQL Server、MYSQL等，本课题选用的是SQL Server 2012作为建模数据库实现工具。

2.3 数据模型对比分析
通过以上对比发现，MIL-STD-1388-2B、GJB 3837-99采用树结构数据模型；GEIA-STD-0007采用EXPRESS语言与EXPRESS-G表达法建立数据模型。

在实
际操作中，树结构实现过程步骤繁杂，代码编写难度高。

而采用EXPRESS语言与EXPRESS-G表达法建立数据模型步骤少、易实现，在数据交换上有极大的包容性与通用性。

从开发平台上来讲，EXPRESSG表达法也有许多可供选择的软件工具
及数据库。

所以，建议在数据模型方面采用EXPRESS语言与EXPRESS-G表达法
建立数据模型。

本文采用对比分析法对当前国内外的装备综合保障标准进行对比分析，主要从关系表、数据单元以及数据模型方面进行研究。

结果表明，应在关系表与所采用的数据模型方面对国军标进行改进和升级。

3.1 国军标现状及对策
GJB 3837标准中列出的关系表可用于建立完整的LSAR数据库，各关系表按功能范围划分为10类：X类关系表（交叉功能要求）；A类关系表（使用与维修要求）；B类关系表（产品的可靠性、可用性和维修特征；故障模式、影响与危害性分析、以可靠性为中心的维修分析）；C类关系表（工作清单、工作分析、人员与保障要求）；E类关系表（保障设备要求）；U类关系表（被测单元要求与说明）；F类关系表（设施考虑）；G类关系表（人员技能考虑）；H类关系表（包装与供应要求）；J类关系表（运输性工程分析）。

首先，这种分类方式不能很好地为维修手册的生成提供帮助，而使用与维修工作分析数据、保障资源数据是LSAR数据的重要组成部分。

为了能有条理地进行保障性
分析工作，给工作人员直观的工作思路，提高维修手册的生成效率。

本文认为应从装备结构的建立到使用与维修分析，再到八大类保障资源的建设，建立使用与维修工作同保障资源的联系，从而构建LSAR DB框架结构，所以建议将LSAR数据分为以下9类：装备结构及功能数据；使用与维修工作分析数据；备品备件数据；
保障设施数据；人力人员数据；技术资料数据；训练与训练保障数据；包装、装运、储存和运输数据；计算机资源数据。

其次，从时间跨度来讲，GJB 3837标准制定年代较为久远，已不适应中国装备综合保障的现状与要求。

美国政府电子与信息技术协会已于2007年颁布了较新的GEIA-STD-0007标准，与此同时欧洲航天与国防工业协会（ASD）制定了
S3000L《后勤保障分析（LSA）国际程序规范》，2014年7月1日S3000L的1.1版正式推出。

所以，为了匹配装备发展现状，建议对国军标进行升级。

3.2 对国军标进行改进的建议
1）扩充关系表，增加数据单元，完善数据单元定义。

GJB 3837-99的数据单元与MIL-STD-1388-2B相比较少，在定义上也不够明确。

GEIA-STD-0007标准基本
沿用了MIL-STD-1388-2B的关系表，在数据单元的定义上也大致相同。

因此，
在中国新标准的制定过程中，一定要将GJB 3837-99删减的、符合中国现状的关
系表和数据单元补充回来。

2）更换数据模型，采用EXPRESS语言与EXPRESS-G表达法建立数据模型。

树
结构关系虽然直观，易于处理，对于传统手册报告生成有较大帮助，但在创建关系数据库方面，已不能满足当今电子技术手册的要求。

研究者进行了大量的研究工作，比较认同采用EXPRESS语言来描述装备保障数据模型。

本文采用对比分析方法对当前国内外的3种综合保障标准进行研究，首先将关系
表做对比，其次对数据模型做了比较分析。

结果表明：
1）GJB 3837-99的数据单元与MIL-STD-1388-2B相比较少，在定义上也不够明
确。

GEIA-STD-0007标准基本沿用了MIL-STD-1388-2B的关系表，在数据单元的定义上也大致相同。

2）国军标GJB 3837-99《装备保障性分析记录》与美军标MIL-STD-1388-2B采用的数据模型表示方法过于复杂，在数据库的建立以及电子技术手册的生成方面存在劣势，已不适应当前装备综合保障发展的要求。

3）使用EXPRESS语言与EXPRESS-G表达法的GEIA-STD-0007标准则较好地克服了这种缺点。

因此建议今后参照GEIA-STD-0007标准，采用EXPRESS语言与EXPRESS-G表达法对国军标进行改进和升级。

综上所述，在装备使用过程中开展综合保障工作，制订出符合中国国情军情的标准并提出适当的数据模型是当务之急。

在研究国外标准的基础上，充分利用EXPRESS语言与EXPRESS-G表达法，使用相应工具建立符合中国工业发展现状的标准数据模型意义重大。

【相关文献】
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