便携式维修辅助工具在战场抢修中的应用
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便携式维修辅助工具在战场抢修中的应用
宋文渊 曹原
1 引言 便携式维修辅助工具（以下简称PMA）是指在维修中采用的现代化自动处理设备，
通常包括便携式电子显示设备；便携式维修设备；技术数据读取机／浏览器等，有时候 也包括一些或厚或薄的硬件及其辅助软件甚至计算机等【1】。通过采用PMA可以使维修 人员在工作点根据维修作业和装备现状实时的输入维修数据，为多个用户快速的提供可 视化资料；使相关人员在作业期间接收详细的技术数据，为自动化信息技术和电子化维 修提供远程支持；允许与武器系统进行直接通信，以便于解决问题故障定位。尤其对没 有机内测试等自动故障诊断和预计功能的装备。
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下简称 ADAM）），可以展示飞行员如何完成初始任务报告、损伤评估和维修项目确定 以便在航母上修复故障设备。
该演示系统演示的是一个在 F/A18 机翼上利用便携式维修辅助工具（PMA）进行损 伤评估的实际案例，该案例曾在 1991 年 11 月 CALS 世博会上作过展示。该战损评估演 示系统包括电子技术手册的介绍、用于查找和检索的数据结构、用于损伤评估的计算机 处理和便于维修和战损评估操作的用户界面。用于演示的数据库是从现有的飞机技术数 据中获取，用于演示的主要软件是根据早期的交互式电子技术手册程序改编而成。该航 母战损评估演示系统在当时还有一个创新点，就是使用电子数据表达，首次实现无纸化 办公，这样就可以提供在手动系统中很难提供的战损评估属性。
2.1 系统目标
开发基于 PMA 的战损评估演示系统的最终目标可概括如下： 1) 确定航母在指定作战想定下对战损评估作业的要求； 2) 整理与战损评估相关的数据，实现舰上和岸上的计算机信息共享； 3) 显示故障位置和功能状况信息之间的相互关联； 4) 开发用户界面和建立信息表达准则； 5） 开发一个能在 PMA 上运行的实际操作演示平台； 6） 利用已建立的 CALS 和 IETM 相关概念去搜集、传递和表达飞机维修信息。
美国海军航空母舰上的舰载飞机战损评估工作演示系统是由大卫泰勒研究中心开 发的，现在这个中心已成为海军地面作战中心的一部分。这个技术小组一直在海军实验 室组织从事计算机辅助后勤（以下简称 CALS）工作。到目前为止，他们在国防部 CALS 办公室的赞助下，已经制定了交互式电子技术手册（IETM）的标准。在其开发的这个 战损评估演示系统中融入了大量新观念（包括在指定想定下的航空诊断和维修系统（以
美国海军要求舰载飞机的战损评估系统反应迅速、多个技术群之间相互协调以及能 够有效地交换经过复合的信息。因此早在 20 世纪 90 年代初就开始研究便携式维修辅助 工具在海军舰载飞机战损评估上的研究。本文通过分析美国海军航空母舰上的基于 PMA 的舰载飞机战损评估工作演示系统，来介绍 PMA 技术在战场抢修中的作用。 2 案例介绍
2.2 演示系统介绍
该演示系统结合了基于 PMA 的损伤评估系统和 ADAM 系统，能够展示如何将飞机 数据和个人观察数据结合起来以定义损伤评估问题。电子化的信息记录能够使舰上和岸 上维修组织之间实现快速的信息传递。由便携式摄像机所记录的损伤图象也可转化成数 字信息，以使岸上的保障人员能够看清确切的故障。信息的品质完全可以使整个维修小 组简捷地复现航母上故障修复计划，而这在以前通常只能在岸上进行。ADAM 系统可 以利用微机的分布式网络去联系一个航空群的成建制维修基地，如在海湾战争中曾有人 提出把基地资产转移到沙特阿拉伯，将岸上基地作为一个前置修复基地。用该基地作为 电子数据被接受和评价的基地、产生临时修复方案的辅助设计基地和有能力产生最终的 修复方案的分析基地。在 ADAM 演示中为反映整个航母的情况，系统仅用一个工作站 来显示故障机翼的任务状况报告和维修控制信息。图 1 反映了该工作站网络的概况。
2
分析：战损评估 工具包设计
基地级修理工具： CAD任务状态报告 维修控制信息
评估： 维修状况
工作中心： PMA、视频、相片
海军 CALS 系统演示版
图 1 基于 PMA 的战损评估系统工作布局
2.2.1 评估对象
案例中采用的是一个与 F/A18 飞机战损机翼一样大小的实体模型。故障模式是有一 个从底部穿过机翼中心到顶部的洞。它穿透了密封的机翼箱，而机翼箱支配着机翼的内 部区域。图 2 显示了布置在机翼上的主要部件和管道设施，图 3 描绘了提供基础结构支 持的加强杆内部结构。这些图表来源于现有的技术手册，是 PMA 提供信息的一部分。
副油箱挂钩
左机翼箱说明
副油箱挂钩 机翼盖口
机翼油箱 螺线管
机翼盖口
图 2 机翼内组件分布图
2.2.2 评估要求及过程
战损评估想定的初始任务是检查机翼故障。这项任务需要由经过培训的战损评估技 师进行，这些技师则按照说明书来决定检查什么并将所看到进行记录，在检查完成后必 须将记录上交。记录的信息包括在潜在损伤区域内的结构和部件目录及其状态描述。
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PMA 则需要利用这些数据对特殊的任务给予技术指导，并记录相关信息。
左机翼结构栅格说明
图 3 机翼内结构栅格细节 完成战损评估任务需要数据支持，主要是指用于描述飞机本体结构和功能的数据。 战损评估演示系统中的相关信息可以从飞机制造商的通用数据库中获得。该案例的数据 来源于现役飞机的数据库，包括： 1） 机翼和内部部件的图解，这些数据是从订购的技术素描中得到的； 2） 计算机数据库中所有主要部件格式的描述，这可以通过一个有十英寸见方显示 屏的设备检索到。其中包括飞机制造商 McDonnell Douglas 提供的部分数据。
显然，便携式维修辅助工具作为一种具有交互能力和自动处理数据的设备，是能够 在战场环境条件下实现快速修复和远程间接技术支持的最有效现代化维修辅助工具。它 有助于提高维修生产力，必将成为武器装备未来维修的主要工具。PMA 技术自 20 世纪 90 年代问世以来，目前已成为美国等许多发达国家所推行的计算机辅助后勤战略的重要 组成部分。采用 PMA 是美国国防部发展最快的现象之一。在美国国防部《2003 年维修 政策、计划和资源手册》中，明确提出“采用交互式电子技术手册（IETM），序列号器 材管理，便携式维修辅助装置（PMA）和其他工具，以简化维修和保障工作，并提高其 效能。”
宋文渊 曹原
1 引言 便携式维修辅助工具（以下简称PMA）是指在维修中采用的现代化自动处理设备，
通常包括便携式电子显示设备；便携式维修设备；技术数据读取机／浏览器等，有时候 也包括一些或厚或薄的硬件及其辅助软件甚至计算机等【1】。通过采用PMA可以使维修 人员在工作点根据维修作业和装备现状实时的输入维修数据，为多个用户快速的提供可 视化资料；使相关人员在作业期间接收详细的技术数据，为自动化信息技术和电子化维 修提供远程支持；允许与武器系统进行直接通信，以便于解决问题故障定位。尤其对没 有机内测试等自动故障诊断和预计功能的装备。
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下简称 ADAM）），可以展示飞行员如何完成初始任务报告、损伤评估和维修项目确定 以便在航母上修复故障设备。
该演示系统演示的是一个在 F/A18 机翼上利用便携式维修辅助工具（PMA）进行损 伤评估的实际案例，该案例曾在 1991 年 11 月 CALS 世博会上作过展示。该战损评估演 示系统包括电子技术手册的介绍、用于查找和检索的数据结构、用于损伤评估的计算机 处理和便于维修和战损评估操作的用户界面。用于演示的数据库是从现有的飞机技术数 据中获取，用于演示的主要软件是根据早期的交互式电子技术手册程序改编而成。该航 母战损评估演示系统在当时还有一个创新点，就是使用电子数据表达，首次实现无纸化 办公，这样就可以提供在手动系统中很难提供的战损评估属性。
2.1 系统目标
开发基于 PMA 的战损评估演示系统的最终目标可概括如下： 1) 确定航母在指定作战想定下对战损评估作业的要求； 2) 整理与战损评估相关的数据，实现舰上和岸上的计算机信息共享； 3) 显示故障位置和功能状况信息之间的相互关联； 4) 开发用户界面和建立信息表达准则； 5） 开发一个能在 PMA 上运行的实际操作演示平台； 6） 利用已建立的 CALS 和 IETM 相关概念去搜集、传递和表达飞机维修信息。
美国海军航空母舰上的舰载飞机战损评估工作演示系统是由大卫泰勒研究中心开 发的，现在这个中心已成为海军地面作战中心的一部分。这个技术小组一直在海军实验 室组织从事计算机辅助后勤（以下简称 CALS）工作。到目前为止，他们在国防部 CALS 办公室的赞助下，已经制定了交互式电子技术手册（IETM）的标准。在其开发的这个 战损评估演示系统中融入了大量新观念（包括在指定想定下的航空诊断和维修系统（以
美国海军要求舰载飞机的战损评估系统反应迅速、多个技术群之间相互协调以及能 够有效地交换经过复合的信息。因此早在 20 世纪 90 年代初就开始研究便携式维修辅助 工具在海军舰载飞机战损评估上的研究。本文通过分析美国海军航空母舰上的基于 PMA 的舰载飞机战损评估工作演示系统，来介绍 PMA 技术在战场抢修中的作用。 2 案例介绍
2.2 演示系统介绍
该演示系统结合了基于 PMA 的损伤评估系统和 ADAM 系统，能够展示如何将飞机 数据和个人观察数据结合起来以定义损伤评估问题。电子化的信息记录能够使舰上和岸 上维修组织之间实现快速的信息传递。由便携式摄像机所记录的损伤图象也可转化成数 字信息，以使岸上的保障人员能够看清确切的故障。信息的品质完全可以使整个维修小 组简捷地复现航母上故障修复计划，而这在以前通常只能在岸上进行。ADAM 系统可 以利用微机的分布式网络去联系一个航空群的成建制维修基地，如在海湾战争中曾有人 提出把基地资产转移到沙特阿拉伯，将岸上基地作为一个前置修复基地。用该基地作为 电子数据被接受和评价的基地、产生临时修复方案的辅助设计基地和有能力产生最终的 修复方案的分析基地。在 ADAM 演示中为反映整个航母的情况，系统仅用一个工作站 来显示故障机翼的任务状况报告和维修控制信息。图 1 反映了该工作站网络的概况。
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分析：战损评估 工具包设计
基地级修理工具： CAD任务状态报告 维修控制信息
评估： 维修状况
工作中心： PMA、视频、相片
海军 CALS 系统演示版
图 1 基于 PMA 的战损评估系统工作布局
2.2.1 评估对象
案例中采用的是一个与 F/A18 飞机战损机翼一样大小的实体模型。故障模式是有一 个从底部穿过机翼中心到顶部的洞。它穿透了密封的机翼箱，而机翼箱支配着机翼的内 部区域。图 2 显示了布置在机翼上的主要部件和管道设施，图 3 描绘了提供基础结构支 持的加强杆内部结构。这些图表来源于现有的技术手册，是 PMA 提供信息的一部分。
副油箱挂钩
左机翼箱说明
副油箱挂钩 机翼盖口
机翼油箱 螺线管
机翼盖口
图 2 机翼内组件分布图
2.2.2 评估要求及过程
战损评估想定的初始任务是检查机翼故障。这项任务需要由经过培训的战损评估技 师进行，这些技师则按照说明书来决定检查什么并将所看到进行记录，在检查完成后必 须将记录上交。记录的信息包括在潜在损伤区域内的结构和部件目录及其状态描述。
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PMA 则需要利用这些数据对特殊的任务给予技术指导，并记录相关信息。
左机翼结构栅格说明
图 3 机翼内结构栅格细节 完成战损评估任务需要数据支持，主要是指用于描述飞机本体结构和功能的数据。 战损评估演示系统中的相关信息可以从飞机制造商的通用数据库中获得。该案例的数据 来源于现役飞机的数据库，包括： 1） 机翼和内部部件的图解，这些数据是从订购的技术素描中得到的； 2） 计算机数据库中所有主要部件格式的描述，这可以通过一个有十英寸见方显示 屏的设备检索到。其中包括飞机制造商 McDonnell Douglas 提供的部分数据。
显然，便携式维修辅助工具作为一种具有交互能力和自动处理数据的设备，是能够 在战场环境条件下实现快速修复和远程间接技术支持的最有效现代化维修辅助工具。它 有助于提高维修生产力，必将成为武器装备未来维修的主要工具。PMA 技术自 20 世纪 90 年代问世以来，目前已成为美国等许多发达国家所推行的计算机辅助后勤战略的重要 组成部分。采用 PMA 是美国国防部发展最快的现象之一。在美国国防部《2003 年维修 政策、计划和资源手册》中，明确提出“采用交互式电子技术手册（IETM），序列号器 材管理，便携式维修辅助装置（PMA）和其他工具，以简化维修和保障工作，并提高其 效能。”