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便携式维修辅助工具在战场抢修中的应用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 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。

” 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 案例介绍案例介绍 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1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 2.2 演示系统介绍演示系统介绍 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 等 评估： 维修状况 任务状态报告维修控制信息 工作中心： PMA、视频、相片 F/A18 飞机 战损机翼 （早先受损）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 左机翼箱说明左机翼箱说明 副油箱挂钩 机翼油箱 螺线管 机翼盖口 机翼盖口 图 2 机翼内组件分布图 2.2.2 评估要求及过程评估要求及过程 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3PMA 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。

图 4 10 英寸显示屏上机翼网格 3） 以与 CALS 兼容的文件格式描述的机翼结构全图，它允许使用矢量图快速地处理和解决细节问题 4为便于 PMA 在上使用，还开发了包含装备信息和提供有效帮助的面向用户的战损评估软件有关传统的维修想定部分，海军先前曾资助该小组开发了一个完整的电子技术手册 （ITEM） 演示软件 这个软件包可在微软 Windows 下甚至在与 IBM 兼容的 DOS操作系统中运行 该软件可视为一个建立飞机实体和功能模型的专家系统实体模型包括零件清单资料库，每个部件都可以在只有十英寸见方的显示设备上检索到它的信息战损的特性和范围由技师来确定，技师可在计算机屏幕上用一个方格标出机翼图 4 显示了机翼格怎样被展示给战损评估用户 用在这个演示中的 PMA 是基于计算机的传输系统，它能提供维修场所维修技师所需要的信息无论技师是坐着还是站着，只要拿起 PMA 就能使用PMA 可以为重要的桌面工作提供有计算和数据存储能力，以及提供机内、外图解并能显示的决策高层的指令在维修地点它是密封的，当需要时就可以拿出来使用它可以通过背带悬挂在战损评估技师面前无论站在机翼下或在梯架上，均可看到屏幕，也可操作键区。

这使它非常适合于战损评估任务图 5 即是被通用电气公司称为 Albert-III 的 PMA 图 5 通用电气公司的 PMA(Albert-Ⅲ) 在当时 PMA 用户是针对具有战损评估经验的美国海军维修技师他们被要求进行每小时一次的战损评估想定的制定：首先由飞行员任务报告所开始，然后描述完整的战损评估过程，最后以设计一个快速的机翼修理方案结束而且在评估过程中，PMA 屏幕上呈现的内容可以同步地在另一个大终端上放映给其他人 2.3 战损评估方法：战损评估方法： 战损评估最根本的目标是保障一个快速和重要的决策过程：是就地维修、还是对飞5机简单修理使它能自行飞到另一个可以完全修复的地方， 或者干脆放弃当前飞机以便于尽快展开对后面等待抢修的飞机的评估工作航母一般只有有限的修复能力，而且它的空间又是非常宝贵的，因此需要快速有效的决策而基于 PMA 的战损评估系统完全能够对这些需求作出回应 初始操作程序： 1 下载飞机 BIT 数据以传输到工作站 2 拆卸完飞机后听取机务人员的汇报 3 在中心工作站进行初始损伤评估 4 把数据库从工作站传输到 PMA 5 给战损评估技师指派任务 其中，通过下载数据、听取汇报和工作站的初始评估三步就可以确定舰上飞机抢修作业的基本范围。

战损评估技师则根据正确的信息和一套简明的关于要调查内容的说明进行检查舰上检查是个数据收集过程，本身不属于维修决策实际上，它是通过 PMA查阅飞机的相关数据，并在整个故障检测过程中提供指导 图 6 PMA 中机翼网格图 2.4 故障定位和分类：故障定位和分类： 一旦在飞机上进行战损评估检查，就必须首先对故障进行定位和分类在十英寸显示屏上显示机翼结构是这部分工作的焦点， 它是根据主要飞机制造商采用的飞机结构网格定位来显示的图 6 给出了 PMA 操作界面上面清楚地显示了“软键”与 PMA 功6能键协调地排列在屏幕的左右其它 PMA 键则用于屏幕和程序控制，包括四个标记为“指针”的箭头键标记有 Damage+和 Leak+的键用于标记永久故障区域可以记录的故障类型的还包括：划痕，穿孔/侵彻以及走形等有了故障位置信息，计算机就能计算出潜在部分故障的可能性 数据可通过菜单选项而输入计算机，不需要完全的键盘输入由于在用户站着使用PMA 时必须用手拿，所以所有必要的操作都可通过按键来完成PMA 没有外设键盘和鼠标然而，这只是个完整的功能窗口，如何应用是根据内容特点来进行的根据兴趣，PMA 既可以完全通过鼠标来操作，也可通过键盘来操作，而且在任何微机上都运行良好。

实际上，该系统最初是在微机上开发和调试的 图 7 PMA 上按备件种类排序的损伤概率 一旦故障的位置和损伤程度记录完成，评估技术人员可按下标有“Fault Calc”的功能键，开始计算，系统可以很快确定除需要目视检查的有可能损坏的机翼部件这在战损评估软件中是最复杂的处理步骤它结合了来自飞机的机内测试，飞行员的任务报告和在工作站的维修分析工作的保障数据等信息 这个步骤要求提供了一种调用专家系统以协助确定最需要检查的飞机部件的方法如果没有这个指导，就要求战损评估技师必7须经过培训，在现场凭借个人记忆和查阅大量文献来决定检查和查找什么对破裂区域的检查，确定缺少什么和辨认故障部件更是困难图 7 显示了 PMA 上按备件种类进行排序的损伤概率 图 8 油箱组件和紧固部位 加油口 机翼中心 注油口 内置喷油管 图 9 油箱喷油管细节 故障的检查和记录程度 战损评估师可从 PMA 目录中选择部件，并以任何方便的顺序进行调查通过软件8定义的功能键还可获得关于每个部件的其他信息，包括它的位置、形状图片和需要检查部件的简要描述准备好以后，技师就可用故障类型标记部件，检查所属项目他也可以不受计算机所列清单的限制，必要时可以扫描机翼上所有的部件并逐个标记。

此外，零件清单也可以按照数字或字母进行分类，完整的清单可以设成滚动型的 图 8 和图 9 显示了与位置和图片功能键相对应的信息它们是从现有的技术手册上直接扫描来的PMA 可以缩放这些图片以便于观看，而且可以通过滚动栏以较大尺寸清晰地查看部件细节此外，技师还可携带一个数字摄象机到机翼的故障位置，以记录图像，为舰上和。