CN112699496B - 一种用于航天器的维修性设计与分析集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于航天器的维修性设计与分析集成系统，包括：客户端，以及用于与所述客户端进行数据交互的服务器端；所述客户端包括：维修性设计与分析模块，用于维修性设计信息集成，维修性设计要求统一管理与传递，以及维修性设计有效性分析；维修性分配、建模与预计模块，用于进行维修性建模，维修性分配，维修性预计，以及输出设计报告；维修性设计数据管理模块，用于进行工作管理，产品数据管理，以及基础数据配置管理。本发明的维修性设计与分析集成系统能够更系统全面的获得对整个航天器的维修性设计与分析方案，保证了对航天器维修的全面把控，进而对延长航天器的在轨运行时间有益。

Description

一种用于航天器的维修性设计与分析集成系统

技术领域

本发明涉及航空航天领域，尤其涉及一种用于航天器的维修性设计与分析集成系统。

背景技术

随着技术发展，给载人航天器提出了更长的使用寿命和更高的可靠性要求。而在载人航天器的长期运行过程中，有可能会发生各种故障，严重影响任务完成和系统安全。在轨维修是一种预防和消除故障，保障载人航天器长寿命的有效手段。如和平号空间站原设计寿命5年，但是通过在轨维修支持(据统计，站上航天员75％的工作时间用于在轨维修)和维修资源保障，使实际寿命延长到了15年；国际空间站上也进行了大量的维修操作，截止到2005年10月，宇航员对美国舱和俄罗斯舱一共进行了4000多小时的维修，在空间站的组装建造期间，预计要运输维修备件约32吨，利用在轨维修技术后，国际空间站的寿命预计将达到15年。因此利用轨维修技术来维持载人航天器的长期高可靠运行是一个发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于航天器的维修性设计与分析集成系统。

为实现上述发明目的，本发明提供一种用于航天器的维修性设计与分析集成系统，包括：客户端，以及用于与所述客户端进行数据交互的服务器端；

所述客户端包括：

维修性设计与分析模块，用于维修性设计信息集成，维修性设计要求统一管理与传递，以及维修性设计有效性分析；

维修性分配、建模与预计模块，用于进行维修性建模，维修性分配，维修性预计，以及输出设计报告；

维修性设计数据管理模块，用于进行工作管理，产品数据管理，以及基础数据配置管理。

根据本发明的一个方面，所述维修性设计与分析模块包括：维修性设计子模块和维修性分析子模块；

维修性设计子模块包括：产品信息层、推理决策层、指导应用层；

所述产品信息层用于对所设计产品的产品信息进行描述说明，以及在维修性辅助设计时，将所述产品信息层用于设计人员与推理决策层的交互输入，其中，所述产品信息包括产品的功能特征、工作环境、维修性要求、使用要求、各种约束；

所述推理决策层包含用于推理决策的维修性设计经验准则信息和相应的推理决策支持方法，并根据所述产品信息和维修性设计经验准则信息，采用预设的推理决策机理，提供产品维修性设计方案建议；

所述指导应用层用于将所述设计推理决策的结果以预设的形式直观显示，并指导维修性设计人员进行产品结构设计；

所述维修性分析子模块包括维修性分析工具和软件，用于基于产品图纸和数字模型同步开展维修性分析，得到维修性设计评价结果，用以发现维修性设计的缺陷。

根据本发明的一个方面，所述维修性分析子模块还包括：针对空间操作仿真分析和开发的航天虚拟操作分析软件；

所述航天虚拟操作分析软件包括：

上游管理软件，用于对操作分析的任务、数据和过程进行管理；

下游分析工具，用于对某个操作子任务或动作进行分析，得到分析结果，返回至所述管理软件。

根据本发明的一个方面，所述下游分析工具包括：用户层、应用层和数据层；

所述用户层用于提供使用界面以及输入输出接口，输入为航天器产品和操作工具的CAD模型、人体测量学参数、操作流程；输出为操作性分析过程数据和评价结果；

所述应用层包括用于提供虚拟航天员建模、姿态仿真、操作性分析、综合分析以及动画制作的模块，以及用于软件的权限和用户信息管理的软件管理模块；

所述数据层用于存储人体模型库、操作姿态库、操作动素库以及标准工具库。

根据本发明的一个方面，所述维修性分配、建模与预计模块包括：维修性分配子模块，维修性建模子模块、维修性预计子模块；

所述维修性建模子模块用于支持产品结构树的生成、更改、和导出。根据结构树配置LRU、SRU功能置换件，并自动生成维修层次框图模型；

所述维修性分配子模块用于在结构树模型和维修层次框图模型的基础上，采用预设的维修性分配方法，将维修性定量指标分配到相应的层次，并细化维修性设计要求，明确产品各个层次的维修性设计目标，并将所述维修性设计要求和所述维修性设计目标传递至所述维修性设计与分析模块；

所述维修性预计子模块用于基于维修性结构设计与维修性分析结果，建立维修流程模型，采用预设的维修性预计方法评估产品的维修性，检验维修性设计是否满足目标要求。

根据本发明的一个方面，所述维修性设计数据管理模块包括：用于进行工作管理的工作管理子模块，用于进行产品数据管理的产品数据管理子模块，以及用于进行基础数据配置管理的基础数据配置管理子模块；

所述工作管理子模块包括设计角色及部门管理单元，项目管理单元，事务性工作管理单元；

所述产品数据管理子模块包括：维修信息管理功能单元、ORU备件清单筛选单元。

根据本发明的一个方面，所述设计角色及部门管理单元用于提供标准的角色定义，实现用户部门管理，人员管理，人员权限管理；

所述项目管理单元用于新建项目并定义、编辑项目的属性，提供项目执行的流程管理，以及查看项目的属性、进度、下一步的任务安排，并对项目中的人员工作进行评价；

所述事务性工作管理单元用于用户密码修改，查看用户当前正在执行的任务、流程信息，以及已执行完毕的任务流程信息，信息发送接收。

根据本发明的一个方面，维修信息管理功能单元提供维修性设计信息流中维修性信息的管理功能，对结构树每一个节点的维修性信息进行统一的管理，并以Excel格式导出每个节点的维修性信息；

所述ORU备件清单筛选单元用于基于ORU的维修性信息，通过设置航天器的发射信息、ORU上行优先级，进行上行ORU清单的筛选，确定ORU备件的上行规划。

根据本发明的一个方面，所述基础数据配置管理子模块用于对系统中相关的参数、条件进行设置，以及对基础信息进行配置和管理，得到默认的初始信息，提供维修性设计过程中所有的流程模板和项目模板，并实现标准模板的新建、编辑、修改、删除和调用功能。

根据本发明的一种方案，本发明的维修性设计与分析集成系统能够更系统全面的获得对整个航天器的维修性设计与分析方案，保证了对航天器维修的全面把控，进而对延长航天器的在轨运行时间有益。

根据本发明的一种方案，本发明的维修性设计与分析集成系统在航天器的设计阶段即可针对其组成部分更全面的判断，有效保证了系统的可靠性和安全性，同时还提供了安全进行在轨维修的条件。

根据本发明的一种方案，维修性设计与分析集成系统实现了维修性设计在一个统一的平台上进行，实现维修性设计信息集成与管理，可用于识别维修性设计要求，开展维修性设计并进行有效性分析验证，支持维修性建模、分配和预计，极大的提高了对航天器整器维修判断的效率。

附图说明

图1是示意性表示根据本发明的一种实施方式的维修性设计与分析集成系统的结构框图；

图2是示意性表示根据本发明的一种实施方式的维修性设计子模块的工作流程图；

图3是示意性表示根据本发明的一种实施方式的维修性分析子模块的结构框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

如图1所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种用于航天器的维修性设计与分析集成系统，为维修性设计提供了一个统一的平台，实现维修性设计信息集成与管理，可用于识别维修性设计要求，开展维修性设计并进行有效性分析验证，支持维修性建模、分配和预计。在本实施方式中，该系统包括：客户端，以及用于与客户端进行数据交互的服务器端；

客户端包括：

维修性设计与分析模块，用于维修性设计信息集成，维修性设计要求统一管理与传递，以及维修性设计有效性分析；

维修性分配、建模与预计模块，用于进行维修性建模，维修性分配，维修性预计，以及输出设计报告；

维修性设计数据管理模块，用于进行工作管理，产品数据管理，以及基础数据配置管理。

结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，维修性设计与分析模块包括：维修性设计子模块和维修性分析子模块。在本实施方式中，维修性设计子模块通过实现CAD平台维修性信息嵌入和集成维修性辅助设计工具，在产品结构设计的同时进行维修性设计。直接进入产品CAD设计环境，一方面可以查看维修性设计定量和定性要求，另一方面可以借助知识搜索和推理，辅助进行维修性要素详细设计。

在本实施方式中，维修性设计子模块主要是根据产品的结构树和维修性要求等相关信息，依靠维修性设计经验准则信息进行决策推理，给出维修性设计方案建议。在本实施方式中中，维修性设计支持的实现形式采用分层结构，具体包括：产品信息层、推理决策层、指导应用层。

产品信息层用于对所设计产品的产品信息进行描述说明，以及在维修性辅助设计时，将产品信息层用于设计人员与推理决策层的交互输入，其中，产品信息包括产品的功能特征、工作环境、维修性要求、使用要求、各种约束；

推理决策层包含用于推理决策的维修性设计经验准则信息和相应的推理决策支持方法，并根据产品信息和维修性设计经验准则信息，采用预设的推理决策机理，提供产品维修性设计方案建议；

指导应用层用于将设计推理决策的结果以预设的形式直观显示，并指导维修性设计人员进行产品结构设计。

基于如上设置的维修性设计子模块，主要是根据产品结构树，对产品和每个零部件进行详细的机械结构设计，实现的具体功能包括：

用于兼容主流CAD软件。在本实施方式中，维修性设计的主要特点是需要实现维修性指标要求，因此集成产品设计与管理的基本功能，对产品和零部件进行详细的设计，能够支持各设计文档的编辑、上传下载、浏览和版本管理，并兼容CATIA、AutoCAD、Pro/E、SolidWorks等主流设计软件。装备体文档通过BOM自动关联各子文档，在进行模型设计和文件管理时能自动检查保证相关文档的完整性。

用于实现各零部件的维修性信息模型，提供维修性定量信息、定性信息、维修工具资源信息等相关信息的属性页，视情况进行它们的查看、编辑，支持CAD环境(CATIA)下的设计参数输入或者获取。提供维修工具和RU之间的逻辑关系管理界面和维修工具的文档链接，为维修性分析和维修职能建模提供支撑。

用于实现维修性设计支持功能。一是对主流CAD软件(CATIA等)进行二次开发，植入典型零部件(箱体、轴系等)的维修性设计方法，提供CAD平台下的在线支持；二是在以文件提供维修性设计大纲、准则、标准和相关电子手册，提供基于维修性设计与分析系统的离线支持，采用嵌入式一体化浏览器在系统内部打开进行浏览。

用于实现维修工具的同步设计，工具库管理视图与产品视图并列，类似于产品零部件的设计过程，可实现工具模型文件的浏览、编辑、上传下载等操作，其版本与产品版本相互独立。

结合图1和图3所示，根据本发明的一种实施方式，维修性分析子模块包括维修性分析工具和软件，用于基于产品图纸和数字模型同步开展维修性分析，得到维修性设计评价结果，用以发现维修性设计的缺陷。在本实施方式中，维修性分析子模块还包括：针对空间操作仿真分析和开发的航天虚拟操作分析软件。在本实施方式中，航天虚拟操作分析软件包括：上游管理软件，用于对操作分析的任务、数据和过程进行管理；下游分析工具，用于对某个操作子任务或动作进行分析，得到分析结果，返回至管理软件。

如图3所示，根据本发明的一种实施方式，下游分析工具包括：用户层、应用层和数据层。在本实施方式中，用户层用于提供使用界面以及输入输出接口，输入为航天器产品和操作工具的CAD模型、人体测量学参数、操作流程；输出为操作性分析过程数据和评价结果；应用层包括用于提供虚拟航天员建模、姿态仿真、操作性分析、综合分析以及动画制作的模块，以及用于软件的权限和用户信息管理的软件管理模块；数据层用于存储人体模型库、操作姿态库、操作动素库以及标准工具库，支持不断升级和更新，为适应软件和设计系统的集成化应用，这些数据库应可通过维修性设计数据管理软件接口进行获取和存储。

操作工效分析功能的中间数据、结果数据全部进入到数据库当中，方便数据的读取、管理和保存。考虑到数据管理和权限管理的需要，并方便集成，数据库采用SQL Server2000软件。

基于如上设置的维修性分析子模块，对于产品结构树的每个LRU、SRU节点增加维修性分析功能，实现基于设计模型的在线分析。在本实施方式中，该模块入口有两个：一是在维修性设计时，点击RU在弹出菜单中显示；二是从维修性分析导航条中进入，用于批量的维修性分析。维修性分析子模块实现的具体功能包括：

利用人工完成产品装配图、维修工具模型的转换，得到维修性分析工具可识别的文件格式，产生与设计图纸相同步的分析文档。转换结果和RU右键弹出菜单的维修性分析功能实现逻辑绑定，若转换成功则可进行维修性分析。

利用航天虚拟操作分析软件实现维修性的分析，得到维修性分析结果写入数据库(包括可视性、可达性、操作空间、舒适度等)，并自动读取并赋予给产品结构树、维修结构树中对应的置换单元。

用于提供系统各个RU的维修性分析报表，列出各个RU和相应的维修性属性，实现系统维修性设计过程的质量控制。

在本实施方式中，航天器操作分析的基本思路是构建虚拟航天员人体模型，并将其置于实际航天器数字样机中模拟在轨操作，按照规定的作业姿态、作业强度和作业流程完成作业，分析人体的操作反应，来对航天器人机界面的操作性做出相应的评价。评价一般从两个角度展开：一是以人为中心，评判“机符合人”的问题，包括航天器与人交互设备界面的通道、形状、布局、操作特征以及环境照明、振动噪声、热度等是否合理。二是以航天器为中心，评估“人满足机”的问题，包括航天员的作业效能和能力极限，以及航天员作业安全性、舒适性、可达性等工效学问题。

结合图1、图2和图3所示，根据本发明的一种实施方式，维修性设计与分析模块基于上述结构设置实现了如下功能：

1.具备维修性设计信息集成功能；

在本实施方式中，维修性设计与分析模块可读取维修性设计信息相关软件的数据。其中，针对可靠性设计软件(SZRSS/Isograph/Relax)以及单机接口数据表单系统(IDS)，在维修性设计与分析模块上进行了接口二次开发。可从可靠性设计软件中读取产品结构树、失效率数据以及FMEA数据，可从IDS受控数据库中读取产品尺寸、外形、重量、机电特性、维修接口、ORU信息、维修步骤、节点连接关系等信息，导入至维修性设计与分析平台，可对维修性相关信息进行集成，并具有自动更新功能。

在本实施方式中，维修性设计与分析模块支持各级产品的维修性设计文档、数据的提交和管理。其中，各级产品(如ORU、单机、分系统和总体)的维修性设计、维修方案、维修手册(如word文档、表格、三维模型、维修流程框图等)等均可导入该维修性设计与分析模块，作为完成工作提交的途径。在本实施方式中，维修性设计与分析模块还可对文件的版本信息进行管理。

2.具备维修性设计要求统一管理与传递功能；

在本实施方式中，维修性设计与分析模块可导入维修性设计要求并进行动态管理。其中，支持维修性设计相关通用要求的导入，通用要求包括：维修性工作大纲、维修性设计指南、维修性工作项目及要求、维修性设计规范；维修性验证要求；维修性评价体系等；也可导入机电气液路接口、高精度安装、可视可达可操作机构设计和布局等可维修性设计专用要求；并可对通用、专用要求进行修订、换版、进行动态管理。

在本实施方式中，维修性设计与分析模块可识别并传递各级产品的维修性设计要求。其中，支持基于维修性设计信息集成功能生成各级产品(系统、分系统、单机、ORU)的维修性设计通用要求和专用要求，并可根据这些维修因素的影响程度，对设计要求的优先级排序。可根据维修工作层次逐层传递维修性设计要求。总体提出分系统的维修性设计要求，分系统根据总体要求进一步细化，想关键单机或ORU提出更具体的设计要求。

在本实施方式中，维修性设计与分析模块具有用户提醒功能。具体的，如果维修性设计要求(包括通用要求和专用要求)更新，可设置需要知晓更新的用户，并广播通知；对计划节点快到期、以及维修工作计划流程中影响其他方开展工作的用户、工作项目进行提醒。

在本实施方式中，维修性设计与分析模块可进行工作确认。具体的，根据工作层次，工作输出需由技术要求提出方确认。

3.具备维修性设计有效性分析功能；

在本实施方式中，维修性设计与分析模块可生成维修性设计有效性分析检查单。其中，可根据产品的维修性设计要求，自动生成各级产品的有效性检查单，有效性检查单包括维修性工作项目检查，和设计结果检查，也支持手动输入有效性检查项目，支持对有效性检查项目的属性进行设定，属性包括必须满足项目，建议满足项目等。

在本实施方式中，维修性设计与分析模块具有有效性分析验证功能。其中，对照有效性分析检查单，对维修性设计工作和设计结果逐项进行检查，并对应列举设计结果和支撑文档。最后给出设计满足要求的程度(完全满足、基本满足、不满足等)的结论。

在本实施方式中，维修性设计与分析模块具有反馈改进设计要求的功能。具体的，针对有效性分析验证结果，生成不符合项目清单，并对相关设计方进行广播通知。

在本实施方式中，维修性设计与分析模块可提供设计分析报告，其报告模板可定义。

如图1所示，根据本发明的一种实施方式，维修性分配、建模与预计模块包括：维修性分配子模块，维修性建模子模块、维修性预计子模块。

在本实施方式中，维修性建模子模块用于支持产品结构树的生成、更改、和导出。根据结构树配置LRU、SRU功能置换件，并自动生成维修层次框图模型，为维修性分配和预计奠定基础。

在本实施方式中，维修性建模子模块是维修性设计的基础，通过建模明确产品的结构、功能层次，从而明确产品维修性分配、设计、预计的对象和层次。在本实施方式中，维修性建模模块的功能包括结构树建模和维修功能层次建模两部分。

1.产品结构树建模

在本实施方式中，产品结构树是描述产品层次结构的树状视图，也是产品维修性设计的基础，首先通过建立结构树明确各个设计师的设计职责，每个系统主任设计师负责完成各系统的结构树创建，产品结构树建模的功能设计如下：

(1)结构树从上到下可分为产品级、系统级、组件级、部件级、零件级，而且产品结构树根据需要可展开或收缩。

(2)支持产品结构树的导入导出、创建、编辑和删除。对于每个节点，可以修改、增加和删除，其中产品结构树导入导出采用Excel表格的形式。

(3)对于每个节点，提供输入界面，输入节点的名称、类型、数量、设计部门、备注等信息。

2.维修层次建模

在本实施方式中，对于产品结构树中的每个节点，提供维修置换件的属性设置，根据维修级别的不同，主要包括LRU(现场可更换单元，基层级)、SRU(车间可更换单元，中继级)以及通用的RU(维修更换单元)。维修层次建模的功能设计如下：

(1)根据维修体制划分产品结构树节点的维修级别，并可对置换件的详细信息和类型进行设置。

(2)提供一个全局视图，对于各个节点的每种信息内容皆有默认的获取方式，视情况由不同角色的设计师提供。

(3)具有权限的用户(工程师或质量副总师)可以对维修层次模型进行修改、统计分析和维护。

(4)提供图形化的层次视图，并提供维修层次模型报表输出、打印的功能。

在本实施方式中，维修性分配子模块用于在结构树模型和维修层次框图模型的基础上，采用预设的维修性分配方法，将维修性定量指标分配到相应的层次，并细化维修性设计要求，明确产品各个层次的维修性设计目标，并将维修性设计要求和维修性设计目标传递至维修性设计与分析模块，开展相关的设计工作。

在本实施方式中，维修性分配子模块在维修性分配时主要根据所建立的维修层次模型进行分配，提供不同模型的用户选项，得到LRU、SRU或者最小可更换单元的分配结果，并可以明确各个单元的维修性定性设计要求。维修性分配模块的功能设计如下：

(1)提供分配来源参数的入口及分配层次的设置接口。

(2)提供GJB/Z 57-94中的多种维修性分配方法以供选择，并且维修性分配方法中的各个参数获取可进行设置。各分配方法的入口参数如表1所示。

表1各种分配方法的接口与获取方法

(3)在维修性一般要求的基础上，具有一些列细化的维修性详细要求以供选择，并具有批注，备注功能。

(4)确定的维修性定性定量要求可以导入导出。

(5)分配明确各LRU、SRU的维修性指标后，赋予并更新产品结构树中该节点相关的维修性属性，以供维修性设计时导入查看。

在本实施方式中，维修性预计子模块用于基于维修性结构设计与维修性分析结果，建立维修流程模型，采用预设的维修性预计方法评估产品的维修性，检验维修性设计是否满足目标要求。

在本实施方式中，维修性预计子模块中维修性预计主要根据维修流程模型并结合故障率的输入，分别对LRU、SRU、产品级的维修性参数进行维修性预计，并最终得到整个产品基层级、中继级的维修性参数，以便了解设计满足维修性要求的程度。

1.维修流程建模

以维修结构树为基础，对于LRU、SRU，提供图形化的形式，对维修流程进行规划，包括每个拆装步骤的时间、工具和人数等，得到维修职能流程图，维修性流程的基本数据存入数据库中，为维修性预计提供支撑。维修流程建模设计功能如下：

(1)支持图形化流程建模，可对每个流程的节点进行工具、时间、人数等相关参数的输入和编辑。在维修时间输入时，判断维修类型是否为标准作业，若是则读出标准维修时间作为输入参数。各信息的获取方式如表2所示。

表2维修流程信息获取方式

(2)每个置换单元可以有多个维修流程，但仅有一个为有效流程，提供流程的增加、删除、编辑、复制功能，保存为图片的功能。

(3)参照GJB/Z 57-94，提供标准维修作业的维修时间统计表，供用户输入流程时进行直接选择。建立标准维修作业和维修活动库，标准库可以新建、编辑、删除、增加相关的作业流程。

(4)提供LRU、SRU维修流程的标准模板设计功能，在审核后供各个系统设计师参考。

2.维修性预计

维修性预计主要根据维修流程模型并结合故障率的输入，分别对LRU、SRU、产品级的维修性参数进行维修性预计，并最终得到整个产品基层级、中继级的维修性参数。

维修性预计功能主要参考CARMES软件，提供GJB/Z 57-94中时间累积预计法(方法205)的实现过程，其输入和输出接口分别如表3和表4所示。

输入参数	类型/含义	获取方式
			Ti	第i个RI的平均修复时间	由维修流程计算得到
N	可更换单元数	自动获取
			Xi％	对Ni个可更换单元的故障隔离率	测试性参数输入
重复性因子	——	计算得到
			各单元故障率	——	可靠性参数输入

表3时间累积方法的接口与获取方法

输出参数	类型/含义
		Mct	平均修复时间
MMH	平均维修工时
		MTTR	平均修复性维修时间
Mmax	最大维修时间

表4时间累积预计法的输出信息

在维修性预计时可选择预计的维修流程，在得到各LRU、SRU的维修性指标后，应对产品结构树中各节点提供查看的维修性信息进行更新。

根据本发明的一种实施方式，维修性分配、建模与预计模块基于上述结构设置实现了如下功能：

1.具备维修性建模功能；

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块可进行结构树建模。具体的，维修性分配、建模与预计模块支持从SZRSS软件中读取产品树信息，并支持在此基础上进行结构树建模。可实现各层次产品(总体、分系统、单机、ORU)的结构树创建。以及，维修性分配、建模与预计模块支持产品结构树的导入导出、创建、编辑和删除。对每个节点可以修改、增加和删除。

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块可进行维修功能层次建模。具体的，维修性分配、建模与预计模块可根据维修体制划分产品结构树节点的维修层次，并可对ORU的详细信息和类型进行设置。以及，维修性分配、建模与预计模块可提供一个全局视图，对于各节点的每种信息内容都有默认的获取方式，视情况由不同角色的设计师提供。

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块具有维修层次模型管理和维护功能。其中，对维修性模型中ORU的详细信息作为维修性设计管理信息进行管理。具有权限的用户可以对维修层次模型进行修改、统计分析和维护。

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块具有维修层次模型报表输出功能。具体的，维修性分配、建模与预计模块用于提供图形化的层次视图，并提供维修层次模型报表输出、打印功能。

2.具备维修性分配功能；

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块设置有提供分配来源参数的入口及分配层次的设置接口。

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块可提供维修性分配方法以供选择。例如，其可提供适用于载人航天器的维修性分配方法，并且分配方法中的各个参数获取可以进行设置。

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块针对确定的维修性定量要求可以进行导入导出

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块可对维修性属性(维修性指标)进行更新。具体的，在分配明确各级产品的维修性指标后，赋予并更新产品结构树中该节点相关的维修性属性，以供维修设计时导入查看。

3.具备维修性预计功能；

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块支持图形化维修流程建模。其中，以维修结构树为基础，提供图形化的形式，对维修流程进行规划，包括每个拆装步骤的时间、工具和人数等，生成维修职能流程图，维修性流程的基本数据存入数据库中，为维修性预计提供支撑。

此外，还可对每个流程的节点进行工具、时间、人数等相关参数的输入和编辑。在维修时间输入时，判断维修类型是否为标准作业，若是则读出标准维修时间作为输入参数。

此外，还可提供流程的增加、删除、编辑、复制功能，保存为图片的功能。

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块能够提供维修流程的标准模板。例如，其可提供ORU维修流程的标准模板设计功能，在审核后供各层产品维修性主管设计师参考。

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块可提供标准维修作业的维修时间信息。具体的，其可提供地面标准维修作业的维修时间统计表，供用户输入流程时进行直接选择。建立标准维修作业和维修活动库，标准库可以新建、编辑、删除、增加相关的作业流程。

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块可预计维修性参数。具体的，根据维修流程模型，可对各级产品的维修性参数进行维修性预计。在得到各级产品的维修性预计指标后，应对产品结构树中各节点提供查看的维修性信息进行更新。

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块还可分析维修影响域。在本实施方式中，通过读取IDS中电连接器节点关系和可靠性模型，实现对ORU影响域的获取，在ORU维修方案中给出影响域。

4.提供设计分析报告

在本实施方式中，维修性分配、建模与预计模块可提供设计分析报告，且报告模板可定义。

如图1所示，根据本发明的一种实施方式，维修性设计数据管理模块包括：用于进行工作管理的工作管理子模块，用于进行产品数据管理的产品数据管理子模块，以及用于进行基础数据配置管理的基础数据配置管理子模块。在本实施方式中，工作管理子模块包括设计角色及部门管理单元，项目管理单元，事务性工作管理单元；在本实施方式中，产品数据管理子模块包括：维修信息管理功能单元、ORU备件清单筛选单元。

根据本发明的一种实施方式，设计角色及部门管理单元用于提供标准的角色定义，实现用户部门管理，人员管理，人员权限管理。在本实施方式，设计角色及部门管理单元，具体包括以下功能：

1.提供标准的角色定义，各个设计单位可根据自己情况对角色进行修改和定制。用户角色主要包括设计工程师、(副)主任设计师、工艺设计师、维修性工程师、质量副总师、总设计师、总工程师等，还包括系统管理员，对软件进行日常的维护和管理。为了系统的开放性，还可设置普通访客角色。

2.在一定的权限下，用户角色可以编辑修改、添加删除。如果角色在系统中已经进行了实施，则不能进行删除。添加和修改角色时，专门弹出对话框，对相关属性进行输入或编辑。

3.实现用户部门管理。列出和产品设计研制相关的所有部门，包括部门名称和部门备注，以树状形式展现。可对部门进行添加、修改、删除，并定义部门属性。当添加编辑部门信息时，弹出对话框提供部门名称、部门主管、描述和备注信息。

4.提供人员管理功能。对各部门中的所有人员，包括用户代码、姓名和有效性进行管理。可添加、修改、移动、删除部门中的人员。

5.提供权限管理功能。对各个用户的权限进行管理，包括使用功能模块的权限以及文档使用、查看、修改等的权限。管理员可对各个用户的权限进行设置。

根据本发明的一种实施方式，项目管理单元用于新建项目并定义、编辑项目的属性，提供项目执行的流程管理，以及查看项目的属性、进度、下一步的任务安排，并对项目中的人员工作进行评价；在本实施方式，设计角色及部门管理单元，具体包括以下功能：

(1)可以新建项目，定义、编辑项目的属性，包括项目的起止时间、参与人员、项目资源、项目节点交付物、项目约束条件以及项目的历史信息。

(2)提供项目的启动、停止、更新、变更、返工等流程的管理。

(3)可以查看项目的属性、进度、下一步的任务等信息，并可以对项目中的人员工作进行评价。

根据本发明的一种实施方式，事务性工作管理单元用于用户密码修改，查看用户当前正在执行的任务、流程信息，以及已执行完毕的任务流程信息，信息发送接收。在本实施方式中，设计角色及部门管理单元，具体包括以下功能：

(1)用户可修改自己的密码。具有修改密码对话框，对用户的个人密码进行修改，并编码后储存到数据库中。

(2)用户可以查看自己正在执行的任务、流程信息，以及已执行完毕的任务流程信息。流程任务信息由表格或图形形式给出，将展示当前用户在维修性设计与管理过程中所需要处理的流程和任务，流程包括流程名称、流程类型、备注、发起人、流程状态等。任务包括任务基本信息、工期、参与人员、资源信息等等。

(3)提供信息发送接收的功能，包括文字、图片和其它附件文档，可多人或群组发送。有信息接收时，下方冒泡提醒。

如图1所示，根据本发明的一种实施方式，维修信息管理功能单元提供维修性设计信息流中维修性信息的管理功能，对结构树每一个节点的维修性信息进行统一的管理，并以Excel格式导出每个节点的维修性信息；

ORU备件清单筛选单元用于基于ORU的维修性信息，通过设置航天器的发射信息、ORU上行优先级，进行上行ORU清单的筛选，确定ORU备件的上行规划。

根据本发明的一种实施方式，用于进行工作管理的工作管理子模块，主要包括产品RMS信息管理和维修性设计文档管理两方面的功能，其功能设计如下：

(1)提供维修性设计信息流中维修性信息的管理功能，并提供其它RMS通用软件数据信息的导入接口。对结构树每一个节点的RMS信息进行统一的管理，并可以以Excel格式导出每个节点的维修性信息。

(2)提供文档管理功能。能对维修性工作中产生的文档进行统一的管理，包括通用的办公文档、通用CAD设计文档。支持文档(包括结构性文档)的导入导出、打开、编辑、修改、删除、发送功能。并具备文档权限管理、文档版本管理等管理功能。

(3)建立产品库、文档库、物料库，可实现库文件的新建、查看、编辑、链接、搜索、定位功能。

根据本发明的一种实施方式，基础数据配置管理子模块用于对系统中相关的参数、条件进行设置，以及对基础信息进行配置和管理，得到默认的初始信息，提供维修性设计过程中所有的流程模板和项目模板，并实现标准模板的新建、编辑、修改、删除和调用功能。在本实施方式中，基础数据配置管理是系统的一种辅助功能，主要对系统中相关的参数、条件进行设置，对一些基础信息进行配置和管理，得到默认的初始信息，主要包括基础数据设置、流程模板设置、系统类别管理、项目模板库和工作日历等子功能。在本实施方式中，基础数据配置管理子模块具体包括以下功能：

(1)列出所有可能的文档类型，每个文档的属性进行统一的配置管理。

(2)提供维修性设计过程中所有的流程模板和项目模板，实现标准模板的新建、编辑、修改、删除和调用功能。

(3)对系统中使用的单位、材料类别、数据类型等基本配置信息进行管理。

根据本发明的一种实施方式，维修性设计数据管理模块基于上述结构设置实现了如下功能：

1.具备工作管理功能

在本实施方式中，维修性设计数据管理模块可用于设计角色及部门管理。具体的，维修性设计数据管理模块可用于提供标准的角色定义，各个设计单位可根据自己情况对角色进行修改和定制，在一定的权限下，用户角色可以编辑修改、添加删除；

此外，维修性设计数据管理模块还可实现用户部门管理，列出和产品设计研制相关的所有部门，包括部门名称和部门备注，以树状形式展现，可对部门进行添加、修改、删除，并定义部门属性；

此外，维修性设计数据管理模块还可提供人员管理功能，对各部门中的所有人员，包括用户代码、姓名和有效性进行管理，可添加、修改、移动、删除部门中的人员；

此外，维修性设计数据管理模块还可提供权限管理功能，对各个用户的权限进行管理，包括使用功能模块的权限以及文档使用、查看、修改等的权限，管理员可对各个用户的权限进行设置。

在本实施方式中，维修性设计数据管理模块可用于项目管理。具体的，维修性设计数据管理模块可以新建项目，定义、编辑项目的属性，包括项目的起止时间、参与人员、项目资源、项目节点交付物、项目约束条件以及项目的历史信息；

此外，维修性设计数据管理模块还可提供项目的启动、停止、更新、变更、返工等流程的管理；

此外，维修性设计数据管理模块还可以查看项目的属性、进度、下一步的任务等信息，并可以对项目中的人员工作进行评价。

在本实施方式中，维修性设计数据管理模块可用于事务性工作管理。具体的，用户可修改自己的密码。具有修改密码对话框，对用户的个人密码进行修改，并编码后储存到数据库中。

此外，用户可以查看自己正在执行的任务、流程信息，以及已执行完毕的任务流程信息。流程任务信息由表格或图形形式给出，将展示当前用户在维修性设计与管理过程中所需要处理的流程和任务，流程包括流程名称、流程类型、备注、发起人、流程状态等。任务包括任务基本信息、工期、参与人员、资源信息等；

此外，还可提供信息发送接收的功能，包括文字、图片和其它附件文档，可多人或群组发送。

2.产品数据管理

在本实施方式中，维修性设计数据管理模块具有维修信息管理功能。具体的，维修性设计数据管理模块中提供维修性设计信息流中维修性信息的管理功能，对结构树每一个节点的维修性信息进行统一的管理，并可以以Excel格式导出每个节点的维修性信息。

在本实施方式中，维修性设计数据管理模块具备ORU备件清单筛选功能。其中，维修性设计数据管理模块基于ORU的维修性信息(包括维修更换周期，失效率数据)，通过设置货运船的发射信息(发射时间，开放式或半密封形式)、ORU上行优先级，进行上行ORU清单的筛选，确定ORU备件的上行规划。

3.基础数据配置管理

在本实施方式中，维修性设计数据管理模块可对系统中相关的参数、条件进行设置，对一些基础信息进行配置和管理，得到默认的初始信息。

此外，维修性设计数据管理模块还可提供维修性设计过程中所有的流程模板和项目模板，实现标准模板的新建、编辑、修改、删除和调用功能。

通过上述设置，进而可在具体的型号上开展应用。其包括：

1.建立型号维修基础数据库

从型号现行的IDS平台中读取并建立单机产品维修基础信息库，从SZRSS软件中读取并建立系统级、分系统级维修性树状结构图。

2.进行维修性建模、分配和预计

参考可靠性建模、分配和预计的体系，在建立的维修性树状结构图基础上开展维修性指标的分配和预计工作，验证维修性设计的正确性。

所述维修性设计与分析模块设置有可读取维修性设计信息的读取接口和支持各级产品的维修性设计文档、数据的提交和管理的导入接口，通过所述读取接口和所述导入接口实现维修性设计信息集成；

所述读取接口用于读取可靠性设计软件和单机接口数据表单系统中的维修性设计信息数据；

所述导入接口用于导入各级产品的维修性设计、维修方案、维修手册。

上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于航天器的维修性设计与分析集成系统，其特征在于，包括：客户端，以及用于与所述客户端进行数据交互的服务器端；

所述客户端包括：

维修性设计与分析模块，用于维修性设计信息集成，维修性设计要求统一管理与传递，以及维修性设计有效性分析；

维修性分配、建模与预计模块，用于进行维修性建模，维修性分配，维修性预计，以及输出设计报告；

维修性设计数据管理模块，用于进行工作管理，产品数据管理，以及基础数据配置管理。

2.根据权利要求1所述的维修性设计与分析集成系统，其特征在于，所述维修性设计与分析模块包括：维修性设计子模块和维修性分析子模块；

维修性设计子模块包括：产品信息层、推理决策层、指导应用层；

所述产品信息层用于对所设计产品的产品信息进行描述说明，以及在维修性辅助设计时，将所述产品信息层用于设计人员与推理决策层的交互输入，其中，所述产品信息包括产品的功能特征、工作环境、维修性要求、使用要求、各种约束；

所述推理决策层包含用于推理决策的维修性设计经验准则信息和相应的推理决策支持方法，并根据所述产品信息和维修性设计经验准则信息，采用预设的推理决策机理，提供产品维修性设计方案建议；

所述指导应用层用于将设计推理决策的结果以预设的形式直观显示，并指导维修性设计人员进行产品结构设计；

所述维修性分析子模块包括维修性分析工具和软件，用于基于产品图纸和数字模型同步开展维修性分析，得到维修性设计评价结果，用以发现维修性设计的缺陷。

3.根据权利要求2所述的维修性设计与分析集成系统，其特征在于，所述维修性分析子模块还包括：针对空间操作仿真分析和开发的航天虚拟操作分析软件；

所述航天虚拟操作分析软件包括：

上游管理软件，用于对操作分析的任务、数据和过程进行管理；

下游分析工具，用于对某个操作子任务或动作进行分析，得到分析结果，返回至所述管理软件。

4.根据权利要求3所述的维修性设计与分析集成系统，其特征在于，所述下游分析工具包括：用户层、应用层和数据层；

所述用户层用于提供使用界面以及输入输出接口，输入为航天器产品和操作工具的CAD模型、人体测量学参数、操作流程；输出为操作性分析过程数据和评价结果；

所述应用层包括用于提供虚拟航天员建模、姿态仿真、操作性分析、综合分析以及动画制作的模块，以及用于软件的权限和用户信息管理的软件管理模块；

所述数据层用于存储人体模型库、操作姿态库、操作动素库以及标准工具库。

5.根据权利要求4所述的维修性设计与分析集成系统，其特征在于，所述维修性分配、建模与预计模块包括：维修性分配子模块，维修性建模子模块、维修性预计子模块；

所述维修性建模子模块用于支持产品结构树的生成、更改、和导出根据结构树配置LRU、SRU功能置换件，并自动生成维修层次框图模型；

所述维修性分配子模块用于在结构树模型和维修层次框图模型的基础上，采用预设的维修性分配方法，将维修性定量指标分配到相应的层次，并细化维修性设计要求，明确产品各个层次的维修性设计目标，并将所述维修性设计要求和所述维修性设计目标传递至所述维修性设计与分析模块；

所述维修性预计子模块用于基于维修性结构设计与维修性分析结果，建立维修流程模型，采用预设的维修性预计方法评估产品的维修性，检验维修性设计是否满足目标要求。

6.根据权利要求5所述的维修性设计与分析集成系统，其特征在于，所述维修性设计数据管理模块包括：用于进行工作管理的工作管理子模块，用于进行产品数据管理的产品数据管理子模块，以及用于进行基础数据配置管理的基础数据配置管理子模块；

所述工作管理子模块包括设计角色及部门管理单元，项目管理单元，事务性工作管理单元；

所述产品数据管理子模块包括：维修信息管理功能单元、ORU备件清单筛选单元。

7.根据权利要求6所述的维修性设计与分析集成系统，其特征在于，所述设计角色及部门管理单元用于提供标准的角色定义，实现用户部门管理，人员管理，人员权限管理；

所述项目管理单元用于新建项目并定义、编辑项目的属性，提供项目执行的流程管理，以及查看项目的属性、进度、下一步的任务安排，并对项目中的人员工作进行评价；

所述事务性工作管理单元用于用户密码修改，查看用户当前正在执行的任务、流程信息，以及已执行完毕的任务流程信息，信息发送接收。

8.根据权利要求7所述的维修性设计与分析集成系统，其特征在于，维修信息管理功能单元提供维修性设计信息流中维修性信息的管理功能，对结构树每一个节点的维修性信息进行统一的管理，并以Excel格式导出每个节点的维修性信息；

所述ORU备件清单筛选单元用于基于ORU的维修性信息，通过设置航天器的发射信息、ORU上行优先级，进行上行ORU清单的筛选，确定ORU备件的上行规划。

9.根据权利要求8所述的维修性设计与分析集成系统，其特征在于，所述基础数据配置管理子模块用于对系统中相关的参数、条件进行设置，以及对基础信息进行配置和管理，得到默认的初始信息，提供维修性设计过程中所有的流程模板和项目模板，并实现标准模板的新建、编辑、修改、删除和调用功能。