多功能标准显控台应用对电子装备综合维修保障的影响

上海第三军代室 彭会斌

多功能标准显控台的推广使用极大提高了电子装备的模块化、标准化与通用化水平，给电子装备的维修带来极大方便；同时，由于硬件的通用，软件成为决定装备功能的主要依据。在此背景下，需要分析基于多功能标准显控台的电子装备维修保障的新特点，研究对应的维修保障措施，以满足实际保障需求。

1 多功能标准台特点

多功能标准台基本性能覆盖多种电子信息装备的功能需求，在现有标准台外形、接口、信息格式、人机界面、支撑软件标准化的基础上，重点突破软硬件标准化和软件构件化等技术，以开放的软件体系结构为基础，实现软件构件和功能组件的即插即用，支持显控台功能的可定义以及开放式作战系统动态重组的需要，成为更加开放、便于集成开发的软硬件平台。

其主要特点如下：

（1）硬件采用通用化、系列化、模块化设计，同种模块可以兼容互换，各模块可独立升级。

（2）通过大量采用成熟的商用技术及硬件板卡标准化来增强系统构建的灵活性，降低研制和维护成本。

（3）支持多种商用主流操作系统和嵌入式操作系统，满足各类电子信息装备的不同需求。

（4）提供多功能标准台通用软件平台，屏蔽用户由于硬件平台的异构性对上层应用构件的影响，支持第三方软件的即插即用和无缝接入。

（5）采用CORBA中间件技术规范，支持异构平台下软件功能构件的互联互通互操作，满足装备软件构件化开发管理需求。

（6）提供系列快速集成开发工具，加速和规范二次用户应用系统的软件开发和调试。

2 多功能标准显控台硬件系统基本组成

多功能标准台的硬件由显示单元、操控单元、电子机箱单元和辅助单元四个部分组成（如图1所示）。电子机箱支持装入符合规定要求的计算机/服务器，用户在基于多功能标准台的硬件平台基础上开发各专业的硬件模块。

各单元组成如下：（1）显示单元包括：一个或两个高分辨率LCD彩色显示器和一个或两个表页显示器；（2）操控单元包括：可编程触摸键盘、数字小 键盘、跟踪球/鼠标、操纵杆、标准键盘、用户专用键模块以及通信电话等；（3）电子机箱单元包括：计算机系统和用户信息处理模块，计算机系统用以完成显控台的信息处理、显示、操控等基本功能。用户信息处理模块完成用户扩展功能，由用户根据需要选用服务器、工作站、网络交换机、计算机等；（4）辅助单元包括：UPS电源等。

多功能标准台提供丰富的硬件模块，用户能够根据需求和使命以及操作员的需要来进行模块的选择和配置，扩充能力强。

3 多功能标准显控台软件系统

基于多功能标准台的信息装备软件体系结构大致可以分为两大部分：多功能标准台通用软件平台与应用系统软件。

多功能标准台通用软件平台是支持上层应用系统软件开发的基本软件，且与具体的应用系统功能无关，分为基本系统软件层、设备中间件层、通用中间件层。

图1 多功能标准台硬件组成示意图

多功能标准显控台软件系统各组成部分如下：

（1）基本系统软件层：基本系统软件层包括操作系统、设备驱动程序、数据库管理系统和商用CORBA实时、非实时运行支持产品以及必要的信息安全管理软件。

（2）设备中间件层：设备中间件层包括能够屏蔽硬件差异、简化用户开发的专用操控模块消息中间件和设备故障检测中间件以及包含与人机交互密切相关的显示与操控中间件。

（3）通用中间件层：通用中间件层包括主要设备、系统、大系统的领域中间件。

通用功能构件层、专用功能构件层以及应用软件层是构成上层应用系统的主要软件，面向客户与系统具体应用。

详情如下：（1）通用功能构件层：包括基于多功能标准台的电子信息装备某专业的通用功能构件；（2）专用功能构件层：支持基于多功能标准台的电子信息装备专业构件；（3）应用功能构件层：支持应用系统的专用功能。

通过中间件多功能标准台实现了上层应用软件与硬件的无关性，为系统开发者提供了一个标准统一、技术规范的显控台软硬件通用平台。利用该平台各装备软件可直接通过基于中间件协议规范的统一标准接口进行开发和联调，实现了跨平台的支持和网络通信的屏蔽，使得硬件体系结构和操作系统平台的不一致性带来的系统集成问题和应用功能的互联互操作得以解决，大幅度减少了各系统之间的协调对接工作量，进一步缩短装备用户二次开发的周期，减少了全分布式系统的集成调试以及大系统互联互通试验的工作量。

4 多功能标准显控台应用对新研装备维修保障的突出影响

由于多功能标准显控台提供了标准化的软硬平台，对于基于多功能标准显控台的新研电子装备的技术保障产生积极的影响，主要体现在在三个方面：（1）综合保障系统；（2）装备寿命周期费用；（3）维修体制。

4.1 综合保障系统

装备的综合保障由九个部分组成（如图2所示）：

图2 装备保障系统组成

基于多功能标准显控台的新型电子装备，主要保障要素特点如下：

（1）器材保障。备件是维修器材中的重要物资，对于装备的完好性有重要影响。随着装备复杂程度的提高，备件的种类与数量问题日益突出，备件费用上升。由于多功能标准显控台采用了硬件与软件模块标准化设计，各类装备可以采用配置基本相同的标准台实现，即使各显控台研制单位不同，但是硬件模块基于同一标准设计，实现了功能互换性，一种硬件模块备件可以多种电子装备维护，极大减少了备件种类与数量，降低了备件库存与管理费用。

（2）人力与人员。装备越先进，对装备维修保障专业人员的要求越高。在标准化程度低的前提下，各装备维修要求不同导致维修人员数量多，专业繁杂。多功能标准显控台采用统一的软硬平台框架，对于硬件维修的要求相同，降低了维护人员素质要求，减少了专业分工种类，有利于提高维修人员的维修技能与持续改进水平，有利于培养与造就高素质的装备维修保障专业人才。

（3）保障设备。保障设备主要包括测试设备与维修工具。多功能标准显控台配置模块尺寸、结构、电气、接口与功能统一，一种多功能标准显控台配套测试系统可以实现不同应用系统、不同研制单位的功能模块测试，提高了系统测试范围，提高了自动化测试系统与维修工具的通用程度，有利于减少测试系统与维修工具种类，降低相关费用。

（4）技术文件。原标准显控台大量技术文件无法统一，主要以纸质技术手册为主，不仅价格贵、体积与重量大、交付与传递及时性差，同时还搜索不方便，不能够为操作人员提供及时、准确的技术信息支持。

多功能标准显控台采用标准化设计之后，在软硬件操作平台方面（不含系统上层软件），设备原理、操作步骤、测试策略、维修步骤与系统零件图等完全一致，减少了设备级技术手册种类与数量。在充分考虑需求基础上，可以采用数字化手段提供多功能标准显控台电子交互式技术手册（IETM），按照国际标准数据格式建模，采用动画、音频和视频手段展示电子装备数据对象，如文本、图形、表格等，进一步集成到用户系统级的IETM中，最终提供给最终用户，满足培训、使用咨询等需求。

（5）包装与运输。多功能标准显控台配置模块尺寸统一，在统一标准下设计，对于包装、防护、装卸、存储与运输条件要求一致，有利于采用通用包装方式，提高包装的重复使用程度。

（6）训练。基于多功能标准显控台的统一软硬框架与IETM的手段，可以标准化训练大纲、培训计划与教材，简化装备的训练要求，减少训练器材的品种与数量，减少培训时间、提高培训效率，实现装备的快速部署与使用。

4.2 装备寿命周期费用

目前，装备的采购费用逐年上升，使用与保障费用的增长尤为明显，已占到寿命周期费用的60%～80%，甚至更高。而多功能标准显控台在软件与硬件上进行了标准化、模块化与通用化设计，极大减少了新研装备的寿命周期费用。

（1）多功能标准台在硬件上采用了开放的体系结构，最大程度的采用了商用流行技术，因而可减少硬件的采购成本，配置的硬件成本平均可减少20%～30%。

（2）由于软平台的构件化和可重用，使用户可在一个较高的层次开发本专业的应用，快速组装新系统，缩短了系统开发、集成周期，降低了系统综合集成费用。

（3）多功能标准台在硬件及软件上实现了标准化，降低了保障系统的开发、维护费用。

4.3 维修体制

为确保装备的完好性，我国采用现场级、中继级与基地级三级维护体制。随着基于多功能标准显控台的新式装备的逐步应用，维修体制可能会变化，主要原因如下：（1）硬件模块具备较强的自诊断测试功能，整机具备较强的离线/在线故障检测能力，现场故障可以定位到可更换模块；（2）硬件模块的功能互换性，极大减少了备件的种类与数量，一种功能模块可以多个新装备的维护，降低了采购成本与部署成本；（3）由于标准化设计，在硬件接口上彼此一致，降低了对自动化通用测试系统的设计要求，改善了系统测试能力，提高了通用性。

基于以上原因，对于新型电子装备，可以实现两级维修：

（1）现场级：在IETM的引导下，依靠设备BIT功能，故障定位到硬件模块(现场可更换单元)，现场换件，快速恢复装备完好。

（2）基地级：部署通用自动化测试系统，维修硬件模块；或直接发往研制单位，由其负责电路板级维修。

结论：在标准显控台的基础上，多功能标准显控台规范了软件体系结构，进一步提高了模块化、标准化与通用化水平，满足了新一代电子装备显控要求，对保障系统、寿命周期费用与维修体制产生了积极影响。