CN1689000A - 用于复杂系统的维护信息的关系数据库 - Google Patents

Abstract

一种关系数据库用于采用公用数据库结构来相关对于多个复杂系统、如多个不同飞机中每一个都不同的维护信息，从而改进多个复杂系统的维护程序。数据库结构包括：多个主实体，用于提供多个复杂系统中的每个的故障模型描述，故障模型描述对于多个复杂系统中的每个包括失效模式、故障现象以及实行修复所需的数据；以及与复杂系统、如飞机对应的分类实体，它实现与复杂系统或飞机对应的故障模型描述的选择。关系数据库特别适用于飞机维护及诊断系统，根据飞机的故障模型帮助飞机中故障状态的故障校正。

Description

用于复杂系统的维护信息的关系数据库

发明领域

本发明涉及复杂系统的维护和服务，更具体来说，涉及这类系统的维护中使用的维护信息的关系数据库及其结构。

发明背景

复杂系统包括数十或数百相关及配合工作的系统和子系统，其中的许多其本身就是复杂的，出现独特的维护和服务难题。这类复杂系统的实例包括例如工厂、大建筑物、远洋轮船、发电厂和飞机。复杂系统及其系统和子系统的相关和配合工作的性质往往要求同样复杂且规范的维护和服务程序。这些维护和服务程序通常包括所观察或表明的不规则性或差异性以及根据这类不规则性或差异性的解决或防止所采取的行动或者所执行的服务的文档或记录。这种文档通常由服务和维护人员填写、完成或记录。为了节省时间和准确性，可使服务和维护文档、诊断、程序、成本估算等标准化的专家系统和工具是极为需要的，它们能提供整个维护和操作支持程序。

例如，在飞机工业中，最近已经开发故障模型，作为帮助飞机维护的手段。故障模型是一组数据项，它们表示复杂系统、如飞机的元件、它们的失效模式、那些失效模式产生的现象以及允许自动推理系统采用数据帮助维护人员维护和校正复杂系统的操作差异性所需的其它信息。故障模型已经作为新系统的工程研制的副产品而成功地产生。例如，为波音777飞机实现了这个模型。777工程研制过程包括重要的附加控制以确保在允许产生精确故障模型的结构中捕捉故障隔离数据。早期飞机的研制以及大多数其它复杂系统的研制没有包括捕捉故障隔离数据的严格方法。777故障模型具有明显的局限性，其中包括，它只用于777飞机。典型的美国航空公司具有若干主机队、诸如波音757和空中客车A320机队，以及十几个或更多的分机队、诸如757-27A和757-27B分机队。另外，飞机的配置随时间改变，以便结合安全性、可靠性以及乘客舒适性改进。

此外，777模型提供极少或没有关于故障隔离的指导，不处理以依次方式对设备的更新，以及不帮助维护人员产生结构化输入，等等。明显需要关系数据库及其结构，它们广泛地适用于不同的复杂系统、如不同的飞机，用于帮助维护复杂系统。

发明内容

本发明在不同范围是一种关系数据库，用于采用公用数据库结构来关联对于多个复杂系统中每一个不同的维护信息，以便改进多个复杂系统的维护程序。本发明的一个方面是基于计算机的飞机维护和诊断系统，用于根据飞机的故障模型来帮助飞机中故障状态的故障校正，该系统采用关系数据库的一个创造性实施例。

在一个方面，定义一种关系数据库，用于采用公用数据库结构来关联对于多个复杂系统、如多个不同飞机中每一个不同的维护信息，从而改进多个复杂系统的维护程序。数据库结构包括：多个主实体，用于提供多个复杂系统中每一个的故障模型描述，故障模型描述对于多个复杂系统中每一个包括失效模式、故障现象以及实行修复所需的数据；以及与复杂系统对应的分类实体，它实现与复杂系统对应的故障模型描述的选择。分类实体还可包括复杂系统类型以及交叉引用与复杂系统类型对应的多个主实体中相关信息的一组标记或主题词表实体，主题词表实体通过提供复杂系统维护中可交换地使用的词之间的关系来帮助用户与关系数据库的接口。这种配置及公用数据库结构通过仅将与新的复杂系统对应的新信息输入多个主实体和分类实体，有利地提供新的复杂系统的新故障模型描述。

更详细地说，多个主实体还可包括以下一项或多项：观察实体，包括索引为观察代码的问题的用户报告的及自动报告的指示其中之一；故障代码实体，包括表明复杂系统的系统存在的问题的观察代码的每个不同集合的故障代码；子系统实体，包括与一个或多个故障代码对应的子系统以及相应的修复列表、隔离程序列表和延期程序列表其中之一，该子系统实体还可配置成合并多个故障代码，并且当各故障代码导致相同的维护程序时指明该维护程序，而无需求解一个具体故障代码；隔离实体，包括各具有一个或多个结果的隔离程序；或者具有结果的结果实体，其中各结果与一个隔离程序以及一个或多个修复关联，其中，执行具有所得结果的隔离程序的交互过程将把一个或多个修复求解为一个具体修复。

在不同范围中，定义一种关系数据库，用于采用公用数据库结构来关联对于多个复杂系统中每一个都不同的维护信息，以便改进多个复杂系统的维护程序。这里，数据库结构包括：与复杂系统对应的分类实体，实现与复杂系统对应的故障模型描述的选择；以及多个主实体，用于提供根据分类实体从多个复杂系统的多个故障模型描述中选取的与该复杂系统对应的故障模型描述，多个故障模型描述对于多个复杂系统中每一个包括失效模式、故障现象以及实行修复所需的数据；其中，多个主实体有助于故障状态的分类以及后来的故障隔离及修复程序，以便校正故障状态。多个主实体还可包括程序实体以及与已知维护程序相关的文件参考实体其中之一。分类实体还可包括有助于非结构化用户输入到结构化输入的转换的主题词表实体或者标识复杂系统的变更集并可选地控制变更集对于复杂系统变成活动的时间的变更包实体。

在另一个创造性方面，定义一种飞机维护及诊断系统，用于根据飞机的故障模型帮助飞机中故障状态的故障校正。该系统包括：用户界面；计算机，耦合到用户界面，具有处理器和存储软件指令及关系数据库的存储器；处理器执行软件指令来处理信息，以便根据关系数据库所定义的故障模型来帮助识别和校正飞机中的故障状态，其中关系数据库已在上文中定义。

附图概述

附图中，相同的参考标号在分开的视图中表示相同或功能相似的元件，附图与以下详细描述共同结合并组成说明书的一部分，用于进一步说明均根据本发明的各种实施例以及说明各种原理和优点。

图1描绘根据本发明、用于帮助复杂系统的维护活动的优选关系数据库结构的实体关系图；

图2至图18对于图1的实体关系图中所示的实体来描绘根据本发明的优选数据词典；以及

图19描绘根据本发明的飞机维护和诊断系统的一个优选实施例的示范系统图。

优选实施例的详细说明

总体上来说，本公开关心及涉及用于复杂系统的服务、维护和诊断支持的系统，更具体来说，本公开涉及创造性关系数据库及其结构，用于采用公用数据库结构关联对于多个复杂系统的每个有所不同及发展的维护信息，以及涉及采用关系数据库来帮助这类不同及发展的复杂系统中的故障状态或失效模式的故障诊断及校正的方法及设备。更具体来说，论述了提供或允许复杂系统的有效且系统的故障校正、以关系数据库及其结构体现的各种创造性概念和原理。特别关注的复杂系统是那些与飞机相关的系统，但是，本文所论述的概念和原理同样适用于其它复杂系统、如前面所述的那些系统。

如以下进一步所述，各种创造性原理及其组合有利地用于帮助维护程序和活动，尤其包括故障诊断或分类、故障隔离以及故障修复，其方式是结合历史诊断、分类或隔离信息，例如关于相似的故障状态或失效模式的先前活动，并因而从中学习。这种数据最好是加入相关及不同和发展的复杂系统的故障模型中，从而减轻各种问题，例如不精确服务和维护行动及描述、不灵活或缺少适应性以及与已知的维护系统关联的过高费用，同时仍然有助于质量服务、维护及诊断活动以及更精确的人力、时间和成本估算，它们是更系统地隔离故障并因而预测通过适当且一致的程序实现的必要修复及行动的结果。

提供本公开以便以使能的方式进一步说明用于实现和使用根据本发明的各种实施例的方法和技术，以及如本发明人预期的实践本发明的最佳模式。还提供本公开以增强对创造性概念及其优点的理解和领会，而不是以任何方式限制本发明。本发明仅由所附权利要求来定义，其中包括在本申请未决期间进行的任何修改以及那些已提出的权利要求的所有等效物。

还要理解，相关术语的使用(如果有的话)，如第一和第二、上面和下面等等，仅用来区分每个实体或行动，而不一定要求或暗示这些实体或行动之间的任何实际的这种关系或顺序。许多创造性功能和许多创造性原理采用或通过软件程序或指令来实现。可以预期，尽管可能需要大量工作以及由例如可用时间、当前技术以及经济考虑因素推动的许多设计选择，但普通技术人员在得到本文公开的概念和原理的指导后，将容易地能够采用最少实验产生这类软件指令和程序。因此，为了简化和尽量减少阻碍根据本发明的原理和概念的说明的任何风险，这类软件的进一步论述(如果有的话)将限于如优选实施例中使用或应用的较高级原理和概念。

为了形成一些通用约定，将简要回顾故障模型和故障分类及隔离约定。飞机或其它复杂系统的故障模型最好是关系数据库，它标识飞机的失效模式以及各失效模式或故障状态产生的故障现象。故障现象被定义为观察或测试结果。观察是对技术人员显而易见的故障现象集，无需运行测试程序或者将附加设备、如测试车连接到飞机或其它复杂系统。测试结果是通过运行测试程序或将附加设备连接到飞机上才能发现的故障现象的集合。故障分类只采用观察来确定故障代码。在Felke等人的题为“改进故障分类的方法及设备”的共同未决专利申请(转让给这里同一受让人，代理人档案号为H0003237)中公开了故障分类的创造性方法及设备，该申请通过引用完整地结合到本文中。如前面所述，故障代码是总结为每个不同的故障状态或失效模式报告的故障现象集或症候群的手段。给定先前正确确定的故障代码，故障隔离采用测试结果来确定最佳修复序列和方法。在Felke等人的题为“改进故障隔离的方法及设备”的共同未决专利申请(转让给这里的同一受让人，代理人档案号为H0003239)中公开了故障隔离的创造性方法及设备，该申请通过引用完整地结合到本文中。以上共同未决的申请论述了在复杂系统维护领域中关系数据库的使用。

参照图1，论述及描述用于帮助复杂系统的维护活动的优选关系数据库结构的实体关系图。首先将回顾需要关系数据库用于存储及关联不同及发展的复杂系统的维护信息的一些重要方面。各种经济和管理考虑因素约束了帮助维护活动的关系数据库的结构。这种数据库有时称作故障模型。因此，关于关系数据库的结构的更重要约束及部分原因在飞机工业的上下文中列示如下。飞机机队(或其它复杂系统集合)的运营商需要在其整个机队中提供功能和操作通用性的关系数据库。数据库或故障模型的结构必须在各个示例是基本相同的示例的更大集合的一部分(例如在属于相同型号但都被施加了不同修改等级的飞机机队中的情况)时，提供表示各个飞机(或要维护的系统的其它示例)的小变化的有效机制。

数据库或故障模型的结构应当支持两步维护程序，其中，第一步骤是对故障状态分类，以便确定其严重性和操作影响，第二步骤是故障隔离，并因而修复或校正故障状态。数据库的结构应当有助于或标识操作员为了支持分类及隔离活动所需的数据集合的最小量，以便尽量减小相应的操作成本。关系数据库或故障模型的结构应当具有与现有维护程序和维护程序概念实体的高度对应性或相关性，以便尽量减小其引入成本，以及确保诊断系统根据模型建议的所有活动的管理一致性。

关系数据库或故障模型的结构必须允许有效生成用户交互，以及向用户提供帮助，以便将他们与故障状态的性质有关的非结构化观察转换为可用于精确的故障诊断、可靠性分析以及操作改进程序的优先化的结构化数据。故障模型的结构应当允许从工程数据、历史数据和/或现有维护程序中有效地产生故障模型数据。故障模型或关系数据库的结构应当允许根据实际操作经验的有效自动更新。故障模型的结构应当提供根据要维护的系统的配置变化或者操作人员对于系统的一部分的更大诊断精度需要的识别进行的有效手动更新。关系数据库的结构应当允许对其内容的修订的控制以及使故障模型与源维护手册及工程数据的变化同步的能力。

参照图1，关系数据库结构的高级实体关系图说明用于关联要维护的系统的失效模式、那些失效模式的故障现象以及在被校正时期与每个失效模式关联的操作限制的数字表示中的维护信息的机制。提供这种数据的存储的结构的实体称作主实体。关系数据库组织或结构还包括通过将主实体中的信息按其对不同类型设备的适用性分类、通过系统分级结构组织它们、并提供关键字索引以简化用户访问来组织主实体中的信息的实体。提供这种数据的存储的结构的实体称作分类实体。在图1中，分类实体包括用参考标号127-135表示的实体，而其它的则是主实体。图1中的连接线表示实体之间的关系，其中，线条样式的差别只是为了帮助跟随从一个实体到另一个实体的线条。图1中的箭头一般指向实体中有用的一个，但可标识许多例外情况。

图1所示的关系数据库用于采用公用数据库结构来关联对于多个复杂系统、如多个不同飞机或飞机的不同改型中的每个都不同的维护信息，以便帮助多个复杂系统的维护程序。关系数据库及其结构包括：多个主实体，用于提供多个复杂系统中的每个的故障模型描述，其中，故障模型描述对于多个复杂系统中的每个包括失效模式、故障现象以及实行修复所需的数据；以及与复杂系统的每一个对应的分类实体，其中，为这个分类实体选择适当的值实现与复杂系统中适当的一个对应的故障模型描述的选择。

接下来将描述及简要论述各种主实体、它们的用途及其结构。重要的是认识到，主实体为要维护的多个不同及发展的复杂系统的失效模式的故障模型描述、它们的故障现象、以及尽量减小失效的操作影响并尽可能有效地对其校正所需的附加数据、如文件等提供存储。

更具体来说，图1表示观察实体103，它包括随时可用的问题指示器，其中包括经由计算机系统显示的告警消息以及感觉到、听到或视觉上观察到的指示。系统中的所有观察存储在关系表集合中，其中的属性如图2所示。从图2的观察实体103的数据词典中看到，各观察包括：易于索引的ID或用户标识符；公共密钥，它是指明特定观察的源的全局标识符；观察代码，它是与操作员手动报告或者经由板载监测系统自动报告的各观察关联的标准化代码；特定设备类型的故障模型标识符；产生特定观察的变更包或设备修订的变更包标识符；此观察与之相关的特定设备内的系统的列表；适用于此观察的有效性标记的列表；以及关键字，可用来对此观察索引。注意，以上一部分术语的含义通过以下论述将变得很清楚。读者将注意到许多上述关系，并且通过粗略回顾图1的实体关系图中的线条将了解更多。

另一个实体是故障代码实体105，它存储各种故障代码，每个代码表示指明一个或多个设备类型的特定系统中的特定问题的不同观察集。各故障代码必须具有与其关联的一个或多个观察的唯一集合。对于一些类型的复杂系统、如某种飞机，故障代码往往明确地列示在维护手册中。对于其它类型的飞机，故障代码根据产生不同维护行动的故障现象集来导出。系统中的所有故障代码存储在关系表集合中，其中的属性如图3的数据词典所示。图3的故障代码实体105的数据词典包括许多相同或相似的属性，其中包括ID、公共密钥、故障模型、变更包、系统代码、有效性标记以及关键字。另外，供用户查看的描述标题与该故障代码的观察列表以及各观察与这个故障代码一起出现的次数的同现计数包含在一起。

图1所示的关系数据库中的另一个主实体是子系统实体107。子系统实体存储多个子系统，其中，每个子系统表示可易于应用故障排除以发现并修复问题或故障的故障模型内的个体功能系统。每个子系统可与一个或多个故障代码关联。每个子系统可用来合并若干故障代码。有利的是，当这些故障代码的全部或许多导致相同的维护活动、如修复或其它结果时，关系数据库或其接口向操作员建议，可进行这个维护活动，而无需最终求解故障代码(最终将基本故障状态分类)。子系统与具有解决系统中问题的能力的所有已知修复程序关联。子系统可与可将对子系统的修复延迟一段时间的一个或多个延期程序关联。子系统还可与可用来将可能修复的列表减少到一个具体修复的隔离程序关联。系统中的所有子系统存储在子系统实体107中，在关系表集合或数据词典中，其中属性如图4所示。图4的子系统实体107的数据词典包括许多以上所述的相同或相似的属性，其中包括ID、公共密钥、描述标题、故障模型、变更包、系统代码、有效性标记以及关键字。另外还包括各子系统的故障代码的列表(FC列表)、用于子系统的修复的列表(RP列表)、各修复对于该子系统的同现计数、与子系统对应的隔离程序的列表以及用于子系统的延期程序的列表。

另一个主实体是隔离程序实体109。隔离程序是测试程序等，由子系统用于将许多可能的修复程序的列表减少到一个或多个具体修复程序，它们必须完成以便解决复杂系统或飞机中的问题。下面将进一步说明的隔离程序不仅对各子系统列表，而且还采用可能的结果建模。每个隔离程序可与一个或多个子系统关联。隔离程序还与表明隔离程序所指明的测试的可能结果的一个或多个结果关联。隔离程序还可链接到表明引用当前隔离程序的不同隔离程序是对问题的故障排除中的下一步骤的许多结果。每个隔离程序必须与至少一个有效性标记关联。一个隔离程序可具有一个或多个与其关联的文件参考。系统中的所有隔离程序存储在关系表集合中，而隔离程序的数据词典中指明的属性如图5所示。除了与各隔离程序对应的结果列表以及描述隔离程序或与其相关的文件参考列表之外，图5的数据词典表示许多以上所述的相同或相似的属性。

作为以上间接提到的与隔离程序实体109关联的建模的一部分的附加主实体是结果实体111。结果是隔离程序中的某个点，在其中，已经收集了关于故障状态或问题的足够信息以便退出该隔离程序。对于每个隔离程序可能存在若干可能的结果。第一个是“未发现故障”，它表明当前程序没有发现所测试的系统中的问题。这个结果可表明系统中没有问题，但是，它通常从问题的故障排除中消除单个隔离程序，从而从系统的可能修复列表中排除该隔离程序修复。第二结果类型是建议运行另一个隔离程序以便进一步减小修复集。最后的结果类型表明可用来解决系统中的问题或故障状态的一个或多个修复的具体集。每个结果必须与至少一个有效性标记关联。系统中的所有结果存储在关系表集合中，其中的属性如图6的结果实体111的数据词典所示。除了各种以上所述及图6所示的相同或相似属性之外，结果实体111还包括关于各结果的修复列表、关于各结果的各修复的同现计数以及与各结果关联的隔离程序列表。

图1所示的另一个主实体是延期程序实体113。这个实体存储延期程序，其中延期程序是延迟某个维护活动或修复、从而允许系统或飞机可能在限制下的连续工作而不解决系统中的基本故障状态的一种程序。延期程序通常还包括设备可在没有校正基本问题时工作多长时间的时限。延期程序可与观察或子系统关联。延期程序通常具有关联的文件参考。延期程序必须与至少一个有效性标记关联。系统中的所有延期程序均存储在关系表集合中，其中的属性如图7的延期程序实体113的数据词典所示。除了各种前面所述及图7所示的相同或相似属性之外，延期程序列出描述各特定延期程序的相关文件元素。

关系数据库的下一个主实体是修复程序实体115。每个修复程序是用来解决系统中的问题或部分问题的具体程序。一个修复程序可与以下每项中的一项或多项关联：相应实体中见到的结果、FIN、子系统和文件参考。修复程序必须与至少一个有效性标记关联。关系数据库及其结构中的所有修复程序均存储在关系表集合中，其中的属性如图8的修复程序实体115的数据词典所示。除了各种前面所述及图8所示的相同或相似的属性之外，修复程序实体还包括描述各修复程序的文件参考以及与各修复程序关联的FIN(组件的位置)的列表。

另一个主实体是组件标识符实体或FIN，其中各FIN是复杂系统中的组件的位置的编码表示。FIN与零件的不同之处在于，FIN标识可能来自不同制造商的零件的若干不同版本对其来说可接受的零件的位置。来自平时经验的FIN的一个实例是家庭中的空调装置。家庭的体系结构图包括与装置的所需容量和整体配置有关的详细情况，但通常不包括单个制造商或模型的规范。FIN可与一个或多个修复程序关联。FIN与参考它们进行维修或更换的修复程序关联。FIN必须与至少一个零件(参见下文)关联，以及FIN必须与至少一个有效性标记关联。系统中的所有FIN存储在关系表集合中，其中的属性如图9的组件标识符实体117的数据词典所示。除了各种前面所述及图9所示的相同或相似的属性之外，组件标识符实体117还包括零件列表或者可用于FIN所标识的位置的零件的列表。

图1中的一个主实体是零件实体119。零件实体包括或表示进入FIN标识的位置的零件或组件。相同的位置可能往往适合多个供应商提供的零件或者单个供应商的一个零件的多种版本。不同的制造商一般对给定位置制作各不相同的零件。给定零件也可用于系统中的多个位置。零件必须具有以下每个的至少一项：FIN、文件参考和有效性标记。系统中的所有零件存储在关系表集合中，其中的属性如图10的零件实体119中的各组件的数据词典所示。图10的数据词典说明零件实体119的各种属性。

图1所示的另一个主实体是文件元素实体121。文件元素用于将故障模型实体链接到维护或操作文件的若干部分。对安全重要的系统、如飞机的几乎所有维护行动通过维护文件严格控制。所有维护行动对其控制文件的交叉引用是安全重要的系统的任何维护支持系统的极符合需要的特征。文件元素可具有一个或多个替代文件参考。替代文件参考是完全取代先前的一个的文件参考。旧文件参考应当不再使用。文件参考可具有一个或多个支持文件参考。支持文件参考是结合先前文件参考提供附加信息的文件参考。文件参考必须具有至少一个有效性标记。系统中的所有文件元素存储在关系表集合中，其中的属性如图11的具有实体121的各文件元素的数据词典所示。除了各种其它相同或相似的属性之外，文件元素还包括替代文件和补充文件的列表以及文件元素所属的文件的标识符。

在图1中，附加主实体是文档实体123，它用来存储与维护和操作文件有关的程序及配置管理信息。文件实体记录与如何打开文件的查看器以及如何导航到文件所包含的文件元素有关的程序信息。文件实体还记录配置数据，例如文件的版本号及其有效日期。系统中的所有文件存储在关系表集合中，其中的属性如图12的各文件的数据词典所示。如图12所示，除了各种相同或相似的属性之外，文件实体123的数据词典还包括各相关文件的修订信息、位置信息和用于打开文件的一部分的调用字符串。

图1中所示的最后的主实体是设备实体125。设备实体用来标识由操作员维护的顶层组装件。对于某个航空公司，例如由尾号标识的飞机是设备表中的条目。唯一的一个故障模型管理每一个设备。设备信息用来标识对于该设备有效的有效性标记。系统中的所有设备条目存储在关系表集合中，其中的属性如图13的数据词典所示。

此论述涉及图1中所示的其余实体，尤其是分类实体、它们的用途及其结构。重要的是认识到，分类实体为针对每个主实体可适用于的设备将故障模型或关系数据库分类的实体集、用来支持实体查找的关键字以及用来控制对主实体的修订的变更包数据等提供存储。

一个分类实体是有效性标记实体，它提供用于将适用于每个复杂系统或飞机的关系数据库的元素分类的机制。有效性标记实体127(参见图1)允许基本相同、但在配置上有细微差异的多个系统被放置在同一个关系数据库或故障模型中。每个有效性标记还记录它对其有效的设备标识符。从故障模型检索数据的访问者或用户始终包括用于请求的设备ID的标识符。设备ID用来查找设备的所有有效性标记，这些有效性标记然后用于从故障模型中标识对于该设备有效的主元素。系统中的所有有效性标记存储在关系表集合中，其中的属性如图14的有效性标记实体的数据词典所示。考虑到以上论述，所示数据词典是不需要加以说明的。

作为分类实体还包括如图1所示的主题词表实体129。主题词表实体记录单词与维护环境中同义使用的缩写词之间的关系。这些条目链接到关系数据库或故障模型的各种元素，以便支持搜索功能，搜索功能允许用户采用可能或可能不匹配用来命名相应故障模型项目的单词的单词来输入他们需要的项目的描述。系统中的所有主题词表条目存储在关系表集合中，其中的属性如图15的主题词表实体129的数据词典所示。如图所示的这些属性包括等效条目的同义词列表、用于文本查找的关键字以及产生主题词表实体的变更包。

图1的关系数据库还包含称作变更包实体131的分类实体。变更包实体包括允许每个实体跟踪它由源数据的导出或者由作者的创建的信息。此信息允许元素在其源位置(例如技术手册)被修改，并且使那些变更传播到关系数据库或故障模型中的相应项目中，同时保留在故障模型中进行的对那些项目的更新和链接。这种机制还允许负责故障模型的人员控制向故障模型发布更新的定时。每个变更包影响单个故障模型中的信息。系统中的所有变更包存储在关系表集合中，其中的属性如图16的变更包实体131的数据词典所示。如图16所示，这种信息包含活动状态和变更包变为活动的时间以及适用的设备类型或故障模型。

图1中还包括的是称作系统标识符实体133的分类实体。系统标识符(航空运输协会的关于飞机的章节)用于将复杂系统或顶层组装件(一个设备)分为其组件系统和子系统。系统标识符用来帮助用户查找故障模型中的信息。系统标识符以分级结构组织，使得一个设备包含若干系统，每个系统包含若干子系统，并且每个子系统包含若干任务。系统中的所有系统标识符存储在关系表集合中，其中的属性如图17的系统标识符实体133的数据词典所示。如图所示，数据词典包括相关系统、子系统或任务的代码以及下一个更高标识符以及适用故障模型的标识符。

图1所示的最后的实体是称作设备类型实体135(又称作故障模型)的分类实体。这是设备类型、如757或767机身的高级指示。这个实体用来标识关系数据库中的数据所支持的不同类型的设备。系统中的所有设备类型实体存储在关系表集合中，其中的属性如图18中包含故障模型或设备类型的唯一标识符及标题的数据词典所示。

这样，图1-图18已经表示了一种关系数据库及其结构，它用于采用公用数据库结构来关联对于多个复杂系统、如飞机中每一个都不同的维护信息，以便改进多个复杂系统的维护程序。如前面所述，关系数据库或者其结构包括：多个主实体，用于提供多个复杂系统中每个的故障模型描述，其中对于多个复杂系统中每一个，故障模型描述包括失效模式、故障现象以及实行修复所需的数据；以及与复杂系统对应的分类实体(设备类型实体或有效性标记)，它实现与复杂系统对应的故障模型描述的选择。分类实体最好包括复杂系统类型以及交叉引用多个主实体中的相关信息的标记集，其中，这种信息对应于复杂系统类型。有利的是，公用数据库结构通过仅将与新的复杂系统对应的新信息输入多个主实体和分类实体，来提供新的复杂系统的新故障模型描述。新信息量往往远远少于总信息量。

多个主实体最好包括观察实体，它还包括索引为观察代码的问题的用户报告的及自动报告的观察或指示的任一个或两者。多个主实体还包括故障代码实体，其中包括指明复杂系统的系统或子系统的问题的观察代码的每个不同集合的故障代码。无论如果进行，观察基本上允许产生故障代码的故障分类。多个主实体最好还包括子系统实体，它包括与一个或多个故障代码对应的子系统以及相应的修复列表、隔离程序列表和与子系统相关的延期程序列表其中之一。子系统实体还配置成提供及合并多个故障代码，以及当每个故障代码产生相同的维护程序时，向用户表示或者关系数据库指明该维护程序，而无需求解具体故障代码所需的额外时间。多个主实体最好还包括隔离实体，其中包括各具有一个或多个结果的隔离程序。多个主实体还包括结果实体，它具有结果，其中每个结果与一个隔离程序以及一个或多个修复关联，其中，执行具有所得结果的隔离程序的交互过程将把一个或多个修复求解为某个具体修复。注意，操作人员与关系数据库的交互得到促进，因为分类实体最好包括主题词表实体，它通过提供在复杂系统维护中可交换使用的单词之间的关系，来帮助用户与关系数据库的接口。

已经从不同角度论述了用于采用公用数据库结构来关联对于多个复杂系统中每个都不同的维护信息、从而帮助多个复杂系统的维护程序的关系数据库。关系数据库包括：与复杂系统对应的分类实体，实现与复杂系统对应的故障模型描述的选择；以及多个主实体，用于提供与复杂系统对应的、根据分类实体从多个复杂系统的多个故障模型描述中选取的故障模型描述，其中对于多个复杂系统中的每一个，多个故障模型描述包括失效模式、故障现象以及实行修复所需的数据。多个主实体配置成帮助故障状态的分类以及随后的故障隔离和修复程序，以便校正故障状态。多个主实体最好还包括诸如隔离或修复实体之类的程序实体以及与已知维护程序相关的文件参考实体其中的一个。同样，在这里，分类实体最好还包括有助于非结构化用户输入到适合关系数据库的结构化输入的转换的主题词表实体，或者标识变更集并控制变更集对于复杂系统或其模型变成有效的时间的变更包实体。

图19以示范形式说明在上下文及示范环境中、用于帮助飞机或其它复杂系统中的维护活动的基于计算机的飞机维护和诊断系统的一个优选实施例的原理框图。更具体来说，表示一种飞机维护及诊断系统1900，用于根据飞机的关系数据库或故障模型1903来更好地帮助飞机1901中的故障状态的故障分类、隔离及校正。该系统是基于计算机的，并包括用户界面1905、如传统的键盘和监视器以及用于耦合到分开的系统、以便从飞机或其它系统下载失效模式或诸如观察到的故障现象或测试结果等的状态相关数据的可能部件(未示出)。还包括已知计算机1907，它耦合到用户界面并具有用来存储软件指令1910及包含故障模型的关系数据库1903的存储器1909，以及最好包括端口1911和处理器1913。端口适合耦合到广域网(WAN)1915、如PSTN或因特网，以便提供从远程终端1917到系统1900的接入。处理器1913执行软件程序1909或指令，以便处理信息，从而根据关系数据库1903定义的故障模型来帮助飞机1901中的故障状态或失效模式的识别和校正。上面已经论述了关系数据库及其结构。

系统1900一般经过配置及构造，使得技术人员1919或维护和诊断人员能够进行观察或收集观察结果，并采用例如测试车(未示出)进行与差异性1921相关的测试，以及经由用户界面与系统交互，以便得出正确的故障分类和隔离，从而得出修复和维护程序等。类似地，远程终端1917处的技术人员1919或远程用户可与系统1900交互，并从其中得到诊断支持，以便进行远程飞机1923的适当故障隔离。实际上，飞机可在一个地点经过部分分析或诊断，以及最后在另一个地点被诊断。

上面论述的过程及其创造性原理针对并且将减轻一些问题，例如各对应于不同的复杂系统、如机身的关系数据库的多样性以及先有技术的诊断、维护和服务程序可能造成的不一致且浪费时间的维护活动和校正活动或其记录。利用这些关系数据库原理和概念，维护服务或修复的交付将被简化，以及与不一致活动关联的服务和维护估算、计划、程序及成本将被消除或显著减少。

已经论述和描述了用于带有或没有相应故障模型以便帮助和提供复杂系统的一致且节省成本的维护和服务程序的故障隔离的方法、系统及设备的各种实施例。可以预期，根据本发明的这些实施例或其它实施例将适用于许多复杂系统。所公开的原理和概念扩展到这些系统以及尤其是用于维护和服务的方法。本公开意在说明如何修改及使用根据本发明的各种实施例，而不是限制其真实、预期且合理的范围及精神。本发明仅由可在本专利申请未决期间修改的所附权利要求及其所有等效物来定义。

Claims (25)

1.一种关系数据库，用于采用公用数据库结构来关联对于多个复杂系统中每一个都不同的维护信息，以便改进所述多个复杂系统的维护程序，所述关系数据库包括：

多个主实体，用于提供所述多个复杂系统中每一个的故障模型描述，所述故障模型描述对于所述多个复杂系统中每一个都包括失效模式、故障现象以及实行修复所需的数据；以及

与复杂系统对应的分类实体，它实现与所述复杂系统对应的故障模型描述的选择。

2.如权利要求1所述的关系数据库，其特征在于，所述分类实体还包括复杂系统类型以及交叉引用所述多个主实体中对应于所述复杂系统类型的相关信息的标记集。

3.如权利要求2所述的关系数据库，其特征在于，所述公用数据库结构通过仅将与新复杂系统对应的新信息输入所述多个主实体和所述分类实体，来提供所述新复杂系统的新故障模型描述。

4.如权利要求2所述的关系数据库，其特征在于，所述多个主实体还包括观察实体，其中包括索引为观察代码的问题的用户报告的和自动报告的指示其中之一。

5.如权利要求4所述的关系数据库，其特征在于，所述多个主实体还包括故障代码实体，其中包括指明所述复杂系统的一个系统存在的问题的观察代码的每个不同集合的故障代码。

6.如权利要求5所述的关系数据库，其特征在于，所述多个主实体还包括子系统实体，其中包括与一个或多个故障代码对应的子系统以及相应的修复列表、隔离程序列表和延期程序列表其中之一。

7.如权利要求6所述的关系数据库，其特征在于，所述子系统实体还配置成合并多个故障代码，以及当每个故障代码得到相同的维护程序时，指明所述维护程序而不用求解具体故障代码。

8.如权利要求6所述的关系数据库，其特征在于，所述多个主实体还包括隔离实体，其中包括各具有一个或多个结果的隔离程序。

9.如权利要求8所述的关系数据库，其特征在于，所述多个主实体还包括具有结果的结果实体，而所述结果中的每一个与一个隔离程序和一个或多个修复关联，其中，执行具有所得结果的隔离程序的交互过程将把所述一个或多个修复求解为一个具体修复。

10.如权利要求1所述的关系数据库，其特征在于，所述分类实体还包括主题词表实体，它通过提供在复杂系统维护中可交换使用的单词之间的关系，来帮助用户与所述关系数据库的接口。

11.如权利要求1所述的关系数据库，其特征在于，所述多个复杂系统为多个不同的飞机。

12.一种关系数据库，用于采用公用数据库结构来关联对于多个复杂系统中每一个都不同的维护信息，以便改进所述多个复杂系统的维护程序，所述关系数据库包括：

与复杂系统对应的分类实体，它实现与所述复杂系统对应的故障模型描述的选择；以及

多个主实体，用于提供根据所述分类实体从所述多个复杂系统的多个故障模型描述中选择的与所述复杂系统对应的所述故障模型描述，所述多个故障模型描述对于所述多个复杂系统中每一个都包括失效模式、故障现象以及实行修复所需的数据；

其中所述多个主实体有助于故障状态的分类以及随后的故障隔离和修复程序，以便校正所述故障状态。

13.如权利要求12所述的关系数据库，其特征在于，所述多个主实体还包括程序实体以及与已知维护程序相关的文件参考实体其中之一。

14.如权利要求12所述的关系数据库，其特征在于，所述分类实体还包括主题词表实体，它有助于非结构化用户输入到结构化输入的转换。

15.如权利要求12所述的关系数据库，其特征在于，所述分类实体还包括变更包实体，它标识用于所述复杂系统的变更集。

16.如权利要求15所述的关系数据库，其特征在于，所述变更包实体还控制所述变更集对于所述复杂系统变为活动的时间。

17.一种飞机维护及诊断系统，用于根据飞机的故障模型帮助飞机中故障状态的故障校正，所述系统包括以下各项的组合：

用户界面；

计算机，耦合到所述用户界面，具有处理器以及用于存储软件指令和关系数据库的存储器；

所述处理器执行所述软件指令，以便处理信息，从而根据所述关系数据库定义的故障模型来帮助飞机中故障状态的识别和校正；

所述关系数据库，用于采用公用数据库结构来关联对于多个飞机中每一个都不同的维护信息，以便改进所述多个飞机的维护程序，所述关系数据库包括：

多个主实体，用于提供所述多个飞机中每一个的故障模型描述，所述故障模型描述对于所述多个飞机中每一个都包括失效模式、故障现象以及实行修复所需的数据；以及

与所述飞机对应的分类实体，它实现与所述飞机对应的故障模型描述的选择。

18.如权利要求17所述的飞机维护及诊断系统，其特征在于，所述分类实体还包括飞机类型以及交叉引用所述多个主实体中对应于所述飞机类型的相关信息的标记集。

19.如权利要求18所述的飞机维护及诊断系统，其特征在于，所述多个主实体还包括观察实体，其中包括索引为观察代码的问题的用户报告的和自动报告的指示其中之一。

20.如权利要求19所述的飞机维护及诊断系统，其特征在于，所述多个主实体还包括故障代码实体，其中包括指明所述飞机的系统存在的问题的观察代码的每个不同集合的故障代码。

21.如权利要求20所述的飞机维护及诊断系统，其特征在于，所述多个主实体还包括子系统实体，其中包括与一个或多个故障代码对应的子系统以及相应的修复列表、隔离程序列表和延期程序列表其中之一。

22.如权利要求21所述的飞机维护及诊断系统，其特征在于，所述子系统实体还配置成合并多个故障代码，以及当每个故障代码得到相同的维护程序时指明所述维护程序，而不用求解具体的故障代码。

23.如权利要求22所述的飞机维护及诊断系统，其特征在于，所述多个主实体还包括隔离实体，其中包括各具有一个或多个结果的隔离程序。

24.如权利要求23所述的飞机维护及诊断系统，其特征在于，所述多个主实体还包括具有结果的结果实体，而所述结果中的每一个与一个隔离程序以及一个或多个修复关联，其中执行具有所得结果的隔离程序的交互过程将把所述一个或多个修复求解为一个具体修复。

25.如权利要求17所述的飞机维护及诊断系统，其特征在于，所述分类实体还包括主题词表实体，它通过提供在飞机维护中可交换使用的单词之间的关系来帮助用户与所述关系数据库的接口。

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