大型设备维修信息化管理系统研究

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摘要：针对大型设备维护和维修管理工作中存在的技术手段落后、效率低下等问题，提出开发大型设备维修信息化管理系统。根据大型设备维护维修任务需求，确定了系统的功能组成和基于C/S网络的四层体系结构。根据大型设备维修管理任务，创建基于微软Access的大型设备维护维修管理信息关系数据库； 利用VB开发相应的应用界面，以大型设备基本信息管理、装备状态分析管理、大型设备维修信息管理和维修指导等功能。

关键词：大型设备维修；信息化管理系统

中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）36-8439-04

近年来，高等院校实验室大型仪器设备的不断增多，设备的复杂性不断增加，定期技术维护和事后故障维修的内容和种类繁多，产生和需要处理的数据信息量大。然而各高校的维护和维修管理工作仍停留在传统的笔记手算和普通文档记录的阶段，每到一定时期就要查阅所有型号大型设备的维护、维修资料和相关操作规程来开展维护工作。如此繁琐、低效率的管理工作难以全面性和系统性计划大型设备的日常维护和事后故障维修，且容易出现疏漏，造成设备不必要的损失；也使组织实施大型设备的维护、维修工作难度增大。这必将大大影响维护效率和效果，不能满足现代化的技术保障要求。为此，开发大型设备维修信息化管理系统，代替传统大型设备维护维修的管理方式，提高大型设备维修、维护管理效率。

1 大型设备维修任务分析

根据大型设备维修任务要求，大型设备维修包括维护保养、检查调整和故障诊断排除三部分。并对维修级别、维修时机、维修方法等作出了规定，具体如图1所示。

图1 大型设备维修任务区分

2 系统设计

2.1系统功能

根据需要，系统具有任务生成、指导帮助、信息查询、数据管理、远程求助等功能。如图2所示。

图2 系统功能框图

1）任务生成功能：系统能够根据大型设备维修时机和大型设备维护管理需要，自动生成维修任务报表（含日报表、周报表和月报表），从而提示大型设备管理人员及时对大型设备进行维护保养。

2）指导帮助功能：能够通过文字、仿真动画、视频等方式对维修、维护保养人员指导帮助。

3）信息查询功能：能够通过名称、关键词等多种方式查询大型设备（备件）信息、维修信息和故障信息等。

3）数据管理功能：管理员能够对装备基本信息、帮助指导资源（文字、视频、动画等）、用户信息、登录信息和信息等进行添加、删除、修改等管理。

4）远程求助功能：管理维修人员能够通过两种方式进行远程求助。一种方式是通过系统留言板困难求助，远程专家据此作出分析，给出解决方案。另一种是通过系统的视频和语音传输功能实时远程指导。

2.2系统体系结构

系统采用C/S网络结构，其结构如图3所示。

图3 系统体系结构

1）业务处理层的用户交互界面：用户交互界面主要完成：管理用户的请求，调用业务逻辑和其它上层处理，返回处理结果；客户端数据验证；显示报表组件等其它显示组件等。

2）资源管理层和业务处理层的逻辑业务处理：逻辑业务处理主要建立资源管理层和业务处理层的逻辑业务框架；处理用户使用到的逻辑业务；管理事务；实现用户的复杂工作流程。

3）数据访问层：该平台把数据库的很多具体操作进行封装和抽象，这样业务处理层和资源管理层就不会直接操作数据库。有利于面向对象的系统结构设计；可以提高系统与数据库交互的效率；简化了对数据库的操作，开发人员可以花费大量的时间在业务逻辑的处理上。

4）资源数据库层：由于有不同类型的用户，该平台需要承载多个用户的同时访问和操作，所以数据库系统需要满足数据的并发性、一致性、完整性和可恢复性要求。

3 数据库设计

3.1 表单设计

采用微软Access为后台数据库存放信息。包括用户信息表、大型设备基本信息表、备件基本信息表、大型设备状态信息表、维护保养信息表、检查调整信息表、故障诊断与排除信息表。

以维护保养数据库为例，其定期维护保养表格具体设计如表1所示。

表1 定期维护保养数据格式

1）用户信息表主要记录用户登录信息，分为管理人员和普通用户，字段包括用户名、密码、登录时间等。

2）大型设备基本信息表主要用于存储装备的基本信息，如生产厂家、出厂时间、接管时间、设备/部件规格参数、技术指标、大型设备编码等。同时为了方便管理和故障诊断，采用基于设备结构树的大型设备描述方式，将大型设备根据需要细分成单台设备、设备部位、设备部件，并根据设备结构树进行编码，如图4所示。通过建立良好的设备结构树可实现以下功能：当大型设备发生故障时，识别出故障设备的相关对象，为其预防维修做准备；通过移动结构上的高层成员改变相关结构；设备运行的数据积累能够根据需要上传给上一级设备，或下传给下一级子设备[1]。

图4 设备结构树及其编码

3）备件基本信息表主要存储备件基本信息，如生产厂家、进货时间、库存量、规格参数、部件编码（与装备编码中的一致）等。

4）大型设备状态信息表主要记录装备当前状态，为维护保养、检查调整等提供参考资料。

5）维护保养信息表和检查调整信息表主要记录上次维护（检查）时间、维护（检查）时机、定期维护（检查）间隔、维护（检查）类型、维修（检查）级别、维护保养（检查）指导方法等。同时为自动生成维护任务报表提供原始素材与依据。

6）故障诊断与排除信息表主要存储基于经验的故障诊断与排除，如常见故障现象、故障原因和处理方法。此表不仅提供厂家原始素材，还设计了面向维修人员的数据接口，能够记录大型设备维修过程，增加经验积累。

3.2 定义数据关系

大型设备基本信息表、备件基本信息表、大型备状态信息表、维护保养信息表、检查调整信息表和故障诊断与排除信息表通过关键词段“部件编码”建立关系，如图5所示。

图5 数据库E-R图

4 系统功能实现

利用VB开发相应的应用界面，结合Access数据库技术实现数据记录的录入、修改，处理各种复杂的数据统计、查询，并按既定的式样生成相应的报表。

4.1 大型设备基本信息

管理员能够对大型设备（备件）信息进行添加、删除、修改等操作。由于系统采用设备树状结构对大型设备进行管理，所以当添加大型设备（部件）信息时，首先查看已有设备树结构和编码情况，并确定大型设备（部件）在设备树状结构中的位置关系，并进行编码。同时系统能够自动识别新的编码是否重复，并给出提示。

4.2 大型设备状态分析管理

大型设备状态分析是以大型设备的基础数据信息管理为根本，在高度数据共享的基础上，建立大型设备维修作业计划的动态生成体系，以提高维修作业计划的准确性，控制作业成本。

1）数据采集与积累：大型设备状态数据是平台实现数据分析、故障诊断及维修决策功能的基础，这就要求充分利用大型设备管理系统采集的原始数据，包括大型设备运行时采集的动态数据、运行记录、在线监测数据、离线监测数据（包括各项试验数据）、缺陷数据等。

2）大型设备运行状态分析：大型设备运行状态分析是对装备、部位的缺陷统计分析和对装备状态监测过程中收集的装备、部位的各检查项目参数的劣化度进行计算和分析，并利用一定的数据分析模型，对大型设备的运行状态进行判别，并为维护保养和故障诊断提供依据。

4.3 大型设备维修信息管理

对于维护保养和检查调整内容，系统根据大型设备维修规范和当前运行状态自动生成维护任务书（含维修内容、维修级别、维修类型、备件位置、维修时间、维修方法、注意事项等），经大型设备管理人员审批后，维护人员根据任务书及相关维修规程实施大型设备维护，并填写相关维护记录，反馈大型设备状态信息。过程如图6所示。

图6 大型设备维护过程

对于事后故障维修，首先进行故障诊断。大型设备故障诊断主要通过收集的大型设备故障部位的参数和故障现象，借助故障诊断与排除信息表的数据，找出大型设备的故障原因，为大型设备维修决策提供依据。然后进行大型设备维修决策。大型设备维修决策针对大型设备故障原因，进行基于经验的分析，并给出维修方法；同时制定详细的维修计划，包括维修大型设备备件、维修工时、维修人员、维修所要达到的标准等。最后，维修人员维修完成后填写维修记录。如果故障超出经验范围，则添加故障诊断数据，为日后维修提供经验。过程如图7所示。

图7 事后故障维修过程

4.4 维修指导

系统提供多种方式的详细的操作指导和注意事项（包括图文、仿真动画和视频等）供维修指导供维修人员参考。同时系统设计有留言板，当大型设备出现复杂故障难以修复时，可以通过“留言—专家回复”的方式获取指导。

5 结论

根据大型设备维护维修任务需求，设计开发了大型设备维修信息化管理系统，具有任务生成、指导帮助、信息查询、数据管理、远程求助等功能。系统能够最大限度地利用大型设备维护周期和维修历史数据等信息，有效地运用本地维修和远程支援等资源，不断总结和完善维护维修知识经验，利用信息集成共享、信息交互与流程管理技术帮助大型设备保障单位更好地实现事前计划、事后分析决策与报告以及帮助指导，建立大型设备的全寿命周期管理和预防维修体系。系统的开发必将进一步提高大型设备维修管理的信息化、网络化和规范化。

参考文献：

[1] 江伟伟，刘全林. 基于点检模型的煤矿生产装备管理信息平台的研究[J].工矿自动化，2008（4）：36-39.

[2] 张福光，单岳春. 装备维护管理信息系统的设计与实现[J].四川兵工学报，2009（9）：13-15.