（机械电子工程专业论文）数控设备维修管理系统及其故障诊断系统的研究.pdf

西北工业大学硕士学位论文摘要 摘要 设备维修管理在企业管理中是技术性要求很强的领域，对制造企业在战略 和策略上都具有十分重要的意义。本文对网络环境下的设备维修管理进行的研 究，其目的在于计算机管理设备维修工作中的信息，辅助各层管理人员做出相 关决策。 本文首先对目前某公司设备维修管理的现状进行了分析，提出了当前设备 维修管理中存在的问题，针对问题本课题组开发了数控设备维修管理信息系 统。然后，讲述了该系统的总体开发方案，提出了系统需要达到的目标，并做 出系统初步设计方案。接着，讲述了系统的详细设计部分，采用i d e f 建模规 范建立了系统的功能模型和信息模型，采用j s p 语言作为系统开发工具，使 用j a v a b e a n s 组件技术对系统进行组件化开发，采用b s 模式开发网络数据 库，后台使用s q l s e r v e r 作为数据库管理系统，最后给出系统的运行结果。 最后，本文对设备的故障诊断做了一些初步的研究工作，介绍了在前面所开发 的数控设备维修管理系统的基础上利用专家系统技术实现故障诊断，着重介绍 了知识库的构建和推理机的设计，并给出了实现的部分结果。 本文研究的部分成果已经在某国有大型制造企业得到了实际应用，并获得 了满意的效果。 关键词：设备维修管理，计算机管理，b s 模式，网络数据库，专家系统 故障诊断 西北工业大学硕士学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t a so n eo f e n t e r p r i s em a n a g e m e n t m a c h i n em a i n t a i n a b l em a n a g e m e n t n e e d s s t r o n gp r o f e s s i o n a lt e c h n o l o g y i tc o n t a i n sv e r yi m p o r t a n ts t r a t e g ya n d s t r a t a g e mf o ra ne n t e r p r i s et os u r v i v ea n d w i ni nt h em a r k e t c o m p e t i t i o n a m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mo fm a c h i n em a i n t a i n a n c eb u i l to nt h ew e bi s i n t r o d u c e di nt h i sp a p e r t h ei n t e n t i o ni st or e a l i z ec o m p u t a t i o n a l m a n a g e m e n t f o rt h ei n f o r m a t i o no fm a c h i n e m a i n t e n a n c e ，h e l p i n gm a n a g e r s t om a k e r i g h td e c i s i o n s f i r s t l y i nt h i sp a p e r ，t h ec u r r e n t s t a t u so fm a c h i n em a i n t a i n a b l e m a n a g e m e n t f o ro n ei n d u s t r yc o r p o r a t i o ni sa n a l y z e d a n dt h e na i ma tt o s o l v et h e e x i s t i n gp r o b l e m n u m e r i c a l c o n t r o lm a c h i n em a i n t a i n a b l e m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mi sd e v e l o p e d i nt h es e c o n ds e c t i o n ，t h e t o t a id e v e l o p m e n to ft h es y s t e mi sp r e s e n t e d a n dt h eu l t i m a t eg o a lo ft h e s y s t e m i sa d v a n c e d ，t h e ne l e m e n t a r yb l u e p r i n to ft h es y s t e md e s i g ni s a m p l i f i e d t h i r d l y 。c a r e f u ld e s i g na n dd e v e l o p m e n t f o rn cm a c h i n e m a i n t a i n a n c em i si si n t r o d u c e d f o ri n s t a n c e ，e s t a b l i s h i n gs y s t e mf u n c t i o n m o d e la n di n f o r m a t i o nm o d e lu s i n gi d e f m o d e l i n gm e t h o di se x p l a i n e di n d e t a i l b e s i d e s t h i ss y s t e mi sd e s i g n e db yu s i n gj s pl a n g u a g e ，a n du s i n g c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ( j a v a b e a n s ) t e c h n o l o g yo ns y s t e md e v e l o p m e n t s o ，t h i ss y s t e mi saw e bd a t a b a s et h a ti sd e v e l o p e do nb sm o d u l e ，u s i n g s q l s e r v e r 2 0 0 0a st h ed a t a b a s em a n a g e m e n t s y s t e m i nt h e f o r t hs e c t i o no f t h i sp a p e r ，t h ef a u l td i a g n o s i so fm a c h i n ei sd i s c u s s e de l e m e n t a r i l y ；i nt h i s p a p e r b u i l d i n ga f a u l t d i a g n o s i so nb a s i so fn c m a c h i n em a i n t a i n a n c em i si s i n t r o d u c e db y u s i n ge x p e r ts y s t e mt e c h n o l o g y b e s i d e s ，c o n s t r u c t i o no f k n o w l e d g eb a s e a n d d e s i g no fr e a s o n i n gm a c h i n e i si n t r o d u c e d f i n a l l y t h e r e s u l to fl h er u na n dt e s tf o rn cm a c h i n em a i n t a i n a n c em i sa n di t sf a u l l d i a g n o s i ss y s t e mi sp r e s e n t e d s o m es t u d i e si nt h i sp a p e rh a v eb e e n p u ti n t op r a c t i c ei n5 0 t hd e p a r t m e n t o fo n el n d u s t r yc o r p o r a t i o na n d s a t i s f a c t o r ye f f e c th a sb e e n a c h i e v e d k e y w o r d s ：m a c h i n em a i n t a i n a b l em a n a g e m e n t ，c o m p u t e r m a n a g e m e n t ，w e b d a t a b a s e ，b sm o d e ，e x p e r t s y s t e m ，f a u l td i a g n o s i s l i 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 - 1 信息时代的设各维修管理 在全球化市场竞争日益激烈的今天，信息已成为一种最重要的资源。掌握 了信息资源，就可阻在激烈的市场竞争中掌握主动权。设备维修管理是工业企 业管理中的一个重要领域，同样也面临着信息时代的巨大挑战。 不同层次的设备管理者需要不同的信息。企业的高层领导需要更多的战略 信息中层管理人员需要的是战术信息，而基层管理人员需要的是业务信息和 作业信息。不管哪一层次的管理者都需要的是其内外部的信息，因此说，信息 是正确做出决策的基础。设备维修技术人员要做出适时的正确决策，除了凭借 个人经验和判断外，更重要的是掌握足够的外部信息与内部信息，这些信息还 必须正确、可靠、及时、全面而适度，错误的、过时的、片面的信息将导致错 误的判断和决策。信息不仅表现在设备的选型、购置、制造、安装、使用、维 修、更新改造至报废等设备管理全过程中，而且还表现在企业内部生产、安全、 财务、人事等职能部门之间。只有通过信息的传递和交流才能使企业内部各环 节各种人员的思想和行动协调统一起来。因此，利用计算机来管理设备信息与 维修管理工作中的信息将会提高工作效率，降低产品成本，提高产品质量，实 现安全生产和环境保护，提高企业经济效益。 现代设备技术进步飞快，分别朝着集成化、大型化、连续化、高速化、精 密化、自动化、数字化、综合化、计算机化、技术密集化的方向发展。先进的 设备与欠缺的维修能力的矛盾日益严重地困扰着企业，成为企业前进的障碍； 加之现代化设备具有更强的系统特性，对设备维修管理中的技术性要求越来越 高，设备维修管理工作中的信息也越来越多，于是随着信息技术的迅速发展， 制造企业迫切需要建立起适合自身发展需要的、更先进的设备维修管理信息系 统。当前设备管理信息系统大体有以下三种技术方案： 单机应用：仅设备管理部门使用电脑可一台或多台，设备基础数据由基 层以表格方式传递，专人录入管理。这是相当部分企业目前使用的方式。 网络应用：基层车间和设备管理处室都使用计算机进行管理，网络的建 立有两种方案，一是为设备管理单独建立一个局域网络，并作为企业主干网的 一个子网工作，设备管理的数据由发生地点录入计算机，并通过网络实现数据 共享；二是在企业主网上直接运行设备管理软件。大型、且条件较好的企业最 好是独立建网，因为设备管理信息系统是企业众多子网络中很重要的一个应用 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 系统。但独立建网的投资较大。 混合应用：系统中既有网络应用，也有单机应用，一般在公司总部是一 个网络系统，下属机构则是单机应用，单机和总部网络之间通过公用通信系统 建立点对点通信。这是下属单位计算机应用水平不一且地域分布广泛的公司计 算机应用的一种最经济易行的方式。 1 2 课题研究的背景 1 2 1 国内外情况 1 2 1 1 国内情况 国内的设备维修管理软件，开始只是作为整个企业管理信息系统的一小部 分，或者作为“生产管理系统”的一个部分出现的。在制造企业内，大多数企 业都建有“管理信息系统”。其典型特点是“大而全”，既不但包括生产管理、 人事管理，还包括行政管理、办公自动化等功能，而其中的设备维修管理只是 管理很少的设备基础信息。这种大而全的系统仅实现了全厂数据的及时保存、 共享及查询，能够在一定程度上满足整个公司的要求；但是，这种系统对于真 正需要帮助的设备维修管理人员来说，它的功能还远远不足。 这种软件体现的是一种粗放式的管理模式，看似功能强大，实际落实至各 个具体的功能上，功能十分有限。当前，中国的制造企业正在进行着深刻的变 革f 2 t 。企业管理从粗放型到精细型的转变是一个必然的趋势，相应地也要求企 业的管理软件向专业化、精细化方向转变。专业化的设备维修管理软件应该包 括二个大的方面：设备维修管理( 包括设备台帐及维修信息管理等) 和备件管 理( 包括库存管理等) 。 1 2 1 2 国外情况 国外企业非常注重成本，实现利润最大化，是企业的终极目标。专业化的 设备维修管理软件正好能满足这一要求。因而国外设备维修管理软件起步较早， 到目前已经比较成熟。典型的软件包括：英国e n g i c a 公司的q 4 生产管理系统、 m a x l m o 公司的m a x l m o 设备维护管理系统、d a t a s t r e a m 公司的m p 2 设备维修 管理系统等。 英国e n g i c a 公司的q 4 生产管理系统诞生于1 9 7 8 年，早期为d o s 版本，经过 2 0 多年的不断完善与发展，日趋成熟，现该系统以m i c r o s o f tw i n d o w s 操作系统 为平台，具有较高的兼容性。该软件包括“策划维修管理”与“物资管理”二 2 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 大子系统，将备件管理与生产管理有效地结合起来。m a x l m 0 公司是一家专门 从事设备维修管理软件开发的公司，目前在中国有多家分公司。m a x l m o 设备 维护管理系统包括工作单管理、定检管理、库存管理、设备维修管理、采购管 理、缺陷管理、劳力管理、资源管理、系统设置、日程管理、系统工具、客户 化工具等功能。d a t a s t r e a m 公司的m p 2 设备维修管理系统提供了号称“世界领 先的检修解决方案”，其特点为：对于报告和程序可以使用临时表存储数据； 能够制定新的数据表和字段，然后应用：在表单格式下，可以对记录进行拷贝、 粘贴操作；在局域网上安装后多客户使用。系统模块包括资产管理子系统、员 工管理子系统、设备维修管理子系统、库存管理子系统、采购管理子系统、预 算管理子系统、计划管理子系统、任务管理子系统、工单管理子系统、缺陷管 理子系统等。 虽然国外软件在功能上比国内软件成熟，但是国外软件的价格昂贵，而且 其软件功能在设计上会有许多与我国制造企业所需的软件功能不一致或者用不 到的功能，因此要引用国外软件开展工作首先就要更改设备维修管理制度及其 相关工作制度。此外，还要考虑引进的国外软件是否能够满足我国企业当前工 作的要求；是否能够帮助国内制造企业完成工作：显然，还不能得到肯定的答 案，这还是因为当前国内与国外的设备管理机制还存在很多差异，所以引用国 外软件开展工作还有待考虑。 1 2 2 课题开发背景 在科学技术发展迅速，信息量逐步扩大的今天，许多工业企业都非常重视 自身的信息基础建设，某国有大型制造公司当然也不例外。在2 0 0 0 年到2 0 0 3 年间，该公司先后引进了约2 0 0 台具有世界先进水平的数控设备，使其制造装 备水平明显提高。但是面对这样一个庞大的数控设备群，该公司当前的设备维 修工作就日渐显得不足，于是设备的停机时间长、故障频率高，使得维修效率 相对下降。那么必须采用现代化的管理与维护手段，才能使它们充分发挥和维 持其功能和性能。 结合该公司发展现状，并且采用国外设备维修管理软件的先进思想，建立 起适合于自身的设备维修管理系统，发展设备管理技术，辅助设备维修，提高 维护效率，降低维修成本，以提高内部的工作效率和竞争力。本论文借鉴了国 外软件的长处，考虑了国有企业的现实情况，为该公司设备厂( 简称5 0 厂) 开发了数控设备维修管理系统。5 0 厂是该公司的下属单位，主要业务是负责 该公司全部设备的管理和维修工作，以及与设备相关的备品、配件、工具管理。 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 2 2 1 当前存在的问题 该公司5 0 厂的设备管理工作作为整个公司生产经营活动的一个重要工作内 容，公司领导一直试图建立现代设备管理信息系统，但是由于公司设备管理工 作一些方面还不具备进行计算机管理的条件，因此，还保留原有的人工管理方 式。管理只能是各部门各自的管理，如果是几个部门都需要的交叉数据，各部 门只能分别维护和管理，导致交叉信息查询困难，以及交叉数据重复输入或者 都没有记录，再有，由于该公司5 0 厂各个部门分布广泛，在地理位置上分布于 该公司的各个厂房内部，距离最远有约3 公里。管理人员、维修技术人员或者维 修工人为了查询某些信息，有时要跑好几个地方才能收集的所需信息，更为严 重的是有时还不能收集到所需信息，这严重影响了设备的管理与维修工作。 同时，在现有的工作方式下，所有的统计、查询和计算全都由手工方式来 完成，他们面对的是一大堆的数据表格，日常的工作负担很重。 由于使用者的身份较多、管理也比较复杂，使得手工管理难以达到对数据 安全性的要求。 传统的手工方式和现代迅速发展的高新技术和计算机网络技术格格不入。 建立现代的设备管理系统从而提高工作效率、改进现有的设备管理工作已是迫 在眉睫。 经过本课题组成员和该公司5 0 厂有关人员的详细调研和分析，汇总现设备 管理情况的问题如下： ( 1 ) 设备技术档案和台帐管理分散，部门各自为政。存储方式日显落后， 大多数仍以纸张手写为主，成册装订存放，不便于综合查询，无法随机检索。 ( 2 ) 设备管理工作中的有些信息，如设备基础信息、故障记录、维修记录、 备件使用情况的部分信息，是保存在e x c e l 表或者在w o r d 文档中，记录内容与 格式没有规定的格式，信息零散，信息查询起来十分困难。 ( 3 ) 部门之间位置分布广，联系薄弱，管理与执行机构，部门与决策层之 间主要以印刷文件、报表进行信息沟通，这种方式实现不了关键信息的实时交 流。 ( 4 ) 设备管理前期工作涉及较少，缺乏设备投资的技术经济分析能力；备 品、配件管理工作量大，靠人工进行很不方便。 ( 5 ) 对设备在使用中出现的故障、事故等，分析处理不快捷：有关维修费 用统计、事故、信息反馈分析方面，手段不先进，工作还有欠缺。 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 2 2 2 课题研究的意义 数控设备在该公司固定资产中占三分之二左右是衡量公司技术水平、生 产能力、加工水平的必要条件，也是公司发展的重要动力，对设备的管理是公 司管理中不可缺少的重要组成部分。该公司规模大，综合性强，设备多，对于 如此庞大的资产，如果不采取科学而有效的管理，将会给公司造成很大的经济 损失，也会使这些资产得到不合理使用而造成浪费。 迅速采用现代化的设备管理方法与技术手段，己成为设备管理克服困难、 迎接挑战的重要任务之一。其中建立设备管理信息系统，实现设备管理计算机 化，是一项最为行之有效的方法。 此外，应用计算机进行设备管理的必要性还表现在以下几个方面：( 1 ) 它 是设备管理现代化的重要基础，设备综合管理、维修管理、状态监测与故障诊 断等方面的新技术、新方法应用的有效性，无不依赖于完整、准确的设备管理 数据信息的收集与分析：( 2 ) 随着装备水平的不断提高，计算机管理将为提高 设备管理工作的质量和效率提供技术支持：( 3 ) 计算机的应用是保证设备管理 与其他管理同步发展的重要条件；( 4 ) 计算机化的设备管理是使设备管理规范 化、高效率，减少随意性的必由之路；( 5 ) 有利于提高设备资源的利用率，辅 助企业经营目标的实现。 1 2 2 3 解决问题的方案 对于管理信息复杂、技术信息内容多、种类多的单位来说，利用计算机来 帮助设备管理和维修信息的管理可以取得良好的工作效果，一方面，利用计算 机网络传输数据灵敏、快捷、准确的特点，能在管理人员之间快捷地传递信息， 减少人为的延迟，保证管理人员对其他工作领域信息实时的掌握和了解；另一 方面，利用m i s 对信息强大的管理功能，可以帮助管理人员完成其范畴内的管 理工作，并能显著减轻因大数据量而给工作人员带来的高负荷，便于信息的存 储、查询和处理。 为提高设备完好率和使用率，改善设备的使用性能和技术效益，本课题为 用户开发了数控设备管理信息系统，满足各管理人员内部管理工作以及与外部 信息交流的需要，满足维修技术人员和维修工人对业务信息的需要，从而实现 设备管理工作各方面的需求。经过调研分析，并结合单位需求、经济承受能力 等方面的分析，决定基于w i n d o w s 2 0 0 0 s e r v e r 平台，前台采用j a v a 、j s p 为软 件开发工具，s q ls e r v e r 为数据库管理系统，开发b ，s 体系结构的网络数据库应 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 用系统，以满足用户的需求。 1 3 本论文的主要研究工作 本论文通过分析该公司5 0 厂设备维修与管理工作的现状，说明开发设备 维修管理信息系统的意义，重点介绍了我们自行开发的数控设备维修管理系统 的系统分析、设计及功能特点、模块设计以及实现过程；为了提高设备维修管 理工作的效率，本文还研究了在设备维修管理系统的基础上的应用专家系统技 术，以实现设备的故障诊断；详细地阐述了知识库的构建和推理机的设计思路； 阐述了设备管理信息系统的发展趋势和方向，使我们能科学地、合理地管理企 业设备。 本文的研究内容是以开发该公司5 0 厂数控设备维修管理信息系统为基础， 整个系统涉及的面比较宽，包括整个公司设备的管理与维修情况、设备使用状 态统计、备件的管理等，系统开发采用面向对象的程序设计方法，具有很好的 可重用性、可扩展性和可管理性，为系统的进一步完善奠定了良好的基础。本 课题的使用单位是该公司5 0 设备厂的各职能部门。本文的研究内容涉及以下几 个方面： 设备维修管理系统的开发方案和需求分析 设备维修管理系统的详细设计 诊断子系统知识库的构建 诊断子系统推理机的设计 系统的具体实现 1 4 本章小结 本章以论述信息时代的设备维修管理开始，讲述在信息时代设备管理现代 化的重要性。接着提出本课题的研究背景，在分析国内外设备维修管理情况的 基础上，提出了某公司设备维修管理当前存在的问题，并提出了解决办法，最 后还介绍了本论文的主要研究内容。 西北工业大学硕士学位论文 第二章数控设备维修管理系统的开发方案 第二章数控设备维修管理系统的开发方案 2 1 系统开发需求分析 需求分析是软件生命周期的一个重要阶段，它最根本的任务是确定系统必 须具有的功能和性能，系统要求的运行环境，并且预测系统发展的前景。只有 充分了解系统的功能、性能等方面的要求，系统的一致性、现实性、有效性、 完整性才能得到完好的保证。系统应实现该公司5 0 设备厂现行管理中所需的 要求。包括：可管理设备档案资料、设备台帐、设备使用状态、备品和配件资 料等信息；可记录设各巡检、故障信息、维修信息等数据；可记录设备历史维 护保养措施和设备运行及维护情况；可计算设备故障率、设备运行率、平均故 障间隔时间、平均修复时间等。 2 2 系统目标 ( 1 ) 本系统被设计为基于b s 结构的网络数据库系统，设备维修管理的数 据通过网络充分共享，通过数据的动态表现，辅助各级管理人员做出决策。 ( 2 ) 本系统要有设备技术档案与资料管理模块，对各种设备档案与资料信 息进行统一管理，便于查询检索；实现对档案与资料借阅情况的管理，形成规 范、高效的设备管理体系。 ( 3 ) 本系统还要有设备维修管理模块、设备管理模块和备件管理模块；主 要模块功能分别介绍如下： 在设备维修管理模块中主要对故障信息、维修信息、润滑保养情 况等的管理。实现对某台设备的故障情况和维修情况的综合查询：通过对 故障信息的模糊查询，可以得到所需故障信息，每一条故障信息都有对应 的维修解决办法( 维修信息) ；统计设备使用状态，得到每台设备维修指 标，有：平均故障间隔时间( m t b f ) 、故障率( f d r ) 、平均维修时间( m t t r ) 、 故障频率( v f r ) ，获得每台设备的故障发生规律。根据统计结果绘出每月设 备使用情况的直方图，获得每月设备使用情况的信息。管理人员通过对这 些信息的查看，可以辅助职能部门做出相应的维修决策。 设备管理模块主要对设备基础信息和设备技术状态的管理。设备 基础信息中包含全公司设备的简单情况，在这里可以查询各个分厂的设备 情况，了解各个分厂的加工能力。设备技术状态可以查询设备当前运行状 西北工业大学硕士学位论文 第二章数控设备维修管理系统的开发方案 态：可以按月统计设备使用及维修情况。各级管理部门通过对每台设备的 统计数据进行比较，可以得到每台设备这段时期的运行情况，帮助管理人 员做出相应决策。 备件仓库管理模块也是本系统的主要管理模块。一方面要根据设 备维修计划，储各足量及品种齐全的备件，另一方面要控制好库存成本。 备件管理主要实现帐务处理、实现报表处理。帐务处理内容主要备件原始 记录( 基础信息) 的输入、修改和归类汇总，新增备件的处理。入库、发 料单的处理，自动建立相应的出入库记录文件，并考虑待修备件、多种单 价情况。确保备件分类力求明确，料单处理准确无误。报表处理主要有： 机械备件汇总表、系统备件汇总表、备件缺件表等。掌握库存动态的主要 目的，及时提供给备件管理人员、技术人员关于备件的信息，将辅助他们 编制合理的备件管理及采购计划等。 ( 4 ) 建立设备维修管理的事务处理系统，编制各类设备管理的工作帐表和 实施管理作业，例如：按月统计设备使用情况、备件使用情况、缺件情况等报 表，可以按需要生成档案资料报表、维修信息和故障信息报表等。这些信息将 辅助管理者作出决策。并提高管理质量和效能，快速、准确、高质量地完成设 备维修管理工作。 2 3 系统初步设计 根据以上对现有设备维修管理系统的分析和系统希望达到的目标，可以 得出数控设备维修管理系统的功能树，见图2 - 1 。 功能树说明如下： ( 1 ) 、设备档案管理 数控设备相关档案和资料的管理，实现对其进行录入、删除和修改的功能， 以及与相关设备相关联。 ( 2 ) 、设备维修管理 建立设备的维修记录库和故障记录库，实现对设备故障报告、设备巡检等 设备维修业务流程的信息化管理，实现信息流自动化；为维修决策提供充分的 参考信息，提供维修历史记录，提供设备状态信息。实现对设备的润滑卡片和 保修计划的管理，同时实现人员和部门的管理。 设备使用状态：统计设备完好率，单台设备运转时数记录、设备主轴运转 时数记录，设备故障停机率( 机、电也可分别统计) 、设备运行率。通过公式 西北工业大学硕士学位论文 第二章数控设各维修管理系统的开发方案 计算可得各类维修参数。 数 控 设 备 维 修 管 理 系 统 档案资料管理 设备信息管理 维修信息管理 备件信息管理 系统管理 设备档案资料管理 设备档案资料借阅管理 设备档案查询、统计 设备基础信息管理 设备运行技术状态管理 设备技术状况调查( 年报表) 修记录 障记录 查记录 志 片信息 修问题汇总( 报表) 备件台帐 备件维修管理 备件采购管理( 缺件情况) 备件出入库管理 备件报废管理 库存盘点 库存查询、统计 部门管理 人员管理 用户管理 用户权限管理 数据备份与恢复 图2 1系统功能结构树 ( 3 ) 、设备信息管理 建立设备信息库，记录设备前期的安装调试等技术信息；记录设备运行过 程中的技术状态、维护和保养、润滑情况等信息；记录该设备的备件情况，以 及改造、大修和项修时的主要技术内容。 ( 4 ) 、备件管理 建立备件台帐，实现与备件管理相关的日常库存事物处理、配套备件库存 查询等。 ( 5 ) 、系统管理 9 西北工业大学硕士学位论文 第二章数控设备维修管理系统的开发方案 实现对用户、用户权限的管理，以及实现数据的导入等功能。 2 4 系统组成结构 2 4 i 系统硬件方案 系统运行在该公司5 0 设备厂网络上，系统最好能够在以下的最低硬件配 置环境中运行： 服务器：内存1 2 8 m ，硬盘2 0 g ，主频1 g h z 以上 操作系统w i n d o w s 2 0 0 0s e r v e r 客户机：内存6 4 m ，硬盘1 0 g ，主频5 6 6 m h z 以上 操作系统w i n d o w s 9 8 以上 服务器具有优秀的“0 性能以及很大的存储空间，共同组成b r o w s e s e r v e r 的网络应用系统。网络h u b 采用以太网交换器，便于信息的迅捷交互共享。 2 4 2 系统软件方案 网络操作系统是软件平台的核心，我们选用w i n 2 0 0 0 s e r v e r 作为的服务器 操作系统，客户机操作系统只需在w i n 9 8 以上即可。采用高性能的企业版s q l s e r v e r2 0 0 0 服务器作为数据库服务器，可支持多台p c 客户机：采用高处理速 度的t o m c a t4 1 6 服务软件作为w e b 服务器：服务器与客户机浏览器使用i e 6 、 或者i e 5 。w i n2 0 0 0 s e r v e r 具有以下一些特点：服务器的多硬件平台支持；文 件及打印共享：适合于分布式应用，内置良好的安全措施与先进的容错能力； 内置的i n t e r n e t i n t r a n e t 系统功能使用方案；开放式网络服务接口，用户可以访 问多个计算机环境的信息，获得更为完善的服务。 2 4 3 数据库系统 本系统将设计为基于网络的浏览器服务器结构，我们选择s q ls e r v e r 2 0 0 0 作为数据库服务器。它提供了与w i n d o w s 和基于w i n d o w s 的应用软件 的紧密集成性，并通过w e b 和浏览器被查询或更新。能从单一控制结点，在 w i n 2 0 0 0s e r v e r 或w i n 9 8 的环境下管理所有的分布式s q ls e r v e r 数据库。 s q ls e r v e r 将传统的大型计算机系统的集中安全性、数据完整性与当前p c 机的易于使用、丰富的用户界面和大量各种各样的强有力的工具特性相结合。 该数据库与w i n2 0 0 0 s e r v e r 紧密结合，当操作系统w i n2 0 0 0 s e r v e r 启动时 0 西北工业大学硕士学位论文第二章数控设备维修管理系统的开发方案 s q ls e r v e r 自动启动，并且可以设置自动备份数据库，自动执行各项数据库 任务，数据库设置完毕后，即可进行自动维护，不需太多的人工干涉。 2 4 4 开发工具的选择 在系统开发过程中，选用好的开发工具可以提高系统开发的效率，有利 于今后系统运行的维护。我们选择j s p 作为开发工具。 ( 1 ) j s p 简介 j s p 是一种w e b 编程脚本语言。它( j a v as e r v e rp a g e s ) 由s u n 公司于 1 9 9 9 年6 月推出，是基于j a v as e r v l e t 以及整个j a v a 体系的w e b 开发技术。目 前，在国外已经得到了广泛的应用，在国内也越来越多地受到许多公司和个人 的关注，最近两年问国内也已经出现了许多j s p 做的网页和网站。j s p 正日益 火爆，大有取代其他网页编程语言的趋势。 j s p 开发技术为创建显示动态生成内容的w e b 页面提供了个简捷而快 速的方法。j s p 技术的设计目的是使得构造基于w e b 的应用程序更加容易和 快捷，而这些应用程序能够与各种w e b 服务器，应用服务器，浏览器和开发 工具共同工作。j s p 规范是w e b 服务器、应用服务器、交易系统、以及开发 工具供应商间广泛合作的结果。在传统的网页h t m l 文件( $ h t m ，幸h t m l ) 中 加入j a v a 程序片段( s c r i p t l e t ) 和j s p 标记( t a g ) ，就构成了j s p 网页( 宰j s p ) 。 w e b 服务器在遇到访问j s p 网页的请求时，首先执行其中的程序片段，然后 将执行结果以h t m l 格式返回给客户。程序片段可以操作数据库、重新定向网 页以及发送e m a i l 等等，这就是可以建立动态网站的功能。所有程序操作都 在服务器端执行，网络上传送给客户端的仅是得到的结果，对客户浏览器的要 求最低，无需任何其它服务软件支持。 目前，开发网络数据库系统理想的网络开发环境就是j s p + t o m c a t + j d k ，后 台数据库用s q ls e r v e r ，这种体系结构开发使用起来更加方便，效率更高，更 小巧也更便宜；使开发人员的编程效率大大提高，并且维护和修改程序也很方 便。因此，可以说j s p + t o m c a t + j d k 是目前w i n d o w s 环境下一种理想的开发工 具组合。 ( 2 ) j s p 特点 除了速度的优势以外j s p 还有以下优点： 将内容的生成和显示进行分离p j 使用j s p 技术，w e b 页面开发人员可以使用h t m l 或者x m l 标识来设计 和格式化最终页面。使用j s p 标识或者小脚本来生成页面上的动态内容( 内 西i l i 业大学硕士学位论文第二章数控设各维修管理系统的开发方案 容是根据请求来变化的，例如请求帐户信息或者特定的一瓶酒的价格) 。生成 内容的逻辑被封装在标识和j a v a b e a n s 组件中，并且捆绑在小脚本中，所有 的脚本在服务器端运行。如果核心逻辑被封装在标识和b e a n s 中，那么其他 人，如w e b 管理人员和页面设计者，能够编辑和使用j s p 页面，而不影响内 容的生成。在服务器端，j s p 引擎解释j s p 标识和小脚本，生成所请求的内 容( 例如，通过访问j a v a b e a n s 组件，使用j d b c 技术访问数据库，或者包 含文件) ，并且将结果以h t m l ( 或者x m l ) 页面的形式发送回浏览器。这有 助于作者保护自己的代码，而又保证任何基于h t m l 的w e b 浏览器的完全可 用性。 强调可重用的组件4 】 绝大多数j s p 页面依赖于可重用的，跨平台的组件( j a v a b e a n s 或者 e n t e r p r i s ej a v a b e a n s t m 组件) 来执行应用程序所要求的更为复杂的处理。 开发人员能够共享和交换执行普通操作的组件，或者使得这些组件为更多的使 用者或者客户团体所使用。基于组件的方法加速了总体开发过程，并且使得各 种组织在他们现有的技能和优化结果的开发努力中得到平衡。 采用标识简化页面开发1 4 j 对不太熟悉脚本语言的w e b 页面开发人员而言，j a v a s e r v e rp a g e s 技术 封装了许多功能，这些功能是在易用的、与j s p 相关的x m l 标识中生成所需要 的动态内容。标准的j s p 标识能够访问和实例化j a v a b e a n s 组件，设置或者 检索组件属性，下载a p p l e t ，以及执行用其他方法更难于编码和耗时的功能【i 。 通过开发定制化标识库，j s p 技术是可以扩展的。今后，第三方开发人员 和其他人员可以为常用功能创建自己的标识库。这使得w e b 页面开发人员能 够使用熟悉的工具和如同标识一样的执行特定功能的构件来工作。 j s p 技术很容易整合到多种应用体系结构中，以利用现存的工具和技巧， 并且扩展到能够支持企业级的分布式应用。作为采用j a v a 技术家族的一部分， 以及j a v a2 ( 企业版体系结构) 的一个组成部分，j s p 技术能够支持高度复 杂的基于w e b 的应用。 由于j s p 页面的内置脚本语言是基于j a v a 编程语言的，而且所有的j s p 页面都被编译成为j a v as e r v l e t ，j s p 页面就具有j a v a 技术的所有好处，包 括健壮的存储管理和安全性。作为j a v a 平台的一部分，j s p 拥有j a v a 编程 语言“一次编写，各处运行”的特点。随着越来越多的供应商将j s p 支持添 d r i 至f 他们的产品中，您可以使用自己所选择的服务器和工具，更改工具或服务 器并不影响当前的应用。当与j a v a2 平台，企业版( j 2 e e ) 和e n t e r p r i s e 1 2 西北工业大学硕士学位论文第二章数控设各维修管理系统的开发方案 j a v a b e a n 技术整合时，j s p 页面将提供企业级的扩展性和性能，这对于在虚 拟企业中部署基于w e b 的应用是必需的【5 1 。 总结以上内容因此选择j s p 作为系统的开发工具，理由如下： j s p 技术以j a v a 语言为基础，因此天生具有平台无关性。 以强大的j a v a a p i 为后盾，功能十分强大。 可以使用j a v a b e a n s 组件和自定义标签，因此具有良好的扩展性。 使用嵌入式的开发技术，简单易学。 通过视图分离技术，强化可重用性组件，大大加快了网站的开发过程。 与s e w l e t 一样，j s p 能提供所有s e n ，l e l 的功能，且它比用插件书写 和修改h t m l 更方便。此外，还可以更明确地进行分工，w e b 页面设计人员 编写h t m l ，只需要留出地方让s e r v l e t 程序员插入动态部门即可。 不像a s p 和p h p 是纯粹的解释性语言，j s p 是半编译半解释语言。每 个j s p 脚本在第一次被调用时将被编译为一个s e r v l c t ，并常驻于内存中，这显 然将大大提高它的执行效率。 j s p 技术用j a v a 语言作为脚本。j a v a 语言使开发者的工作比用其他方 式更容易。j a v a 语言拥有内存区域管理，可以防止内存漏洞和提供对难于发现 的降低应用效率的指针b u g s 的保护。此外，j s p 还为现实世界的应用提供了 强有力的例外处理能力。 面向对象的方法使基于j s p 的应用程序要比基于a s p 和p h p 的应用 程序更易于维护。 脚本语言对于小应用是有很多的优点，但是不适合于管理大型的、复 杂的应用。相反j a v a 语言是结构化的，它易于维护和完善大规模的、复杂的 应用。 j s p 技术强调的组件比脚本实现更加容易，它在设计网页内容时，不 会影响程序逻辑。在设计程序逻辑时，而不需改变网页内容。 j a v a b e a n s 模式包括像数据库访问、安全、事务完整性等完整的企业模 式，并且它们与应用本身相分离。 j s p 技术是一种开放的、跨平台的结构，所以w e b 服务器、平台和其 他组件能够很容易转换，无论在哪儿都可以转化、成长，这是它的准则。 j s p 技术是通过j a v a 开放模式开发的，它可以广泛地被其他开发工具、 w e b 服务器和应用服务开发商所支持。这使得它比其他技术的发展更具多元 化、融入更多的智慧。 综上所述，j s p 技术有着较为明显的优势，这使得它成为未来的发展方向。 西北工业大学硕士学位论文 第二章数控设备维修管理系统的开发方案 正是由于这些优点，j s p 正在取代a s p 、p h p ，日渐成为网站开发的主流。目 前，新的网站公司都使用j s p 作为开发的工具，以前的一些公司也都在使用j s p 重新改造自己的网站。 2 5 本章小结 本章主要阐述了数控设备维修管理系统的开发方案的选择和概要设计。首 先根据系统的需求分析确定系统的设计目标，再根据这个目标进行系统的初步 设计，最后介绍系统的软件和硬件结构方案、数据库系统以及系统开发工具的 选择。 西北工业大学硕士学位论文第三章数控设备维修管理系统的设计 第三章数控设备维修管理系统的设计 3 1 系统功能模型设计 3 1 1i d e f 0 简介 系统的功能模型设计采用8 6 3 c i m s 主题组推荐的，并得到广泛应用的 i d e f 0 图方法。i d e f 0 的基本思想是结构化分析方法，来源于s a d t ( s y s t e m a n a l y s i sa n dd e s i g nt e c h n o l o g y ) 的活动模型方法。 该模型由一系列图形组成，按照自顶向下、逐层分解的方法描述和建立系 统的功能模型。图形的元素主要是简单的盒子及箭头。其中描述功能活动的图 形称为活动图形( a c t i v i t yd i a g r a m s ) 。在活动图形中，盒子表示活动，而箭头 表示由系统处理的事件。事件可以看作任何可以用名词命名的数据。这些数据 可以代表具体事物，也可以是抽象的信息。活动是指动词和动宾短语命名的任 何动作事项i o j 。 3 1 2 系统i d e f 0 图 根据前一章建立的功能树，本节进行系统的功能模型设计。 l 、系统外部关系功能模型( a 0 图) 图3 1 是数控设备维修管理信息系统顶层i d e f 0 图。由图可以看出，系统 的输入信息是设备基本信息、故障与维修信息、备品与配件基本信息、设备技 术状态参数，这些信息反映了设备维修与管理系统中各子系统的关系。设备信 息管理中提供全厂设备基本信息，为设备维修管理提供基础信息；维修管理子 系统提供的故障与维修信息，为维修工作提供维修依据；备件管理子系统提供 的备件基本信息( 备件台帐) 、备件更换件情况的信息；设备管理子系统提供 的设备技术状态参数为维修工作提供设备当前使用状态情况的信息。系统的控 制条件是设备厂的设备管理制度和维修计划；系统的支撑条件是计算机软硬件 以及局域网、网络数据库和操作人员。系统的输出是设备