（机械设计及理论专业论文）机车大中修信息系统的研究及实现.pdf

武汉蓬= 【= 大学联学德论文 摘要 国民经济持续赢速地发展对铁路运浚提如缀高的凄求，也对提供执车牵 | 任务的部f 1 机务段挺出了更高的要求。铁路信恿化成为了必然的趋势。 机务段的信息化程度直接影响到整个铁路信息化的谶程。铁路信息化的根本 嚣豹怒姆售爨技零广泛应瘸予铁茨垒产经营鹈警理决繁豹各壤活动巾，改造 传统产业，糖高铁路运输行渡的整体竞争力。机车检修的信息化则怒铁路信 息化个重要的部分，由于传统的机车检修过程中中譬业控制箨n 质量控制管理 手段无法摆魏入失蠢綮豹影稍，无法准确控鞠辊车梭惨俸遭避程，造成了管 理滞后、重复作业、效率低下等诸多不良后粲。因此，有必鼹将信息技术应 用予枫车检修 搴业避程中，以达到剥用数据预测未来，剩用信息和模型辅助 决策，实现管理和靛铕的章亍掩和西标。最终窝现枫窜检修晦信怠住。适应经 济社会发展的需要。 本文在魄较霍内岁 攫车稔嫠售惠系统斡纂臻 l 上，分辑对院了多霉孛售惠系 统的开发方法，提出了一套旗于c s 模式的机车检修信息系统。并鼠对该系 统进行了详细的需求分析，明确了熬个机车检修的工作流程，针对机务段的 实舔情况，掇出了系统豹释决方案：毽捂鍪令子系统瓣菇分，数据露豹没诗， 典型模块和关键算法的实现。接着探讨了系统开发过程中使用的关键技术和 遇到舱闷题。最后对整个系绫豹开发进行了总结，势且针对零系统的不足之 处对未来工作进行了展望。 实践证明该系统对整个大中修工作流稷进行过程控制，能达到良好的梭 修效渠。 关键询：信感化，机车检修，过程控制 武汉瓒工大学磷士学位论文 a b s t r a c t 娃氇氇e 糟p i dd w e 重o p 掰e 嫩o fn a t i o 珏a le n o m y ，搬e 豫n w 尊y 氆l d ei sn o w f a c i n gt h eg r e a tc h a u e n g e a n d t h ed e p o t * w l l i c hu n d e n a l st h ep u l l i n gt a s k0 ft h e l o c o m o 娃v e si s 箍l s o 磊i c i 矬g 出eg r e a t 曲a 王l o n g e 。霸l ei n 妫f m a l i o n i z a l i o no ft h o r a i l w a yh a sb e 0 0 m eai n e v i t a b i et r c n d 1 飞ei n f o n n a t i o n i z a t i o nd e 窖，e eo ft h ed e p o t d i r e c t l yi n n u e n c e st h ei n f o 册a t i o n i z a t i o np r o c e s so ft h ew h o l em i l w a y i t sb a s i c g o 鲢 s 谂臻p l yl 囊ei n 勤瀚a o n | e e h 珏。毡g y 辆e v 懿ya d i v i 移o f 黠i l w a y p r o d u 眦i o n 卸dm a n a g e m e n ta n da d i n i m s t r a t i v ed e c i s i o ne x t e s i v c ly ，s ot h a tt h e t r a d i t i o n a li n d u s t r yc a i lb er e b u i l t ，t h u sm ew h o l ec o m p e t i t i v c n e s so ft h er a i l 、a y 姚n s 狰o r t a l 主o 茕t r 鑫d ec a nb e 矗n p v e d t h 尊主n f o n n 雏主。强i z 墩主o no f 氆el o e o m o t i v o o v e r h a u li st h ev i t a lp a r to fr a i l w a yi n f o 加a t i o n i z a t i o n ，f o rt h em a n a g e m e n t s v s t e m so t h e | f a d i t i o n a ll o c o m o t i v eo v e 搬a n 王c 8 n t 目| e t 矗蠖o t h eh m n a n 如c t o f 遮 t h ec o u r s e ，s oi ti su n a b l et oc o n t r o lt h eq u a l “丫o ft h el o c o m o t i v eo v e r h a u l ，a n d r e s u l t si na 舒e a l d e a lo fb a d c o n s e q u e n c e s ， s u c ha s l a g 西n g b e h i n do f m a 羟a 爨撼托t ，r o p e a t i n 誉p f o c 。s s 抽g ，l g we 燕c # e c y e t c i s g ，l t s o fv i t a l i i n p o r t a n c e t o a p p l yi n f o 珊a t i o nt e c h n o l o g y t ot h el o c o m o t i v eo v e r h a u l p r o c e s s i n g 。t h u s ，i tc a l lu t i l i z e 也ed a t at o 口r e d i c tf i l t u r e ，u t i 主i z ei n f o n b a t i o n 姐d m o d e lt oa i dd e c 主s 沁珏，a n da l s o a l i z ei 鹣c o n 堙o l l 赫gg o 蠢箍n db e h 鑫v i o l t h ep a p e ra n a l v s e sa n dc o m p a r 尊sw i t ht h ed e v e i o p m e n ta p p r o a c h e s0 f 越a n v 撼n d so fi n f o r i n a 耄i o bs 粕t e m sb a s e do 硅也ec o m p 鑫r i s o o fd o m o s t i ca n d j n t e n 撼i o n a ii 0 m o t i v e0 v e f h a 聪ii n f o r z n a 矗o ns y s 据m s ，a n dt h e np u t sf o m a 翻a s e to fl o c o m o t i v eo v e r h a u l i n f o r m a t i o n8 v s t e mb a s e do n ( y sm o d e a n dt h e nt h e d e t 8 i l e 鑫畦e 璎裂避越舔v s 主so f 也es y s t e 毽纛a sb e e 蠡戚e 矗燃ka n d 融ow o f k 纛o wo f t h es v s t e mh a sb e e nd e f i n e d ，t h es y s t e m a t i cs o l m i o nh a sb e e np u tf o r w a r dd i r e c t a g a i n s tt h ea c t u 越c o n d i t i o 璐o ft h ed e p o t ：t h ed i v i s i o no fe a c hs u b s y s t e m ，也e d e s i g no ft h ed a t 西勰e ，h er e a 王 z a t i o no ft y p i c a lm o 魏l ea n d i t sk e ya 王g o r i t h 矗搐 n e x ti t sk e v 地c h n o i o g va n dt h eq u e s t i o n 8h a v ea i s ob e e nd i s c u s s e d h 1t h 岱e n d ， t h ew h o l ed e v e l o 阻e n to ft l l os v s t e mh a sb e e 矗s u m m a r i 批da n dt h ef h t u r ew o r k h a sb e e np o i n t e do ma c c o m i n gt om ew e 箍kp o i n t s0 ft h es y s t e m t h es y s t e mp r a c t i 龃l l yh 黼b e e np m v e dt ob ee f c e c t i v ei nc o n t r o l l i n gt h e p f o e e s so f 氇el o e 嘲。鼍主v eo v e 瞧a 驻l ，魏n 硅c 8 珏辖鑫c 矗搬og o o 娃r o s 驻l | o fl 矗e o v e r h a u l i n g k e yw o r d s ： i n f o 彻a t i o n i z a t i o i ll o c o m o t i v eo v e r h a u l 。 p r o c e s sc o n t r o l 斌汉溪王走学疆士学霞谂文 。 课越的磷究背暴 第一耄缝论 重嚣焱济豹蕊遮发震对铁爨遮输提爨了提高栽瑟求，邈对掇供视车牵弓 任 务的机务段提出了熙高的爱求。铁路信息化成为了必然的趋势“1 。作为铁路的重 煮辫门一掇务段，箕检修壤整童接影嫡到拣路运输翡效率和覆蠢。其藉惠证翡 进糨直接影响铁路信息化附进程。眭l 于传统的机率检修过程缺乏过程控制，还 没蠢竞全摆驻夫为鬻素静影璃，无法黎臻藏霹缝簸溪撬攀捡穆鼗瓣，捩 嚣不毵 制机车检修质量，也不能达到保诞机车安叠的目的。其存程的问题主要是； 没有蓑溪谤舞瓤技零，不戆实瑷翔关荣怠的共享，工捧效率不囊+ 不能实现宪全意义上的“记名检修”，机牮检修记录档案不全，不利于 囊壤弱嚣辩遣溺。 员工考勤不能实现公平。受人为圊索的影响。 颁罨雾摇关帮门不镌实现狐车售息麓及嚣蠢谗，不穗子袋辩灞整帮署。 不能实现机车检修内容、暇量状况和进度豁综合信息的统计分析，不利 予橇车羧修程旁秘辩学馋。 国内机车检修修程分为：大修、中修、小修和辅修潮个修程。大修和中修 是整个骛剿孛懿簸黧要懿鼹个修稳，大修鹣圭要爨懿是滚囊惶全瑟检修。中侉 的主要目的是更换部件为藏的完善性全面修理。韵此可见，大中修质量的好坏 壹接影响到梃车遥褥靛安全。 由此可见，采用传统的机车检修方法对机车避行大中修，不能保证机牮检修 的潢量，从露也不# 潢足豳民经济瓣铁踌举鞭增搬的嚣求。 因此，有必要采用计算机信息技术来扦发信息系统，采用计簿机技术的必 要性如下： 它是存储大量数獬和信息瀚需要：梳车检修过程需要存储大量信想，采 取以往的乎工填霉的方式，不仅工l 乍量大，而且登询不方便。采蹦计算 飘存储戳嚣，非常便于管理帮查询。 它是快速传递数据的需要：机车检修的数掘如暴不能及时传递，就会影 蛹麓袄- 车梭修信怠瓣反馈。毽是袋瘸传统髂捡骖方法，机车梭穆倍息豹 武汉理工大学硕士学位论文 传递菲常慢，采耀计算机网络，通过数据信息的戴享，可激很快鹊进行 数据传递。 它是准确分析和判断的需溪：采鬃了机举检修信息以后，簸要通过对信 息的分析和对以往信息的对比，找出一些肖规律的东西。采用计算机统 计分析就便这项僚务交褥简单容翁了。 1 2 课题的且的和意义 为了解决传统机车检修过程中的诸多问题，我们开发了这一套机车大中修 嫠惑系统。该系绞采鼹c l i e n t s e r v e r 系统结构，鼓壤絮捡嫠兔王终对象，处 理机车检修的相关业务。建立良好的机车质量保障体系：该系统采用过程控制， 能够鼹梭修过程邋孬分步擦铡；该系绞采惩诗算壤瓣终控裁，戆够黠检修过程 进行监控，并且资源能够麸享。 开发该系绞戆鏊豹程予：够及露发骥鞠解决懿车大孛修遘程中黪安全秘 质缀问题，使管理进一步科学化、规范化和信息化。并鼠能进一步提高数据信 惑资源憝共享能力秘传竣速度。搜痿息收集、数援反馈爨搬及时，管理决蓑更 加准确、迅速，最终达到了保证机车检修质量的目的。 开发该系统煞意义在予： 该系统能够克服原有传统机车检修过程巾的许多管理盲点以及过程失 控和管理不规范、不科学的现象。将枧车检修生产作业过程和各部门工 作项目都纳入实时管理的控制范畴，实现了良好的信息交流。 邂过权限管理，记名检修镰过程控铡方法，对检修过程中的产生的大量 数据、资料和报袭等信息进行处瑷、分析和保存，并且允许进行相关查 询。 邋过对信息的统计分析，可以得出机车梭修过程中的重要数据，w 以作 为调整秘改进的蘸要事实依据。网络共享又极大得提高了信息资源的使 溺效率，利于提褥机车检修效率。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国外研究现状 国外机车检修较早的应用了计算机信息技术，从上个世纪六十年代起，欧 武汉蓬z 大学磺士学位论文 美薅发达鬣家残秘得运爱铁路蓿纛系统，这鬃了勰效率、嵩葳薰靛橇车擒修效 果。下面对主要发达国家的机车检修信息系统迸杼简要的介绍： 德蓬l c 嚣撬车梭修僖怠系统 德国针对i c e 列车设计了综合信息系统( k f o r n l a t i o n - l d g i s t i k ) ，该系统对列车 鲍竣障诊聚和检修蒸鸯重装夔捧瘸。列车一旦出骥鼓薅，滏在进行孛裁麓逶过 无线电和数据通信设备将故障预先通报给检修段。当列车歼进检修段，专门技 本人员根攒遥摄立靼霹戳送嚣必要检修，掰滥极大缭短检修嚣阗。逶过这套i e e 维修方案，提高了高速列率的可用性，从而达到较高的经济效益1 2 l 。 霸本列车梭骖售爨系统 日本也较早的运用了信息的一元化检修方法【”。所谓信息的一元化，就是通 过必要款存健媒分，把瑰场的故黪信息、不良情掇和处瑷波容存镶到计算机中， 利用计算机网络及时共享信息，使现场人员能够及时准确及时地了解机车实际 检修情况。达到惑效良好的检修爨的。 法国t g v 列车检修信息系统 法国也锋对w g 毫速列车开发了检修信息系绕，也极大得提赢了机警检修 的效率吼 其他许多欧美图家也开发了针慰本国机车实际情况的检修系统t 取得了良好 的效果和囊贵的经验。 1 3 。2 国内研究现状 与国外相比，我国在机车检修过程中运用计算机网络技术不是很早。但是， 经l 霆数年戆发展，在这方嚣也取缮了不少或果。诲多援务段零英毽铁爨都门迄 成功得开发了许多信息系统： 殛囊交逶大学先铁鼹极务段系统嚣发了礁车捡测罄理系统，主要瘸予铁 路机务段各个机率检测项目的检测数据的管理和维护。 兰州交遴大学攫鼹技术磷究蜃嚣发豹铁鼹客车检修综合壤患管毽系统， 它是一个具有高效率、商可靠性特点的网络型综合管理服务系统一 蠢舜嬲终辩技公司开发蛉机车检修过程繁理系统，该系统通过筵洼的爨 面，良好的交互性，使铁路检修管理部门和列车检修人员对整个生产检 修过程一嚣了然，能对铁路车辆检修过稷进行熨为有效的管理t 其他许多单位和公司墩开发了炎似的信息系统。这些系统对于提高机车的检 3 武汉囊工夫学硕士学位论文 修效率帮髓垂怒翻了强大静作羯。僵是氇存在缀多豹闯嚣。主要的闽蘧避： 通用性不强。没有能够达到系统的可持续升级，因此，如果需要添加新 煞功憝戢喾要求的话，氇镬不能辩骧有系统进行敬造舞缀，其能爨新开 发【“。存在一定的资源浪赞。 安全洼不藩。由予浚诗过程只考薅爨满足攀霞豹技零要求，没有考虑到 系统运用以后的安全性问题。数据访问的安全和数据的保存安全都是今 鬣嚣菱系绞应该鸯惠到懿阑嚣。 实用性不强。由予机务段现场操作人员水平参差不齐，因此这也决定了 镑慰撬务羧瑟发麓检修锩惫系统必须操黪筏萃，翳教易学，这搀方缝瀵 怒现场的实际需封之。 1 4 课题支撵及本文的主要研究内容 ，毒。 本文静谍蘧支撵 本文的课题支撑为 郑州铁路局级囱科研项目；襄樊北机务段机车犬中修信息系统。 郑州铁路局级向零淳研项匿：襄樊j b 枫务段数字化建设( 总资金6 3 8 万) 。 1 4 ，2 本文的生要研究内容 本论文戆主要任务是：。 根据机务段可能的投资状况和现裔独立的系统硬软件情况，考虑到软件 珐毙熬集蔽窝扩兖，越潢怒援务毅疑车大每掺罴簧隽薹麓，缀建羧肉蔗 城网络系统。 壤确、及瓣缝收集、存德、处理予辊车大巾骖检骖有关熬基萋塞数撰与凌 态数据。燕现机务段内各检修部门的信息捺源共摩：提供完善、殿时的 绞计分援秘套谗袋戆，垂囊辍务段各屡次管理夫爨提供练含约或分解懿 凇确信息。 因此，论文妻溪教研突内容怒： 回顾计算机网络和计算机信息系统的发展历史；然后再详细分析信息系 绫戆竣诗琢粼、开发方法释浚诗臻貉。 对机车信息系统做详细的需求分析，包括分柝了机车大中修信息系统的 4 武汉溅王大学疆士学位论文 溺户定像、嚣标分辑、辊车大中修信惠系统豹系统功髓及其工佟流程分 析。在此基础上，提出了基于c s 模式的机车大中修信息系统的解决方 寨。 详细介绍枫车犬中修信息系统的设计和实现。首先介绍熬个系统的设 计；其中包括子系统的划分i 燕个系统的数据库的设计；系统耩序的代 码设计原则。然后介绍鬈统的实现，也就是系统的实现工具、系统的典 疆模块的实现和系统关键算法的实现。 对系统辨发过程中所采翅蛇关键技术裁生要涟趱避孬讨论。关系型数攥 库技术、w i n d o w sa p i 技术等都能极大搿提高系统开发的效率，使系统 共有更强的可操作性；势且还探讨了系统数安全策略及其实瑗。 武汉理工大学硕士学位论文 第二章机车检修信息系统的理论基础 2 1信息系统的发展过程 2 1 1 计算机网络的发展 计算机网络的发展大致经历了三个阶段： 1 研究及试用阶段( 1 9 6 9 年至1 9 8 6 年) 1 9 6 9 年1 2 月，美国的分组交换网a r p a n e t 投入运行。当时的分组交换网还 是处于研究和试用阶段：在a r p a n e t 设计时提出了分层的解决方法，这就是 i n t e r n e t 的雏形【5 1 。不久以后，其他公司也先后推出了他们自己的体系结构。由 于各公司的网络体系结构不同，它们之间很难相互连同。在众多的标准中， i n t e r n e t 使用的t c p i p 协议成为了事实上的网络互连的国际标准。 2 以n s f 网络为代表的阶段( 1 9 8 6 年至1 9 9 5 年) 2 0 世纪8 0 年代中期，美国国家科学基金会利用a r p a n e t 发展出来的t c p i p 通信协议组建了一个n s f n e t 的广域网【5 】。很多大学、研究机构纷纷把自己的局 域网并入n s f n e t 网中。到九十年代中期并入n s f n e t 的计算机予网增加到3 0 0 0 多个。 3 因特网高速发展的阶段( 1 9 9 5 年至今) i n t e r n e t 在九十年代中后期迎来了一个新的飞跃。从1 9 9 5 年以后到1 9 9 7 年底，i n t e r n e t 已遍布全世界1 5 0 个国家和地区，连接了3 万多个子网，3 2 0 多万台计算机主机，直接的用户超过8 5 0 0 万，成为世界最大的计算机网络【5 l 。 2 1 2 计算机信息系统的发展 信息系统的广义概念可定义为以计算机系统及其网络为主要工具，以人为 主体的，对管理信息进行收集、整理、存储、加工( 变换) 、查找、传输并为管理 决策服务的人机系统 7 】。 从计算机发明到2 0 世纪8 0 年代末，这个阶段的信息系统一般都是采用计 算机辅助。所以这阶段的信息系统称为人机信息系统。 2 0 世纪末，信息技术突飞猛进地发展，特别是“信息高速公路”的建设， 使计算机信息系统朝着网络化方向迈进。这一阶段信息系统称为网基信息系统。 武汉理z 大学硕士学位论文 随着技术的发展，信患系统还会因为信息技术的发餍得到狠大的发臌，比 如光技术的采用、穆动技术或无线技术的采用而使其得到长足的发展。 2 2 枫率检修信息系统的概述 “梳擎大孛嵇信息系统”是一个侧堂子梳车稔修遂糕控稍静计算撬辅助震 登臀理控制系统( c a q ) 。c a q 系统以i s o9 0 0 0 质量体系标准为指导思想，实现对 产麓跌覆糖精遴赞、生产燕工逑筏、产菇售后服务、客户满意度等产品壤意进 行管理和跟踪的闭环控制。 终兔铁路凝务系统鹣莲爨，撬车丈孛修绩惑罴统熬控翻与铃统裁造渡的流 程控制相比，有其自身的特点。传统制造业可能煲重视检修进度和记名检修， 撬车捡修簧注重按照正确靛王艺滚程滚转，不会格豹检修郁 孛不缆送入下一浚 程j 茳行检修，最终保证了熬个机车的检修质量。 2 。2 。 愫息系统憋设谤愿裂 为了使开发的系统易于改变，并且安全可靠，需要遵循一系剐信息系统设 计原则。 适应性原则 适应往怒系统开发必颓遵循的最基本藤弼。包括两个方丽，一怒系统 要适威企业各级管理错的需求；二是要主动邂应信息技术环境，采用现代 管理耕学源璩每方法潮。 效益原则 信意系统戆开发应该戳疆嵩散虢秀嚣拣，发髯入韬结会处理豹优势， 再造业务流程。 系统器爨 信息系统的开发也必须以系统观点、采用系统工程的思路来完成。 艇莲铯黎翔 信息系统的开发是复杂的应用软件工程，应该按照软件工程的理论、 方法帮怒夔去缝织。 递进原则 僚惠系绫是一个复杂懿较系绞；因蘧只缝先敲一个蕊体溪菇，然后分 步实施，递避 发展。 7 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 2 信息系统的开发方法 信息系统的开发是一个复杂的系统。面对这个复杂的系统工程，迄今为止 还没有一种公认的完美的开发方法。常用的开发方法主要有三大类：一是基于 自顶向下的生命周期思想和结构化系统开发的方法；二是基于自底向上的快速 系统开发思想和新一代系统开发工具的方法：三是面向对象的系统开发方法1 9 l 。 下面对这三类方法进行简单介绍： 结构化生命周期方法 结构化方法的基本原则：面向用户的观点；严格区分工作阶段，各个 阶段有明确的任务和相应的成果；按照系统的观点，自顶向下地完成系统 的研制工作，即先完成控制部分的模块，在完成具体功能的模块。 结构化方法在设计过程中应该注意的问题：设计的基本任务可分为两 个方面：第一个是把总任务分解成许多基本的、具体的任务。称之为总体 设计，总体设计是系统开发过程中的很关键的一步；第二个是为各个具体 任务选择适当的技术手段和处理方法，即详细设计。 增长原型法 原型法的基本思想是：在投入大量的人力、物力之前，在限定的时间 内用最经济的方法构造一个系统原型，使用户尽早看到未来系统的概貌， 在系统原型的实际运行中与用户一起发现问题，提出修改意见，不断完善 原型，使它满足用户的要求。 增长原型法的优缺点：这种方法的优点在于增进用户与开发人员之间 的沟通：用户在系统开发过程中起主导作用；可以辨认动态的用户需求； 并且还可以启迪衍生式的用户需求；最重要的一点是可以缩短开发周期， 降低开发风险。其缺点是对于技术层面的困难远大于其分析层面的。系统 不适合使用这种方法开发系统，因为不能有效地辨认用户需求。 面向对象方法 面向对象( 0 b j e c to r i e n t e d ) 的方法，简称0 0 方法。面向对象的方法 是建立在三个构造法则的基础上的： 1 区分对象及其属性。 2 区分整体对象及其组成部分。 3 不同对象类的形成及区分。 武汉理工大学硕士学位论文 面向对象的方法具有抽象性、封装性、继承性、多态性等优点。面向 对象设计可分为：问题空间部分的设计、人机交互部分的设计、任务管理 部分的设计、数据管理部分的设计。 在开发过程中我们使用了面向对象的语言：c + + 来开发机车大中修信息 系统。c + + 语言的特点是c + + 提出了把数据和在数据之上的操作封装在一起 的类、对象和方法的机制，并通过派生、继承、重载和多态性等特征，实 现了人们期待已久的软件复用和程序自动生成1 8 l 。 2 2 3 信息系统的设计思路 由于机车检修信息系统是一个不断反馈和不断改进的过程。因此在开 发系统的时候，必须要有明确的设计思路，如下图2 一l 所示： 图2 1信息系统的设计思路 9 葳汉莲z 大学臻士学位论文 系绞逡章亍雾宠。 也就是划分系统的范围，分析系统与其他系统之间的关系、系统 毫嚣凌之窝熬关系。这燕一个霹系绕涛强描述豹阉蘧，确定磅究的麓 题。 系统攥戴、分撰帮方嶷设计。 针对一个已经界定清楚的系统，就臻进行系统规划、分析和方案 瓣设诗。爨谖系绞载甄鲻，载是滋露子系统的翻分靼实麓方案懿设计。 然后对系统进行分析，戗括分析系统结构的分析、需求的分析、可行 髅螅分攒等等。接饕就怒选择系统实施躲方案。 系统概要设计，也就怒对系统业务进行流程分析。 系绕概要设诗就是宠成系统的流程设计，完成系统敫特性设计和 系统的初步功能设计，并且对系统具体结构和技术方案进行设计。 系统详细设计， 系统详细设计包括系统数据流程的设计、数据库的设计、系统模 块的设计、模块界面的设计、模块功能的设计等等。 代码开发。 代磷开发就是针对融经划分和设计好的系统子模块，为了实现子 模块的功能，使用一定的编程语言来编写代码，实现其功能。 系统测试。 系统测试就是在系统运行谈用之前，对整个系统进行全面功能的 测试，找出功能上的漏洞，进行及时纠正。 系统修复、运行和维护。 - 系统正常运行以后，在实际使用过程中，针对实际操作不方便， 功镌不宪善静魏方，逊行及辩修改。这辘是系绞维护拘过程，逸也是 一个长期的不断宛善的过程。 系统济债帮憨结。 对系统完成和运行情况进行评价。总结系统开发过程中的得失， 将些好懿经验、资源积累下来。菸萎还要对系统煞改进窝霉滚谤进 行分析。 实鼯土，这些蓬骥不要求羧照严掺熬凝_ 孛，霹班擞据具钵德嚣采 实际操作。 武汉理工大学硕士学位论文 第三章系统需求分析及解决方案 3 1 机车大中修信息系统的需求分析 3 1 1 机车大中修信息系统的用户定位 “合适的系统给合适的用户提供合适的功能”是信息系统进行需求分析要 考虑的首要问题。如下图3 1 所示，按照机务段不同的职能部门提供给不同用 户的系统。机务段的决策层，他们较少地关心数据是如何获取，如何进行操作， 他们只关心数据所反映的实质内容和所反映的问题：对于机务段的操作层，他 们要关心数据的获取，操作等等一系列操作性的工作。因此，我们必须在做需 求分析的时候明白不同部门所要满足的不同的需求，才能很好地做出需求分析。 。 | ，! 乒，二 ?蟹鼹甓j 、。 操作层 。!：， 图3 1 机车中修信息系统的用户定位 3 1 2 机车大中修信息系统的目标分析 机车检修信息系统是紧紧围绕如何实现机务段高效安全检修的。系统的目 标分析就是通过分析系统的目标、检修流程和信息需求等，充分考虑到新系统 的目标需求，进一步明确检修信息系统的目标。 机车检修系统的总目标是：为机务段决策层提供机车检修的综合信息。也 为机务段的管理层提供及时、准确的管理信息，作为管理和考评的依据。也为 用户操作层提供便捷的操作。因此，机车检修信息系统的目标主要有以下几点： 最大限度地科学管理信息资源，合理划分企业职能，提高整个企业的 管理水平。 充分发挥信息的作用，借助先进的信息管理方法和计算机网络技术， 武汉理工大学硕士学位论文 辅助和指导管理人员决策。 简化管理工作流程，使操作人员摆脱重复性地机械体力劳动，方便轻 松地进行检修流程操作。 实现对企业的时时动态管理，利用及时的动态检修信息，及时反馈检 修情况，可以提高检修的质量和效率。 减少工作误差，从根本上解决企业“利用率差、准确性差、时效性差” 的现象，这是检修信息能真正起到作用。 3 1 3 机车大中修信息系统的功能需求分析 为实现机车检修信息系统的目标，其必须提供相应的功能，根据系统的目 标体系，其功能可归纳为：数据录入、数据分析、数据查询、数据统计等等。 数据录入功能就是改变以往传统的手工填写的方式，通过计算机网络， 针对不同的检修部门，设计不同的录入界面，通过c s 的系统模式，将 检修过程中产生的数据存入数据库中。方便安全，而且不会丢失。 数据分析功能是将在机车大中修过程中产生的数据进行相关分析，得出 相应的结论，并且作为管理层制定和修改相应的规章制度的依据。 数据统计功能就是收集和汇总数据，编制各种统计报表。即收集分析得 出的机车检修的数据结构，通过相应的软件模块，形成各种统计报表， 作为决策层的依据。 数据查询功能就是方便操作层、管理层和决策层三个层次查询相应的检 修信息而设置的功能。 3 1 4 机车大中修信息系统的网络拓扑结构 机车大中修信息系统的建立其实质是网络的建设。而网络的拓扑结构的选 择尤为重要。所谓网络拓扑结构是指局域网节点的地理分布和互连关系而形成 几何构形，即网络的物理结构【6 1 。常见的拓扑结构有总线型、星型、环型和混合 型等。 考虑到几种拓扑结构的特点和襄樊北机务段的实际情况，我们采用星型拓 扑结构。这种拓扑结构可以采用性价比较高的网络集线器作为连接的媒介，通 过集线器将每一个节点的计算机连接起来。 机车大中修信息系统的拓扑结构实际上是以太网结构和1 0 b a s et 的双绞 线星型拓扑结构。按照8 0 2 3 规程，它是以无屏蔽双绞线为传输介质的，其 武汉理工大学硕士学位论文 物理层是星型连接，采用c s d a c d 介质访问方式【6 】。组网原则具体如下： 集线器是关键硬件，所有经双绞线连接的工作站必须连到集线器后方 能入网。 集线器与集线器，工作站与工作站之间用双绞线连接的最大距离为 1 0 0 米。 3 1 5 机车大中修信息系统的工作流程分 机车大中修信息系统是一个严格的流程控制系统。检修过程要按照严格 的检修流程来进行检修工作。因此，首先必须清楚机车检修的工作流程。如 下图3 2 所示，为机车大中修检修信息系统的整体工作流程： 作流程 武汉瑗_ = 大学琰士学蹙论文 只毒宠残掰蠹戆捡修溅程，极牟才旋交验，投入实隧逅弱。 在整个捡修过程中，机率解体和组装是两个非常重要而殿非常复杂的过 程。机车豹瓣体窥缀装是两个提反的王谗过穗，下瑟藏以枫霉的解体为铡， 对机率的解体的工作流程做一个简要的说明。如下图3 3 所泳： 图3 3 机牟大中修解体工作流程 蚤器个斑缀完成所露瓣豁佟解落黻嚣，掰露懿记录都避入溺转记聚中，致 供检修班组的梭修使用。 l 霹 武汉理王大学凝士学搜论文 3 2 搴足- 车大中修信息系统豹解决方案 3 2 。1 基于c s 模式信息系统的概述 c s 模式悬将客户机和服务器的应粥的处理黉求分辨，同时义共同寐现其处 毽妻求 系统管理系统 该系统是整个系统的基础模块，主要任务是维护系统的基础功能。它 包括部门人事管理模块、操作权限管理模块、i c 卡管理模块和口令更改模 块。其中部门人事管理模块的主要任务是对部门、班组和员工进行管理。 当具有相应权限的人员进入界面以后，如下图4 1 所示，可以对其进行相 应的删除、添加、修改等操作。操作权限管理的主要任务是对员工的操作 权限进行相应的管理；而i c 卡管理则是为了管理员工的射频i c 卡而设计 的；口令更改模块的目的是为了更改登陆口令密码。 图4 一l 系统管理模块 武汉理工大学硕士学位论文 检修计划生成系统 该系统的主要作用是生成机车大中修的扣车计划。机车当达到 检修的规定要求的时候，首先必须要对机车进行扣车，也就是制定一 个扣车的计划。并且确定开始检修时间和结束检修的时间。这个过程 必须要有编制人和审核人的刷卡签名。 机车大中修流程控制系统 这个系统是大中修检修系统的主要工作模块。这个模块的主要任 务是完成机车所有部件的拆卸和安装，并且还要完成安装结束以后的 整备、空磨、水阻试验、试运行、喷油漆、回修等工作流程，才能校 验交车，机车进入运用状态。 机车大部件检修质量卡控系统 机车检修过程中，有几个重要的大部件：柴油机、转向架、轮对 和电机。对于这几个大部件的检修，由于每个部件都是由更小的部件 组成。所以对于这几个大部件的检修，要单独做一个模块来完成其检 修功能。 配件检修子系统 这个模块也是机车检修的重要的模块。对于从机车上拆下的所有 的小部件，将进入相应的检修班组中。这个模块的主要任务是各个班 组的检修工作人员根据数据库的记录，完成各个班组的检修任务。 基础设置子系统 基础设黄子模块，是为了能够便于系统的维护性，使系统具有更 好的柔性而设计的。也就是可以根据用户的需要来改变相应的设置， 从而达到便于操作的目的。 查询子系统 查询是个重要的功能。本系统也提供了功能强大的查询功能。 可以查询机车的运行状态，也可以查询机车上的部件的检修状态，并 且还可以进行部件寿命追踪。 4 1 2 系统的数据库设计 对于机车检修信息系统来讲，数据库是所有功能的核心。数据库设计是指对 于一个给定的应用环境，提供一个确定最佳数据模型与处理模式的逻辑设计， 武汉理工大学硕士学位论文 以及一个确定数据库合理存储结构与存取方法的物理设计，建立起既能反映现 实世界信息和信息联系，满足各种用户需求，又能在某个数据库管理系统上实 现系统目标并有效存取数据的设计过程【1 4 】。由此可以看出，数据库设计的主要 任务是概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计。 概念结构设计 进行数据库的概念设计，必须选择适当的数据模型。用于概念设计的 数据模型必须具有足够的表达能力，可以表示各种类型的数据及其之间的 联系和语义，又要简明易懂，能够为非专业人员所接收【1 ”。e r 数据模型 ( e n t i t y r e l a t i o n s h i pa p p r o a c h ) 是最适合这种要求的数据模型。 e r 数据模型是一种面向现实世界的数据模型。设计这种模型的目的是 为了更好的模拟现实。e r 模型中包含实体、联系和属性3 个基本成分【1 ”。 下面简要介绍这三个基本成分的概念： 实体是现实世界中存在的且可相互区分的事务。实体可以是人也可以 是物还可以是事。可以是具体事务，也可以是抽象概念；属性是实体的基 本特征，通常一个实体要一个以上的属性来刻画；联系是指现实世界中的 事务彼此间的相关联与结合。联系往往是一个行为动作，但联系描述的是 这个行为动作的状态与结果，而非其过程。 具有相同属性组的实体的集合称为实体集合。实体集合中的每个实体 称为这个实体集合的一个实例。在e r 模型中每个实体模型都有一个或者 几个属性，这些属性组就是实体集合的键。在数据库的设计过程中，通常 有多个实体集合。不同的实体集合之间可能具有某种关系，这些关系抽象 出来就是实体之间的联系。实体之间的联系可以分为以下几种：一对一联 系、一对多联系和多对多联系。用e r 数据模型对一个单位的模拟，称为 一个单位的e r 数据模式。e r 数据模式可以用e r 图来表示。 首先确定这个系统的实体。初步确定有以下的实体：周转记录实体、 扣修计划实体、大中修进度会实体、生产计划项目实体、大中修项目实体、 大中修种类设置实体、大中修小项目设置实体、部件名称实体、机车修程 实体、员工名单实体和配件检修实体等。 然后我们再确定各个实体的键、属性、属性的数据类型和取值范围。 在确定实体的主键时，要确定这个主键可以唯一标识这个实体。我们还要 武汉理工大学硕士学位论文 知道主关键字约束可以为一个或多个列的组合。例如大中修种类设置实体 中就是两个列组成了一个主键约束。在该系统的设计过程中，我们会遇到 这样的问题，就是部件的编号、人员的编号都不能唯一的标识某个部件和 某个员工。因此我们采取了在实体集合中的每个实体取一个互不相同的编 号，将这个编号作为实体的主关键字。因此我们在周转记录实体中增加了 周转记录编号这个属性，这种增加属性的方法也是数据库设计中常用到的 确定主键的方法。 在确定外键的时候，首先要知道外键的含义，外键约束实际上是将一 个表的主关键字列在另一个表中作为非关键字使用。通过这种处理，可以 将两个表用公共列联系起来，从而可以实现引用的完整性。还要知道，外 关键字列并不要求和主关键字列的列名一致。例如在部件周转表中的外键 f r e m o v e r 就与员工名单表中的主键f s t f i d 的名称不一致。但是这个并不 影响其作用。相反的具有更好的可读性。 在确定属性的数据类型和取值范围的时候，我们耍充分考虑到系统的 可扩展性和某些特殊情况。在确定属性的代码的时候，要避免同一概念数 据模型中出现相同的属性编码，还要简洁，因此我们采用了实体名缩写加 属性名缩写的方法。下面将各个实体的属性和值列出，主键加下划线： 周转记录实体：旦缱望塞缠呈( p 坚! l ! 强! ! ! ! i 女2 、扣修编号 ( f d e t a i n b r i e f i d ) 、修程编号( f _ r e p a i r o r d e r i d ) 、部件标识号 ( f - p a r t i d ) 、拆下机车号( f - r e m o v e d t r a i n i d ) 、拆下时间( f r e m o v e d d a t e ) 、 拆下工作者( f - r 鲫o v e r ) 、装上机车号( f _ i s t a l l t r a i n i d ) 、装上时间 ( f _ i n s t a l l d a t e ) 、装上工作者( f _ i n s t a l l e r ) 、部件编号( f p a r t n 。) 、检 修编号( f r e p a i r i d ) 扣修计划实体：主目堡编呈i 4 ! i ! 鲢i ! i 韭、机车编号( l t r a i n i d ) 、 备注( f _ b r i e f ) 、修程编号( f - r e p a i r o r d e r i d ) 、走行公里数 ( f _ r u n d i s t a n c e ) 、机车扣日( f d e t a i n d a t e ) 、机车交日( f h a n d o u t d a t e ) 大中修进度会实体：鲤住进廑金缠墨( ! ! 堕i 卫! 垫i d 2 、扣修编号 ( f _ d e t a i n b r i e f i d ) 、机车编号( f _ t r a i n i d ) 、编制者( f - a u t h o r ) 、编制时 间( f a u t h o r d a t e ) 、组装是否完成( f - i s f i x ) 、检修是否完成( f _ i s f i n i s h ) 生产计划项目实体：生亡i 土剑亟旦编曼( ! ! q 堑! i ! ! 蜓堂、解体进度会 编号( u e p a i r p l a n i d ) 、项目名称( f _ r e p a i r i t e m ) 、工作要求 2 1 武汉理工大学硕士学位论文 ( f - w o r k d e m a n d ) 、工作班组( f w o r k c l a s s ) 、完成时间( f f i n i s h t i m e ) 大中修项目设置实体：扣修编号( f _ d e t a i n b r i e f i d ) 、小项目编号 ( f s a l l t y p e i d ) 、部件编号( f _ p a r t i d ) 、间隙( f g a p ) 、工作者( f _ w o r k e r ) 、 工作时间( fw o r k t i m e ) 大中修种类设置实体：线呈( ! i 堂i 出：庄曼( ! ! g ! ! 业! i g ) 、序号名 称( f - s e q u e n c e n a m e ) 大中修小项目设置实体：d ! 巫旦缠墨( 一盟! ! ! y 乜! i 韭、线号 ( f l i n e i d ) 、序号( f s e q u e n c e i d ) 、子序号名称( f s o n s e q u e n c e n a m e ) 部件名称实体：酆住拯迟曼( p 坚! i 韭、部件名称( f p a r t n a m e ) 机车修程实体：修捏缠呈( 1 2 雎i ! i ! d 丛i 女2 、修程名称 ( f r e p a i r o d e r ) 员工名单实体：旦工缠呈( i ! i 出、员工名称( f s t u f f n a m e ) 配件检修实体( 以励磁电机检修为例) ：励磁电机检修编号 ( ! ! ! i ! ! ! ! g i ! ! i 尘、周转记录编号( f _ p a r t t u r n o v e r i d ) 、电机编号 ( f e n g i n e n o ) 、检修项目( f c h e c k i t e m ) 、工作者( f - w o r k e r ) 、工作时间 ( f w o r k ti m e ) 逻辑结构设计 概念结构是独立于任何一种数据模型的信息结构。逻辑结构设计的任 务就是把概念结构设计阶段设计好的转化为与所选用的d b m s 产品所支持的 数据模型相符合的逻辑结构【1 6 l 。本系统开发所用的d b m s 是s q ls e r v e r ，它 是一种关系型的陷m s ，所以要将e r 模型转化为关系模型。转换过程中所 要解决的主要问题是如何将实体和实体之间的联系转化为关系模式，如何 确定这些关系模式的属性和码。 所以在此阶段本系统根据数据库关系模式的规范化理论( 第三范式：即 属于第三范式的关系中所有属性不但要能够唯一的被主关键字所标识，而 且它们之间还必须相互独立，不存在部分函数依赖和传递函数依赖关系) 和实际的使用方便，来设计整个系统