设备维修管理系统设计与实现论文(PDF 60页).pdf

大连理工大学 硕士学位论文 设备维修管理系统设计与实现 姓名 李燕 申请学位级别 硕士 专业 软件工程 指导教师 王占杰 20081206 大连理工大学硕士学位论文 摘要 随着社会的进步 竞争机制的发展 现代化设备已经成为众多企业的固定资产的重 要组成部分 设备的运行状态对企业的经济效益产生直接影响 因此必须采用现代化的 管理思想 科学的管理手段 充分发挥设备的效率 要确保设备的正常运行 必须做好 设备维修模式的分析工作 本设备维修管理系统是针对企业设备维修的主动成本控制开发的管理软件 通过建 立完善莳设备管理档案 实现对企业设备的有效管理 提高设备利用率 用户可以通过 相应的模块 叶设备的情况进行了解 本论文针对设 雏修问题做了以下几方面的研究 首先分析了目前国h 外设备维修领域的研究现状 研究了结合设备可靠度分析和综 合费用的分析来确定设备应采取的维修模式 提出了一种新模式的设备维修管理模型 其次对系统进行需求分析 并根据需求分析对系统的功能以及工作流程 系统的功 能结构 软件体系结构 数据库与数据结构关系 软件人机界面 系统的输入输出以及 系统测试案例进行了设计 最后 介绍了系统实现所用的软件技术的特点 重点介绍了系统实现的关键流程 系统的典型运行界面 并描述了设备维修管理系统的实现情况以及软件系统测试后所产 生的效果 设备维修是设备管理中的重要组成部分 正确地诊断设备可靠度并选择恰当的设备 维修模式将有效的提高设备的生产效率以及设备的寿命 为企业带来经济效益 关键词 设备管理 维修 维修模式 可靠度 贝叶斯网络 设备维修管理系统设计与实现 T h e D e s i g nA n dI m p l e m e n t a t i o nO fE q u i p m e n tM a i n t e n a n c eM a n a g e m e n t S y s t e m A b s t r a c t A l o n gw i t ht h ep r o g r e s so ft h es o c i e t y t h ed e v e l o p m e n to ft h ec o m p e t i t i o ns y s t e m m o d e me q u i p m e n t sh a v ea l r e a d yb e c o m et h ei m p o r t a n tm e m b e ro ft h ep e r m a n e n ta s s e t so f n u m e r o u se n t e r p r i s e s B e c a u s et h er t m n i n g s t a t eo ft h ee q u i p m e n t sb r i n g sa b o u td i r e c t i n f l u e n c eo nt h ee c o n o m i cp e r f o r m a n c eo ft h ee n t e r p r i s e t h ee n t e r p r i s em u s ta d o p tt h e m o d e mm a n a g e m e n tt h o u g h ta n dt h em a n a g e m e n tm e a n so fs c i e n c ei no r d e rt or a i s et h e P e r f o r m a n c eo ft h ee q u i p m e n t s T oi n s u r en o r m a lm o v e m e mo ft h ee q m p m e n t st h ek e yf a c t o r i sm a k i n ga na n a l y s i so ft h ee q u i p m e n tm a i n t e n a n c em o d e l T h ep r e s e n te q u i p m e n tm a i n t e n a n c em a n a g e m e n ts y s t e mf o re n t e r p r i s e e q u i p m e n t m a i n t e n a n c ec o s t so ft h ei n i t i a t i v et oc o n t r o lt h ed e v e l o p m e n to fm a n a g e m e n ts o f t w a r e A i ma tt h em a n a g e m e n to fe q u i p m e n tm a i n t e n a n c e s o m er e s e a r c h e si sd o n ei nt h i s P a p e r A tf i r s t A n a l y z i n gt h er e s e a r c ho fi n t e m a t i o n a le q u i p m e n t sm a n a g e m e n c er e s e a r c h C o m b i n i n gt h ea n a l y s i so ft h ee q u i p m e n t sr e l i a b i l i t ya n dt h ec o m p r e h e n s i v ee x p e n s e sw e c o n c l u d et h eb e s tm a i n t a i nm o d et h a tt h ec e r t a i ne q u i p m e n t ss h o u l da d o p t e d A d v a n c i n gt h e m o d e lo ft h ee q u i p m e n t sm a n a g e m e n c em a n a g e m e n t S e c o n d l y c a r r y i n go nt h en e e da n a l y s i st ot h es y s t e ma n dd e s i g nt h es o f t w a r es y s t e m f u n c t i o n t h es o f t w a r ea r c l l i t e c m r e t h er e l a t i o no ft h ed a t a b a s ea n dt h ed a t as t r u c t u r ea n dt h e i n t e r f a c eo ft h ei n p u ta n do u t p u t t h ec a s ee x a m p l eo ft h es y s t e mt e s t I nt h ee n d i n t r o d u c i n gt h es o f t w a r et e c h n i q u eo ft h es y s t e mu s a g e I n t r o d u c et h ek e y p r o c e s so ft h es y s t e mr e a l i z a t i o na n dt h et y p i c a li n t e r f a c eo ft h es y s t e m D e s c r i b et h es t a t eo f t h es y s t e mr e a l i z a t i o na n dt h er e s u l to ft h es o f t w a r es y s t e mt e s t E q u i p m e n t sm a i n t a i ni st h ei m p o r t a n c ep a r to ft h ee q u i p m e n t sm a n a g e m e n t C o m p u t i n gr e l i a b i l i t yo ft h ee q u i p m e n t sa c c u r a t e l ya n dc h o o s i n gt h ef i t t i n ge q u i p m e n t s m a i n t a i n sm o d eC a nr a i s et h ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c yo ft h ev a l i de x a l t a t i o ne q u i p m e n t sa n d p r o l o n gt h el i f es p a no ft h ee q u i p m e n t s B r i n gt h ee c o n o m i cp e r f o r m a n c ef o rt h eb u s i n e s s e n t e r p r i s e K e y w o r d s E q u i p m e n t sm a n a g e m e n c e M a i n t e n a n c e m a i n t e n a n c em o d e l R e l i a b i l i t y D i a g n o s eB a y e s i a nN e t w o r k U 一 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果 尽我所知 除文中已经注明引用内容和致谢的地方外 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果 也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果 与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意 若有不实之处 本人愿意承担相关法律责任 学位论文题目 垫鱼缝堡釜翌盘统选过复重丑 作者签名 奎堑日期 2 堕年 明 生日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定 在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学 允许论文被查阅和借阅 学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 学位论文题目 煎丝堡玺盈塞纽选让复菱理 作者签名 尘叁日期 绝星年 竺月 生日 导师签名 拙毪 日期 尘坠年上月卫日 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1课题的来源和背景 本论文主要研究一种新的维修模式的设备维修管理系统设计与实现 其课题来源于 国家 十五 8 6 3 计划C I M S 主题重点项目 适合中国国情的可重构E R P 系统一基于主 动成本控制的适合中国国情的新型动态可重构C E R P 系统 和 x x x xE R P 系统一期工程 1 2 与课题相关的国内外研究综述 从设备维修与管理的发展模式来看六十年代至今 世界上先进的工业发达国家为适 应激烈的市场竞争的需要 不断地寻求和创造新的 先进的管理理论和模式 在设备管 理与维修方面也出现了重大的突破 相继出现了 后勤学 设备综合工程学 全 员生产维修 以可靠性为中心的维修 适时管理 等现代设备管理与维修理论 和与之相适应的模式 我国改革开放以来 随着市场经济的发展 企业的经营体制也在 不断的变革 J 使得当代的设备技术进步飞快 分别朝着集成化 大型化 连续化 精 密化 自动化 流程化 综合化 计算机化 超小型化 技术密集化的方向发展 2 设 备的先进和激烈的市场竞争都要求设备管理与维修现代化 要求认真研究和消化吸收世 界上先进的设备管理与维修理论和模式 即先进的设备与落后的维修能力的矛盾将日益 严重的困扰着企业 成为企业前进的障碍 3 因此设备管理与维修作为企业管理的一个 重要方面 已成为广大企业共同关心的问题 并渴望能够尽快建立适合我国企业实际的 设备管理与维修模式 1 2 1近代的设备维修模式 近年来随着设备复杂度的增加 设备管理体系也有着日新月异的变化 从上个世纪 五十年代以来国际设备管理体系的历史进展包括以下几个阶段 1 事后维修阶段 B r e a k d o w nM a i n t e n a n c e B M 1 9 5 0 年前 主要包括兼修时代和专 修时代 其中兼修时代的主要特征是维修工等同于操作工 而专修时代将维修工与专修 工的工作做了明显的划分 操作工专门操作 维修工专门修理 4 这一阶段的主要特点 是坏了才修 不坏不修 5 2 预防维修阶段 P r e v e n t i v eM a i n t e n a n c e P M 1 9 5 0 年 1 9 6 0 年 包括以前苏 联为首的计划预修制和以美国为首的预防维修制两大体系 6 前苏联为首的计划预修制 含中国 的理论依据是摩擦学和磨损理论 W e a ra n d T e a r 这种维修体系可以减少非计划停机 故障 将潜在的故障消灭在萌芽状态 但 设备维修管理系统设计与实现 是这种维修体系也存在明显的不足 它对经济性考虑不够 由于维修准确性的影响 可 能产生维修的过剩或维修不足 不注意设备的基础保养f n 美国为首的预防维修制的理论依据是摩擦学 周期检查 诊断 这种维修体系可以 减少故障停机 检查后的计划维修可以减少了部分维修的盲目性 这种维修体系的不足 在于它受检查手段和人经验的制约 仍可使计划不准确 造成维修允余或不足 7 1 3 生产维修阶段P M P r o d u c t i v eM a i n t e n a n c e 1 9 6 0 年一1 9 7 0 年 以美国为代 表的西方国家多采用此维修管理体制 生产维修由四部分组成 事后维修B M B r e a k d o w n M a i n t e n a n c e 预防维修P M P r e v e n ti v eM a i n t e n a n c e 改善维修C M C o r r e c t i v e M a i n t e n a n c e 维修预防M P M a i n t e n a n c eP r e v e n t i v e 这一维修体制突出了维修策 略的灵活性 吸收了后勤工程学的内容 提出了维修预防 提高设备可靠性设计水平以 及无维修设计思剧1 丌 4 各种设备管理模式并行阶段 1 9 7 0 年至今 这个阶段主要包括几下几种模式 综合工程学7 0 年代由英国丹尼斯 巴克思提出其定义为 为使资产寿命周期 费用最经济 把相关的工程技术 管理 财务及业务加以综合的学科 英国政府以政 府行为积极支持丹尼斯的理论 综合工程学这一思想对其他国家也有所影响 7 1 全员生产维修日本在美国生产维修的基础上 吸收了英国综合工程学和中国鞍 钢宪法群众的路线的思想 提出 全员生产维修 的概念 设备综合管理中国在8 0 年代 在前苏联的计划预修体制基础上 吸收生产维 修 综合工程学 后勤工程和日本全员生产维修的内容 提出的对设备进行综合管理的 思想 这一体系尚未规范化模式 因此模式随企业不同各有特点 7 1 2 2 现代主要的设备管理模式 1 预知维修 P r e d i c t i v eM a i n t e n a n c e 产生于计划维修后 为减少设备故障 降低设备维修成本 防止生产设备的意外损坏 通过状态监测技术和故障诊断技术 得 到关于设各或生产系统的温度 压力 流量 振动 噪声 润滑油黏度 消耗量等各种 参数 由专家系统对各种参数进行分析 进而实现对设备的预知维修 在设备正常运行 的情况下 进行设备整体维修和保养 在工业生产中 通过预知维修 降低事故率 使设备在最佳状态下正常运转 这是 保证生产按预定计划完成的必要条件 也是提高企业经济效益的有效途径 但是由于其 主要依赖于早期落后的计算机系统和软件来记录故障和评估系统 由于缺乏完整 连续 的数据采集系统 常使设备系统的预测不准确 8 因此预知维修的发展是和设备管理的信息化 设备状态监测技术 故障诊断技术的 发展密切相关的 预知维修需要的大量信息是由设备管理信息系统提供的 大连理工大学硕士学位论文 2 状态维修 C o n d i t i o nB a s e dM a i n t e n a n c e C B M 在设备出现了明显的裂化后 实施的维修 状态的裂化是由被检测的机器状态参数变化反映出来的 用测量值与允许 的极限值进行比较以确定维修计划 还可以进行趋向管理 即对测出的数据进行外推 以便预测其可能的超出允许值的时间 提前安排维修 9 状态维修适合的企业类型 设备先进 资金密集型企业 如钢铁 电子 轻工 化 工等 对于非流程产业 以单体设备为主的产业 可以灵活采用事后 预防或低水平的 状态维修方式例 3 以利用率为中心的维修 A C MA v a i l a b i l i t yC e n t e r e dM a i n t e a n c e 把利用率放 到第一位来制定维修策略的维修方式 主要分析以下内容 首先什么是关键设备 然后 分析近似的利用率 再分析对关键设备部件故障模式和维修项目进行评估 并选择适当 的维修方式 最后编制维修规划 叭 具体流程如图1 1 所示 图1 1 利用率为中心的维修示意图 F i g 1 C e n t e rf o rt h eu t i l i z a t i o no f t h em a i n t e n a n c ed i a g r a m 4 全面计划质量维修 T o t a lP l a n n i n gQ u a lit a t i v eM a i n t e n a n c eT P Q M 1 9 8 9 年美国提出一种以设备全寿命周期内的可靠性 设备有效利用率以及经济性为总目标的 维修技术和资源管理体系 其内涵是 维修范围的全面性 对维修职能作全面的要求 维修过程的系统性 提出一套发挥维修职能的质量标准 维修技术的基础性 根据 维修和后勤工程的原则 以维修技术为工作的基础 1 设备维修管理系统设计与实现 5 适应性维修 A d a p t i v eM a i n t a n c eA M 这是日本提出的迎接2 1 世纪挑战的维 修管理模式 这一新管理模式的核心是选取的维修策略能把综合费用 综合费用 维 修费用 生产损失 降到最低 是以最小综合费用为目标 综合生产 设备劣化 诊 断技术的进步各种因素来制定维修策略的管理模式 该体系要求建立在计算机数值计算 和处理的基础上 一是要量化设备故障造成的生产损失和维修费用 二是要确定计算综 合费用的经验公式或理论公式 三是要确定能够反映不同时期维修方式的变化 6 可靠性维修 R e l i a b i l i t yC e n t e rM a i n t e n a n c e R C M 是继被动维修 预防 维修后新发展起来的以主动维修为导向的维修体制 在以可靠性为中心的维修思想中 引入了 主动维修 这一新概念 把定期维修和视情维修方式归属于砧主动维修 从 而使 以可靠性为中心 的维修思想在维修工作中得到了更明确 更深刻地体现 以 可靠性为中心的维修并不等同对待故障 它以故障后果的严重程度确定维修对策 这是 它区别于以前的预防性维修的基本点之一 l 引 可靠性维修旨在通过系统的消灭故障根源 尽最大努力的消减维修工作总量 最大 限度的延长设备寿命 把主动维修 预测维修和预防维修结合起来 形成一个统一的维 修策略 目的是使设备获得最高可靠性 1 2 1 传统的维修思想认为 设备的大部分部件在其寿命区内可靠运行 然后耗损 广泛 地记录设备故障有助于我们确定这 寿命 因而可在部件快发生故障前 安排相应的预 防性维修活动 包括定期大修和更换部件 然而多年来人们发现 无论上述的预防维修 活动进行得多么充分 很多故障也仍不能防止和有效地减少 因此 了解这些故障发生的过程以及如何对其进行控制 实际上正迅速成为首先要 考虑的问题 1 9 6 0 年美联邦航空局和各航空公司代表组成特别工作组开始专门调查预防 性维修的效果 1 9 7 4 年 美国国防部委托联合航空公司编号一份题为 以可靠性为中心 的维修 的关于民航业编写飞机维修大纲所采用方法的报告 报告中的发现令人意外 即预定大修对复杂设备的整体可靠性影响甚微 除非该设备具有一种支配性故障模式 现代维修管理人员面临设计更为复杂的设备需选择最合适的维修技术 需研究每种 故障发生的过程和如何有效地控制 以满足设备拥有者 使用者和全社会的期望值为目 的 设备经济效益保持最佳和最持久的形式 所有相关人员的合作与积极支持等等挑战 以可靠性为中心的维修 R C M 就是提供使维修管理人员迅速而简单地应付这些挑战的 战略性框架系统 美国维修界给出的R C M 的正式定义是 以可靠性为中心的维修 是 一种用于确定某设施在其运行环境下维修需求的方法 1 1 3 R C M 在应用过程中的主要步骤是 确定设备在其运行环境下的性能和相关的功能标准 大连理工大学硕士学位论文 鉴别出设备的功能故障 确定引起各功能故障的故障模式 确定故障模式发生时将会出现的故障影响 确定故障后果并按重要性分类 根据故障后果类别 选择并实施合适的预防工作 根据故障后果类别 采用合适的暂定措施 可以看出 R C M 是从分析设备的性能和相关的功能标准 功能故障的产生 故障模 式 故障影响 故障后果等入手 来研究如何预防故障和开展合适的维修活动 R C M 提 供了一种鉴定经济效益的方法 它在使设备保持可靠性时是必需的 R C M 方法简单易行 可操作性强 R C M 已在英美等国民航 核工业 电力 钢铁 海洋石油 食品 造纸 汽车等行业实施取得显著成功 现已在全世界推广 1 3 综上所述 可见设备维修管理由原来的人工管理已经发展到现在的基于计算机自动 管理的主动的多种模式相结合的现代新型的设备维修管理 其中的技术含量不断提高 计算机在维修工程中的应用日益突出 对软件表现的智能化水准要求越来越高 1 3 本论文的主要工作内容 本论文主要是研究设备维修管理系统的可靠度以及维修模式的分析与算法实现 并 探讨进行设备维修管理系统的设计与实现方案及技术 因此 本论文将对如下几个方面 进行深入研究 1 设备的可靠度以及维修模式的关键因素的分析 2 进行设备维修过程的分析以及设备可靠度的关键算法的研究 建立进行设备维 修模式分析的设备维修管理管理系统的模型 3 进行维修模式的设备维修管理系统的设计 具体包括以下几部分 系统功能需求分析 系统业务流程分析 系统功能结构设计 系统体系结构设计 系统数据库与数据结构关系设计 系统界面设计 系统输入输出设计 系统测试设计 4 基于维修模式分析的设备维修管理系统的实现及应用的研究 设备维修管理系统设计与实现 1 4 本论文涉及的系统数据库 建立数据信息模型可以采用多种方法 目前比较成熟而且得到广泛应用的是E R 图 方法和I D E F I X 方法 其中E R 图方法是使用E R 图描述数据信息模型 具有建立模型 容易 建立数据库困难的特点 用该方法建模一般只要求转化到关系理论中第三范式的 标准即可 而I D E F l X 是一种语义数据库模型化技术 具有建立模型困难 建立数据库 容易的特点 更重要的是一个完善的I D E F l X 模型在建立后不需要转化即可达到关系理 论中第五范式的标准 因此I D E F l X 方法具有很好的性能和很强的实用性 1 4 1ID E F IX 简介 1 I D E F l X 模型概念I D E F I n t e r n a t i o nd e f i n i t i o nm e t h o d 方法是美国空军在7 0 年代末8 0 年代初I C A M I n t e g r a t e dC o m p u t e rA i d e dM a n u f a c t u r i n g l 程在结构化分析和设 计方法基础上发展的一套系统分析和设计方法 是比较经典的系统分析理论与方法 I D E F 方法分为三部分 I D E F 0 描述系统的功能活动及其联系 建立系统的功能模型 I D E F l 描述系统的信息以及其联系 建立系统的信息模型 I D E F 2 进行系统模拟 建立系统的动态模型 其中I D E F l 是用来开发信息模型的 这个信息模型表述了制造系统环境的信息结构和语 义 而I D E F l X 事I D E F l 的扩展版本是语义数据模型化技术 支持概念模式开发所必须 的语义结构 完善的I D E F l X 模型具有所期望的一致性 可扩充性和可变换性 I D E F l X 为集成所需要的数据模型提供了一种规范的结构 2 I D E F l X 模型组成I D E F l X 模型的基本结构是 实体包含数据的有关事件 如人 地方 事物等概念 实体包括独立实体和从属 实体 他们的表示如图1 2 所示 实体 实体名实体名 实体号 独立 图1 2 实体表示图 F i g 1 2 E n t i t i e st h a tm a p 联系事物之间的连接关系 用连接箱子的连线表示 联系包括可标定连接联系 大连理工大学硕士学位论文 非标定连接联系 非确定联系 属性 关键字属性是指事物的特征 用箱子的属性名来表示 关键字包括主关键字 P K 即主键 次关键字 A K 即次键 外来关键字 而且属性必须遵守以下基本 规则 实体集中的实体应覆盖建模环境中的所有对象 不允许有非确定联系 即不允许m 对r l 的联系存在 一个分类实体只能对应一个一般实体 它只能是一个分类集的成员 一个分类不能是标定连接实体的一个实体 一个分类实体的全部实例都是具有相同的鉴别器 每个实体都必须有一个主关键字 满足非空规则 在一个连接联系或分类联系中 子实体或分类实体至少包含一个外来关键字 主关键字必须仅仅包含唯一标示实体的那些属性 符合最小关键字的规则 一个实体中关键字不能重复 1 5 本论文涉及的软件技术 C E R P 系统运行在基于J 2 E E 的应用服务器B E AW e b l o g i c 上 是具有可扩展 可维护 可移植性的软件系统 适用于不同的系统需求 维修管理系统做为C E R P 系统的一部分 也同样具有可扩展 可维护 可移植性能 1 5 1B E AW e b L o g i CS e r v e r 简介 B E AW e b L o g i cS e r v e r 是B e a 公司出品的应用服务器 目前在J 2 E E 开发领域得到 了广泛应用 其完全遵循J 2 E E 规范 为企业构建基于J 2 E E 的分布式应用程序提供了很 好的平台 它适用于开发大访问量 动态的网站和企业应用程序 它给开发人员在企业 网络中如何设计使用和配置这些系统提供了很大的灵活性 B E AW e b L o g i cS e r v e r 具有以下技术特点 1 快速开发 B E AW e b L o g i cS e r v e r 将J 2 E E 和W e b S e r v e rA P I 融入单一平台 这 样可以加快系统的投产速度 这些开发的标准与多种开发工具的结合可简化开发工作 有效借助已有的技能 迅速部署应用系统 2 广泛的客户机支持 3 高性能和可伸缩性 4 高可用性 5 丰富的部署选件 6 支持W e b S e r v i c e 设备维修管理系统设计与实现 1 5 2J 2 E E 简介 J 2 E E 是S u n 公司为开发企业应用程序提供的强大的平台 它为开发人员编写分布 式 网络的组件和应用程序定义了一套运行时结构 网络服务和应用程序编程接口 J 2 E E 技术的基础就是核心J a v a 平台或J a v a 2 平台的标准版 J 2 E E 不仅巩固了标准版中的许 多优点 例如 编写一次 随处运行 的特征 方便存储数据的J D B CA P I C O R B A 技术 以及能够在I n t e r n e t 应用中保护数据的安全模式等 同时还提供了对E J B E n t e r p r i s e J a v a B e a n s J a v aS e r v l e t sA P I J S P J a v aS e r v e rP a g e s 及X M L 技术的全面支持 为搭建具有可伸缩性 灵活性 易维护性的业务系统提供良好的机制 其优势主要有以 下几点 1 保留现存的I T 资产由于企业必须适应新的商业需求 利用已有的企业信息系 统方面的投资而不是重新制定全盘方案就变得很重要 这样 一个以渐进的 而不是激 进的 全盘否定的 方式建立在已有系统之上的服务器端平台机制是公司所需求的 J 2 E E 架构可以充分利用用户原有的投资 是因为J 2 E E 拥有广泛的业界支持和一些重要的 企 业计算 领域供应商的参与 每一个供应商都对现有的客户提供了不用废弃已有投资即 可进入可移植的J 2 E E 领域的升级途径 由于基于J 2 E E 平台的产品几乎能够在任何操作 系统和硬件配置上运行 现有的操作系统和硬件也能被保留使用 2 高效的开发J 2 E E 允许公司把一些通用的 很繁琐的服务器端任务交给中间件 供应商去完成 这样开发人员可以集中精力在如何创建业务逻辑上 相应地缩短了开发 时间 高级中间件供应商提供以下这些复杂的中间件服务 状态管理服务 让开发人员写更少的代码 不用关心如何管理状态 这样能够更快 地完成程序开发 持续性服务 让开发人员不用对数据访问逻辑进行编码就能编写应用程序 能生成 更轻巧且与数据库无关的应用程序 这种应用程序更易于开发与维护 分布式共享数据对象缓存服务 让开发人员编制高性能的系统 极大地提高了整体 部署的伸缩性 3 支持异构环境J 2 E E 能够开发部署在异构环境中的可移植程序 基于J 2 E E 的应 用程序不依赖任何特定操作系统 中间件 硬件 因此设计合理的基于J 2 E E 的程序只 需开发一次就可部署到各种平台 这在典型的异构企业计算环境中是十分关键的 J 2 E E 标准也允许客户订购与J 2 E E 兼容的第三方的现成的组件 把它们部署到异构环境中 节省了由自己制订整个方案所需的费用 4 可伸缩性企业必须选择一种服务器端平台 这种平台应能提供极佳的可伸缩性 去满足那些在他们系统上进行商业运作的大批新客户 基于J 2 E E 平台的应用程序可被 大连理工大学硕士学位论文 部署到各种操作系统上 例如可被部署到高端U N I X 与大型机系统 这种系统单机可支 持6 4 2 5 6 个处理器 J 2 E E 领域的供应商提供了更为广泛的负载平衡策略 能消除系统 中的瓶颈 允许多台服务器集成部署 这种部署可达数千个处理器 实现可高度伸缩的 系统 满足未来商业应用的需要 5 稳定的可用性一个服务器端平台必须能全天候运转以满足公司客户 合作伙伴 的需要 因为I n t e r n e t 是全球化的 无处不在的 即使在夜间按计划停机也可能造成 严重损失 若是意外停机 那会有灾难性后果 J 2 E E 部署到可靠的操作环境中 支持长 期的可用性 一些J 2 E E 部署在W i n d o w s 环境中 客户也可选择健壮性能更好的操作系 统 如S u nS o l a r i s I B M0 S 3 9 0 1 5 3M o d e l V i e w O o n t r o l I e r M V O 编程框架 M V C M o d e l V i e w C o n t r o ll e r 设计模式 即模型一视图一控制器模式 是设计模式中 很重要的一种 M V C 设计模式明确地将数据的显示和数据的业务处理分开 定义了模型 M o d e l 视图V i e w 控制器C o n t r o l l e r 相互间作用的机制 使各个模块的开发相对独立 因而系统可以很容易加入新的业务或新类型的用户界面 从而适应各种需求的变化 M V C 模式不仅实现了功能模块和显示模块的分离 同时它还提高了应用系统的可维护性 可 扩展性 可移植性和组件的可复用性 M V C 设计模式特别适合开发交互式的W e b 应用 在M V C 模型中 一个应用程序分成三个独立的组成部分 1 模型即程序将要实现的业务逻辑 是整个M V C 模型的核心 采用面向对象的方 法 将应用领域中的对象抽象为应用程序对象 包含完成任务所需要的所有行为 数据 以及对象的状态等 2 视图是模型在屏幕上的表现形式 负责用户界面的生成 它代表了管理模型所 含有的数据的一个视觉上的呈现 一个模型可以有一个以上的视图的情况 3 控制定义了用户界面对用户输入的响应方式 负责模型与视图之间的协调工 作 它提供了一些方法去处理当模型的状态发生了变化时的情况 M V C 设计模式构建的W e b 应用框架如图1 3 所示 图1 3M v C 模式构筑的J 2 E E 平台图 F i g 1 3 M V Cm o d e lt ob u i l dt h eJ 2 E Ep l a t f o r mm a p 设备维修管理系统设计与实现 J 2 E E 技术结合M V C 设计模式在构建企业级W e b 应用的实现中 J S P 对应于视图 因 为整个应用系统主要通过J S P 来与外界进行交互 S e r v l e t 对应于控制类 作为J S P 与 E J B 之间的中间枢纽 E J B 和J a v a g e a n 对应于模块 主要进行数据业务的处理 大连理工大学硕士学位论文 2 设备管理系统的模型 本章将根据国内外设备维修领域的现状 结合企业的现状 提出本论文所要研究的 对象 设备维修管理模型 并对模型中涉及的相关概念及相关算法进行阐述 2 1设备维修管理模型 2 1 1 维修管理的现状 现阶段设备维修管理有原来的人工管理已经发展到现在的基于计算机自动管理的 主动的多种模式相结合的现在新型的设备维修管理 其中的技术含量不断提高 计算机 在维修工程中的应用日益突出 对软件表现的智能化水准要求越来越高 同时在市场经 济下企业主要是以经济效益为中心开展设备管理工作 把效益观念贯彻到设备管理的各 个环节 因此设备维修管理的目的 使用最小综合费用达到对设备可靠性的预期要求 为目标 保证设备安全 可靠 经济的运作 2 1 2 设备维修模型的建立 本论文所研究设备维修管理模型是以最小综合费用为目标 结合设备可靠度分析和 维修费用分析等因素来确定设备维修管理的最佳维修模式1 14 1 基本原理如图2 1 所示 费用 图2 1 综合费用曲线图 F i g 2 1C o m p r e h e n s i v ec o s tc u r v e 建立此模型的关键是要完成以下几个步骤 第一步 把设备故障造成的生产经济损失 维修费用定量化 形成相应的设备知识 设备维修费用的量化是建立在企业已有的设备知识的基础之上的 主要需要以下几方面 的资料 1 划分设备部位 以便于粗线条的 大粒度的对大型设备进行管理 设备维修管理系统设计与实现 2 定义设备特性 定义设备的部位编号 数量 更换周期 使用时间 维修周期等 3 定义设备的维修类别以及其维修费用 这一部分的资料可以根据已有的设备台帐知识获得 第二步 确定可靠率的主要影响因素 将其定量化 确定设备可靠率的计算公式 第三步 确定计算综合费用的经验公式 主动预测 和理论公式 并采用贝叶斯网 络推理模型来分析设备维修费用的代价值 确定最小综合维修费用值 在本章的以下几节中将针对这几个问题进行详细地分析 论述 2 2 设备可靠度量化的算法 2 2 1问题定义 可靠度定义i 可靠性是对产品投入使用时无故障工作能力的量度 根据国家标准 G B 3 1 8 7 可靠性基本名词术语及定义 规定 所谓可靠性是指产品在规定条件下和规 定时间内完成规定功能的能力 当用概率作为特征量表征可靠性时常称为可靠度 1 4 可靠度函数 设备的寿命因为受到多种不确定因素的制约 属于随机变量 须用概 率来描述 1 5 设备的寿命对于不可修复的设备来说 是指备件从投入生产到失效前的工 作时间 次数 对于可修复设备 是指两次相邻故障之间的工作时间 次数 也可称 为无故障工作时间 因此寿命通常为非负随机变量 记寿命为丁 规定时间为r 可靠 度R f 可以表示为 R 以夕 P O L O 2 1 根据可靠性理论的特点 设备服从指数分布 其可靠度如公式2 3 中所示 1 4 R e 埘 2 2 丁l 程B F 土生一 刀1 1 k 双B F n 2 T 2 彻 上L n 2 1 M T T R 2 3 2 4 2 5 2 6 大连理工大学硕士学位论文 彳 o o 面面M T 丽B F 2 7 加磁乙 平均无故障工作时间 h M T T R 平均故障修理时间 h T 1 实际运行时间 h z 1 故障停机次数 T 2 故障停机修理时间 h 托2 故障修理次数 力 故障率 修复率 彳 设备有效率 当设备划分为多个部位时 可将整个设各看成是多个部分的串联 其中任何一个单 元发生故障 都会导致设备故障 根据设备个单元故障的特征 其单元寿命也服从指数 分布 根据设备工作的总时间兀各单元故障数 故障率公式 2 5 和公式 2 3 可计算 出设备各单元的故障率和可靠度 那么整个设备的可靠度如公式 2 8 所示 B n 足 2 8 2 2 2 算法设计 1 算法输入某设备在维修项目中的维修内容中发生故障的日期刃硒 以 西 故障停机次数力 总故障修理次数n 2 和每次维修时间 玩 如 如 2 算法输出设备实际运行时间乃 连续无故障的平均时间M T B F 平均故障修理 时间脓故障率五 设备平均可靠度曰 芒 3 算法规则具体规则如下所示 规则一 由公式 2 4 可得到g T B F 菇 t j 西 嘭 规则二 由公式 2 6 可得到跚 规则三 由公式 2 5 可得到元 规则四 由公式 2 3 可得到R 芒 4 算法步骤 定义某一维修项目的维修记录集合A 该维修项目的维修记录集合B 故障停机次数变量N l 设备维修管理系统设计与实现 总故障修理次数变量N 2 设备实际运行时间T 1 t t 廿 t 加 每次维修时间刀 如 幼 乙 发生故障的日期刃 a 如 矗 从设备维修项目定义集合州励 励 赐 第一步 从设备维修项目定义表中查询出某一设备统一编号 肋和该设备项目编 号 D 存入集合州励 励 助 彤 第二步 从集合M 中查询肋放入集合A 若A 为N U L L 则返回 否则继续循环 第三步 计算仃 芒 第四步 计算出脚 第五步 计算出姗 第六步 计算出名 第七步 计算出R r 2 2 3 算法的计算实例 计算车间设备A 在2 0 0 5 年3 月1 5 日的可靠度詹 f 维修开始日期为2 0 0 3 5 1 设备A 的具体资料如表2 1 所示 其中y 为周期性预防维修 为故障维修 表2 1 设备A 的维修资料 T a b 2 1Ad e v i c em a i n t e n a n c ei n f o r m a t i o n 2 0 0 3 0 9 0 7 2 0 0 4 0 5 1O 2 0 0 5 0 1 1 8 让 懿一 一 一 一 一 一 一 一 一 5 m 3 D J 2 m 5 J 5 m 田 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 孓 孓每 阻二厶乳每艮吐 b m m 0 0以彤勘 州 也一一一一 一一一一 5 6 7 8 9 m 屹 人造拜I 人学硕十学何沦文 计算集合T 1 2 4 3 2 4 7 脚F T 2 4 3 2 4 7 2 4 5 天 t M T T R 上L 一 3 7 1 小时 1 5 A 土 0 0 0 4 1 2 4 5 所以当前时间该设备的可靠度为 t 5 7 灭 R 5 7 e2 4 5 7 9 2 一二x 5 7 2 2 4 算法的运行结果描述 运行结果如表2 2 所示 表2 2 可靠度算法的运行结果 T a b 2 2R e l i a b i l i t yo ft h ea l g o r i t h mr e s u l t s 2 2 5 算法的复杂性分析 算法中对于M T B F 必须先求出柚邻故障f 1 期的时问差 若有1 7 个故障日期就需要 进行n 1 次运算 其计算时l 日J 为O n 一1 2 3 贝叶斯网络维修模式推理模型的算法 在2 2 节论述中确定了改备可齐皮值的汁算方 法 在这一节中将使用贝叶斯网络 D B ND i a g n o s eB a y e s i a nN e t w o r k 的概率推理模型来解决没备的维修模式分折J U 题 并应用决策理论给出了一个维修模J 快速的确定维修方案的优化算法 2 3 1 D B N 推理模型简介 用贝叶斯网络对设各的维修模式问题进行建模是用输入节点柬表示观测到的设冬 f 内初始状念值 用输出j 了点表示选抒刁i 的u 丁靠度和不同的维修模式所需要的代价 这 种方式是设备故障维修领域与放障维修譬家常川f r j 诊断思维的一种直接反映 容易接 受 因为维修模式确定的过程一般是通过多项指标综合的过程i 1 6 l 殳螽维修管理系统设计与实现 贝叶斯网络是一种基于概率推理的网络结构的有向图解描述 适用于表达和分析不 确定性和基于概率事物 应用于有条件地依赖多种控制变量的决策1 1 7 1 在解决许多实际 问题中 它可从不完全 不精确或不确定的知识或信息中作出推理 而贝叶斯公式则是 这个概率网络的基础 1 8 J 贝叶斯公式如公式 2 9 所示 1 9 1 地胁 幽 i L 2 z 2 9 yP AB j P B 筒 一个贝叶斯网络是一个具有概率分前i 的有向弧段 D i r e c t e dA c y c l i cG r a p hD A G 它是由节点和有向弧段组成的 常点代表随机变量 弧段代表节点之f B j 的凶果关系或概 率关系 而弧段足有向的 不构成回路I 测 节点变量可以是任何问题的抽象 如测试值 观测现象 意见征询等 通常认为有向边表达了一种因果关系 因此贝叶斯网络也叫做 因果网 2 1 1 有向图中的条件独立性假设是概率推理的基础 2 2 1 例如 假设结点E 直接 影响到结点H 即E 叶H 则建立结点E 到结点H 的有向弧 E H 权值 即连接强度 用 条件概率P H E 来表示 如图2 2 所示 图2 2 两个结点的贝叶斯网络模型示意图 F i g 2 2 T h et w on o d e so ft h eB a y e s i a nn e t w o r