失效分析案例管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

蘭 晶，張 兵

(1.中信二十一世紀(jì)科技有限公司，北京 100016;2.北京航空材料研究院中航工業(yè)失效分析中心，北京 100095）

0 引言

失效分析是判斷產(chǎn)品的失效模式，查找產(chǎn)品失效機(jī)理和原因，提出預(yù)防再失效的對(duì)策的技術(shù)活動(dòng)和管理活動(dòng)［1-2］。失效案例是失效分析及相關(guān)領(lǐng)域的寶貴財(cái)富，蘊(yùn)含著失效分析專家豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，它可以幫助技術(shù)人員在進(jìn)行失效分析時(shí)展開類比推理而準(zhǔn)確找到失效的原因，還可以讓設(shè)計(jì)和維護(hù)人員在從事相關(guān)工作時(shí)得到警示和借鑒。更為重要的是，質(zhì)量管理部門可以通過這些故障信息及時(shí)掌握產(chǎn)品的質(zhì)量狀況，做出正確決策。因此，失效案例的收集整理、大型故障案例庫(kù)的建設(shè)，特別是故障信息的統(tǒng)計(jì)分析以及根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果得到產(chǎn)品故障發(fā)生的規(guī)律、造成產(chǎn)品故障發(fā)生的深層次原因等就顯得尤為重要［3］;但長(zhǎng)期以來(lái)，失效案例的收集和有效利用在技術(shù)和管理上一直是一個(gè)難題。產(chǎn)品品種多樣，生產(chǎn)和研制單位分散，失效問題復(fù)雜，所涉及的專業(yè)面廣。采用人工方法對(duì)失效案例進(jìn)行整理和歸類，工作任務(wù)繁重、效率低下，而且查詢和利用困難。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，為失效案例的收集、整理和充分利用提供了新的途徑［4-7］。建立失效案例庫(kù)，可以把大量散落在各處的失效案例收集起來(lái)統(tǒng)一管理，有利于資源的充分利用，同時(shí)也可更好地對(duì)失效分析知識(shí)進(jìn)行繼承和管理。本研究系統(tǒng)收集整理大量典型的失效案例，設(shè)計(jì)和開發(fā)一種基于客戶端服務(wù)器(C/S)模式的失效分析案例管理系統(tǒng)，為質(zhì)量管理人員和工程技術(shù)人員及時(shí)掌握產(chǎn)品的失效規(guī)律和質(zhì)量狀況提供參考。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)分為3層:表現(xiàn)層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層。其中表現(xiàn)層為用戶所見的客戶端應(yīng)用程序，用戶通過其進(jìn)行案例檢索和故障信息統(tǒng)計(jì)分析等功能;應(yīng)用層為服務(wù)器端運(yùn)行的服務(wù)程序，其有機(jī)地將系統(tǒng)和用戶動(dòng)態(tài)地聯(lián)系在一起，用戶在表現(xiàn)層提出請(qǐng)求，應(yīng)用層進(jìn)行驗(yàn)證運(yùn)行，然后反饋信息給用戶;數(shù)據(jù)層指的是在服務(wù)器端運(yùn)行的SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，其存放的是用戶信息、字典庫(kù)數(shù)據(jù)、失效分析案例全文以及本單位或本部門的故障信息。系統(tǒng)有效地將這3層隔離開來(lái)，可以保證數(shù)據(jù)的安全性和有效性，并且讓不同部門的用戶都可以同時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Schematic illustration of the system structure

系統(tǒng)數(shù)據(jù)層由4個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)組成:用戶信息庫(kù)、字典庫(kù)、故障信息庫(kù)、案例全文庫(kù)。用戶信息庫(kù)用于存儲(chǔ)系統(tǒng)用戶信息;字典庫(kù)主要是為了實(shí)現(xiàn)故障信息輸入的標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化，便于故障信息的統(tǒng)計(jì)和檢索，字典庫(kù)中存儲(chǔ)故障信息各關(guān)鍵字段的標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)，比如，“故障模式”的標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)包括疲勞、腐蝕、應(yīng)力腐蝕等;案例全文庫(kù)中存儲(chǔ)國(guó)內(nèi)外各種典型失效分析案例全文，便于工程技術(shù)人員進(jìn)行檢索;故障信息庫(kù)用于存儲(chǔ)本單位或本部門所發(fā)生的故障信息，實(shí)現(xiàn)故障信息的分析和統(tǒng)計(jì)，便于質(zhì)量管理部門和工程技術(shù)人員及時(shí)了解產(chǎn)品的質(zhì)量狀況。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

失效分析案例管理系統(tǒng)主要由4大功能模塊組成:用戶管理模塊、案例管理模塊、故障信息統(tǒng)計(jì)分析模塊以及案例檢索模塊(圖2)。

用戶管理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)用戶的管理，包括添加用戶、刪除用戶、用戶信息更新以及用戶權(quán)限管理。系統(tǒng)用戶分為3類:管理員、高級(jí)用戶和普通用戶，各類用戶擁有不同的權(quán)限。管理員擁有包含用戶管理、案例管理、故障信息統(tǒng)計(jì)分析以及案例全文檢索在內(nèi)的所有功能。高級(jí)用戶擁有故障信息統(tǒng)計(jì)分析和案例全文檢索等權(quán)限。普通用戶只有案例全文檢索權(quán)限。

案例管理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)字典庫(kù)、失效案例全文庫(kù)以及失效故障信息庫(kù)的維護(hù)與管理，包括添加案例、刪除案例、故障信息更新、以及字典庫(kù)信息維護(hù)等功能。

故障信息統(tǒng)計(jì)模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)本單位或本部門故障信息的統(tǒng)計(jì)分析，可以以月、季度或者年為時(shí)間段按產(chǎn)品名稱、材料牌號(hào)、失效模式等關(guān)鍵詞對(duì)故障信息進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，為質(zhì)量管理部門和工程技術(shù)人員及時(shí)掌握產(chǎn)品失效規(guī)律和質(zhì)量狀況提供數(shù)據(jù)支持。

案例檢索模塊是系統(tǒng)的主要功能之一，通過該功能，工程技術(shù)人員可以快速、全面地檢索到相關(guān)失效案例全文。為了提高系統(tǒng)的檢索效率，方便用戶檢索，系統(tǒng)提供了2種檢索方式:快速檢索和高級(jí)檢索?？焖贆z索時(shí)，用戶只需輸入一個(gè)查詢信息，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)和數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有關(guān)鍵詞字段進(jìn)行匹配，按模糊查詢的方式檢索出符合條件的失效案例;高級(jí)檢索時(shí)，用戶可以選擇一種或兩種查詢條件(包括案例名稱、失效原因、失效模式、零件名稱、材料牌號(hào)等)，按“與”、“或”、“非”的方式進(jìn)行組合后，按模糊查詢的方式在數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索出符合條件的失效案例。

3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)的客戶端和服務(wù)器程序均采用VC++作為開發(fā)工具。客戶端程序和應(yīng)用服務(wù)器程序之間通過基于TCP(面向連接)的Socket進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本系統(tǒng)以SQL Server 2000作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)和管理用戶信息、字典庫(kù)數(shù)據(jù)、失效案例全文以及本單位或本部門故障信息。VC++提供了多種數(shù)據(jù)庫(kù)訪問技術(shù)，包括ODBC、DAO、OLE DB、ADO 等［6］，其中 ADO 技術(shù)應(yīng)用層次高，易用性最好，因此本系統(tǒng)采用ADO技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器程序?qū)笈_(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問。

圖2 系統(tǒng)功能模塊示意圖Fig.2 Illustration of the functions of the management system

4 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

1)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)、質(zhì)量管理功能的有效統(tǒng)一。

系統(tǒng)提供了案例全文檢索功能，通過該功能，工程技術(shù)人員可以快速、全面地檢索到相關(guān)失效案例全文。此外，系統(tǒng)還提供了故障信息統(tǒng)計(jì)分析功能，通過該功能，質(zhì)量管理人員和工程技術(shù)人員可以及時(shí)掌握產(chǎn)品失效規(guī)律和質(zhì)量狀況。

2)利用字典庫(kù)對(duì)故障信息進(jìn)行統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化。

系統(tǒng)收集了國(guó)內(nèi)外各種典型的失效分析案例。由于這些案例來(lái)源不同，它們對(duì)失效模式、失效原因等關(guān)鍵知識(shí)的描述各不相同。為便于檢索和分析的準(zhǔn)確性和方便性，系統(tǒng)建立了字典庫(kù)來(lái)對(duì)故障信息中的失效模式、失效原因、材料牌號(hào)、零件名稱等關(guān)鍵知識(shí)進(jìn)行統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化。

3)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)安全、操作方便。

系統(tǒng)采用3層C/S架構(gòu)，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行及數(shù)據(jù)安全提供了前提條件，系統(tǒng)可以在大量案例數(shù)據(jù)及大量用戶同時(shí)訪問的情況下穩(wěn)定運(yùn)行。此外，系統(tǒng)客戶端開發(fā)過程中充分考慮了界面的友好性和操作的方便性。

5 結(jié)束語(yǔ)

本研究所建立的失效分析案例管理系統(tǒng)是在廣泛收集國(guó)內(nèi)外大量典型失效案例的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，這些案例對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說是一筆寶貴的財(cái)富。系統(tǒng)提供的故障信息統(tǒng)計(jì)分析功能和案例全文檢索功能，可以為質(zhì)量管理部門提供詳盡、全面的故障信息統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，為及時(shí)掌握產(chǎn)品質(zhì)量狀況、做出正確質(zhì)量決策提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持。并且，可為相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員提供參考和借鑒，對(duì)快速準(zhǔn)確地分析機(jī)械產(chǎn)品的失效模式，客觀公正地判斷失效原因，科學(xué)有效提出預(yù)防與改進(jìn)措施，防止同類事故的再次發(fā)生也有著重要的意義。

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