機械產(chǎn)品失效分析與質(zhì)量管理

李翔

摘要：建立故障分析數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對快速、準確地分析機械產(chǎn)品故障具有重要意義。在收集和整理國內(nèi)外典型故障案例的基礎上，設計開發(fā)了基于客戶/服務器模式的故障分析案例管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅提供了故障案例的全文檢索功能，而且便于工程技術(shù)人員快速全面檢索相關故障案例，并提供故障信息的統(tǒng)計分析功能，便于質(zhì)量管理人員和工程技術(shù)人員及時掌握產(chǎn)品的故障規(guī)律和質(zhì)量情況；并對該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能以及技術(shù)特點進行了闡述。

1、設計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系分為三個層次：表現(xiàn)層，應用層和數(shù)據(jù)層。表現(xiàn)層是用戶看到的客戶端應用程序，用戶進行案例檢索和故障信息統(tǒng)計分析的功能。應用層是運行在服務器端的服務程序，它將系統(tǒng)和用戶有機地連接在一起，用戶在表示層中提出請求，應用層執(zhí)行驗證操作。該后反饋信息被提供給用戶；數(shù)據(jù)層是指在服務器端運行的SQLServer數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它存儲用戶信息、字典數(shù)據(jù)庫、失敗分析案例的全文以及部門或部門的故障信息中。系統(tǒng)有效隔離了這3層，保證了數(shù)據(jù)的安全性和有效性，并且允許不同部門的用戶同時訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)層由4個數(shù)據(jù)庫組成：用戶信息庫，字典庫，故障信息庫，案例全文庫。用戶信息庫用于存儲系統(tǒng)的用戶信息；字典庫主要是對故障信息的輸入進行標準化和整合，便于故障信息的統(tǒng)計和檢索，并將故障信息關鍵字段的標準化知識存儲在字典庫中。例如，“故障模式”的標準化知識包括疲勞、腐蝕以及應力腐蝕等等。國內(nèi)外各種典型失效分析案例全文存儲在全文庫中，方便工程技術(shù)人員進行檢索。故障信息庫用于存儲本單位或部門的故障信息，實現(xiàn)故障信息的分析統(tǒng)計，方便質(zhì)量管理部門和工程技術(shù)人員及時了解產(chǎn)品的質(zhì)量。

2、設計系統(tǒng)功能

故障分析案例管理系統(tǒng)主要由用戶管理模塊，案例管理模塊，故障信息分析模塊和案例檢索模塊4個功能模塊組成。

用戶管理模塊主要實現(xiàn)系統(tǒng)用戶的管理，包括添加用戶、刪除用戶、更新用戶信息和用戶權(quán)限管理。系統(tǒng)用戶分為3類：管理員、高級用戶和普通用戶。不同類型的用戶擁有不同的權(quán)限。管理員具有用戶管理、案件管理、失敗信息統(tǒng)計分析、案件全文檢索等全部功能。高級用戶具有諸如故障信息分析和案例全文檢索等統(tǒng)計信息。普通用戶只有案件全文檢索的權(quán)利。

案例管理模塊主要實現(xiàn)對字典庫、失效案例全文庫和故障信息庫的維護和管理，包括添加案例、刪除案例、更新故障信息和維護字典庫信息。

故障信息統(tǒng)計模塊主要實現(xiàn)對本單位或本部門故障信息的統(tǒng)計分析，可以以月、季度或者年為時間段按產(chǎn)品名稱、材料牌號、失效模式等關鍵詞對故障信息進行分析統(tǒng)計，以便質(zhì)量管理部門和工程技術(shù)人員及時掌握產(chǎn)品故障的規(guī)律。質(zhì)量條件提供數(shù)據(jù)支持。

案例檢索模塊是系統(tǒng)的主要功能之一。通過此功能，工程師可以快速全面地檢索相關故障案例的全文。為了提高系統(tǒng)的檢索效率，方便用戶檢索，本系統(tǒng)提供了2種檢索方式：快速檢索和高級檢索。在快速檢索中，用戶只需要輸入查詢信息。系統(tǒng)將自動匹配數(shù)據(jù)庫中的所有關鍵詞，并根據(jù)模糊查詢檢索無效案例。在高級檢索中，用戶可以選擇一個或兩個查詢條件（包括案例名稱、失效原因、失效模式、零件名稱以及材料牌號等等）。在“和”、“或”、“非”等組合后，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的模糊查詢方式檢索符合條件的失效案例。

3、系統(tǒng)軟件制作

本系統(tǒng)的客戶端和服務器程序采用VC++作為開發(fā)工具?？蛻舳撕蛻贸绦蚍掌鞒绦蛑g的數(shù)據(jù)傳輸基于TCPSocket。系統(tǒng)采用SQLServer2000作為后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用于存儲和管理本單位或部門的用戶信息，字典數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，故障案例全文和故障信息。VC++提供了多種數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，包括ODBC，DAO，OLEDB，ADO等。ADO技術(shù)具有很高的應用水平和最佳的可用性。因此，該系統(tǒng)采用ADO技術(shù)實現(xiàn)應用服務器程序?qū)笈_數(shù)據(jù)庫的訪問。

4、系統(tǒng)技術(shù)的主要特點

（1）實現(xiàn)技術(shù)和質(zhì)量管理職能的有效統(tǒng)一。該系統(tǒng)提供案件全文搜索功能。通過此功能，工程師可以快速全面地檢索相關故障案例的全文。另外，該系統(tǒng)還提供對故障信息進行統(tǒng)計分析的功能。通過這個功能，質(zhì)量管理人員和工程技術(shù)人員可以及時掌握產(chǎn)品失效的規(guī)律和質(zhì)量狀況。

（2）使用字典庫來標準化和規(guī)范故障信息。該系統(tǒng)收集了國內(nèi)外典型的故障分析案例。由于這些案例的來源不同，他們對關鍵知識的描述如故障模式和故障原因是不同的。為了便于檢索和分析的準確性和便利性，建立了字典庫，對失效模式，失效原因，材料品牌和部件名稱等關鍵知識進行標準化和規(guī)范化。

（3）系統(tǒng)穩(wěn)定運行數(shù)據(jù)安全易于操作。系統(tǒng)采用3層C/S架構(gòu)，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和數(shù)據(jù)的安全性提供了先決條件。在大量病例數(shù)據(jù)和大量用戶的情況下，系統(tǒng)可以穩(wěn)定運行。另外，在系統(tǒng)客戶端的開發(fā)過程中充分考慮了友好的界面和操作的方便性。

5、失效分析與科學技術(shù)之間的聯(lián)系

失效分析是推動科學技術(shù)發(fā)展，推動科學發(fā)展的重要動力，基礎學科與機械失效學相結(jié)合，形成不少邊緣學科，如建立鐵路車輛和車軸斷裂引起的“疲勞”問題。超過1000個“自由輪”的脆性斷裂事故使人們發(fā)現(xiàn)了脆性轉(zhuǎn)變溫度，超音速飛機的解體使人們知道“音障”。它促進了超音速動力學的發(fā)展；一位重要人物因皇家空軍的一次飛機失事而死亡，導致金屬氫脆理論的出現(xiàn)；電廠設備的崩潰導致了基本電爐和真空冶煉技術(shù)的發(fā)展，導彈高強度鋼的低應力脆性是的著名的邊緣學科——斷裂力學建立；不銹鋼斷裂失效導致應力腐蝕理論的建立；此外，摩擦學、腐蝕學、材料強度學、冶金學、表面科學以及電子斷裂科學等學科的建立和發(fā)展與機械產(chǎn)品的失效分析密切相關。

可以認為，機械失效學是70年代在其他學科基礎上形成和發(fā)展起來的一門新興應用學科，其發(fā)展對其他學科具有反饋的作用?？梢哉f，在現(xiàn)代材料科學和工程力學中研究了斷裂、腐蝕、磨損及其復合類型的失效模式和失效機理，為失效研究奠定了理論基礎?，F(xiàn)代儀器儀表和斷裂分析為失效研究奠定了技術(shù)基礎。量化統(tǒng)計學、模糊數(shù)學、可靠性工程和電子計算機科學的廣泛應用為失敗研究提供了新的途徑。上述三方面的融合使機械故障學習逐漸形成一個相對獨立和非?；钴S的課題。

6、結(jié)語

本研究所建立的失效分析案例管理系統(tǒng)建立在廣泛收集國內(nèi)外典型失敗案例的基礎上。這些案例對于相關領域的技術(shù)人員來說是寶貴的財富。系統(tǒng)提供的故障信息統(tǒng)計分析功能和全文檢索功能，可以為質(zhì)量管理部門提供詳細，全面的故障信息統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，為及時掌握故障信息的質(zhì)量提供有力的數(shù)據(jù)支持。產(chǎn)品并做出正確的質(zhì)量決定。此外，它還可以為相關領域的技術(shù)人員提供參考和參考。快速準確地分析機械產(chǎn)品的失效模式，客觀公正地判斷失效原因，科學有效地提出防范和改進措施，防止類似事故再次發(fā)生，具有重要的意義。