基于管理信息化的電力設(shè)備檢修系統(tǒng)模型設(shè)計

余婭婷　呂宏　謝鵬輝

摘? 要： 隨著電力行業(yè)在設(shè)備體量和設(shè)備復(fù)雜性等方面的快速發(fā)展，電力設(shè)備的檢修困難程度也與日俱增。由于我國國家電網(wǎng)的覆蓋面積廣、服務(wù)對象多，使電力設(shè)備始終保持良好工作狀態(tài)是民生的基本保障。本文通過分析電力行業(yè)電力設(shè)備的檢修現(xiàn)狀，依據(jù)信息化管理的方法優(yōu)化現(xiàn)有電力設(shè)備的檢修效率和效益;主要從檢修系統(tǒng)功能運作方面對系統(tǒng)模型進行設(shè)計，通過邏輯結(jié)構(gòu)圖表述適用于電力行業(yè)檢修的管理信息系統(tǒng)。本電力設(shè)備檢修系統(tǒng)將傳統(tǒng)的人工線下排查故障轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒒芾?，將設(shè)備的運行狀態(tài)從人為評定等級轉(zhuǎn)換為實際監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過管理信息系統(tǒng)對電力設(shè)備的檢修人員、資產(chǎn)管理、輪轉(zhuǎn)調(diào)度等環(huán)節(jié)實施實時監(jiān)控，解決了線下監(jiān)督設(shè)備運作情況的響應(yīng)速度慢、故障解決不及時等問題。

關(guān)鍵詞： 電力設(shè)備檢修;管理信息系統(tǒng);模型設(shè)計

中圖分類號： TP391.41? ? 文獻標識碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.07.021

【Abstract】： With the rapid development of electric power industry in terms of equipment size and equipment complexity， the difficulty of power equipment maintenance is increasing day by day. As China's state grid covers a wide area and serves a large number of customers， keeping power equipment in good working condition is the basic guarantee for people's livelihood. This paper analyzes the maintenance status of power equipment in the power industry and optimizes the maintenance efficiency and benefits of existing power equipment based on the information management method. The system model is designed mainly from the functional operation of the maintenance system， and the management information system applicable to the maintenance of the power industry is expressed by the logical structure diagram. The power equipment maintenance system to transform the traditional artificial offline some troubleshooting for information management and the running status of equipment from human ratings into actual monitoring data， and through the management information system for power equipment maintenance personnel， asset management， rotation scheduling implement real-time monitoring， monitor equipment operation solved offline slow response， failure to solve problems in a timely manner.

【Key words】： Power equipment maintenance; Management information system; Model design

0? 引言

互聯(lián)網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展對全國的各行各業(yè)都產(chǎn)生了巨大的影響，許多產(chǎn)業(yè)都開始向信息化制造和管理轉(zhuǎn)型。電力行業(yè)作為我國基建產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵一環(huán)，其生產(chǎn)和制造能力需要即時響應(yīng)市場需求，企業(yè)向信息化的轉(zhuǎn)型是必然之勢。電力安全生產(chǎn)模式能夠很好地契合當前電力行業(yè)的生產(chǎn)需求，是深化國家電網(wǎng)體制建設(shè)的重要載體。經(jīng)過各大電網(wǎng)公司的長期探索，設(shè)計一種應(yīng)用于電力設(shè)備檢修的系統(tǒng)十分必要，這可以為電力企業(yè)節(jié)省高額的維修和管理成本。許多企業(yè)都結(jié)合自身的生產(chǎn)需求及戰(zhàn)略調(diào)整設(shè)計適合的管理信息系統(tǒng)，電力企業(yè)的設(shè)備檢修由于檢修成本巨大、對企業(yè)正常運作影響強烈等鮮明特點，管理信息系統(tǒng)的模塊設(shè)計需要更加的全面、數(shù)據(jù)的交流和反饋需要極強的即時性。本文通過對電力設(shè)備的檢修現(xiàn)狀進行分析，對需要優(yōu)化的部分進行模塊定義和歸類。

1? 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟水平的發(fā)展和人類社會的進步，人們對電力使用質(zhì)量的要求也越來越高。經(jīng)研究文獻發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)外電力行業(yè)的研究主要集中于設(shè)備管理和檢修計劃管理方面。

（1）設(shè)備管理：設(shè)備管理是以設(shè)備為研究對象，追求設(shè)備綜合效率，應(yīng)用一系列理論、方法，通過一系列技術(shù)、經(jīng)濟、組織措施，對設(shè)備的物質(zhì)運動和價值運動進行全過程的科學(xué)型管理。設(shè)備管理是企業(yè)內(nèi)部管理的重點、是企業(yè)生產(chǎn)的保證、是企業(yè)提高效益的基礎(chǔ)。何瀟在《電廠設(shè)備檢修管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)》一文中對設(shè)備管理的研究進行了一系列描述：設(shè)備管理系統(tǒng)發(fā)展至今，主要有兩類用于提高設(shè)備管理效率的規(guī)范：RCM（以可靠性為中心的維修）和TPM（全員生產(chǎn)維修），但兩者又有所不同。其中，RCM是以設(shè)備穩(wěn)定性為基礎(chǔ)的，而TPM是為了在最大程度上提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，即設(shè)備生產(chǎn)效率和周期的綜合。但是，設(shè)備管理在我國的發(fā)展時間較短，盡管其發(fā)展方向較為明確，設(shè)備管理應(yīng)用仍然較少。盡管如此，仍然不能否定我國發(fā)展設(shè)備管理的腳步。

（2）檢修計劃管理：定期檢修電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備可以維護設(shè)備性能、降低設(shè)備故障發(fā)生頻率以及延長電力設(shè)備的使用壽命，最終達到提高供電質(zhì)量的目標。在一些發(fā)達國家，由于停電對客戶的影響較小，所以電力檢修優(yōu)化的目標主要是減少檢修過程中的人力成本。對于還處在發(fā)展中的中國電網(wǎng)而言，其優(yōu)化目標則側(cè)重于運行方式的調(diào)整，以及避免重復(fù)停電的電力設(shè)備集中檢修[1～2]。

2? 電力設(shè)備檢修現(xiàn)狀描述

電力設(shè)備的狀態(tài)檢修，主要是根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測和具體的判斷技術(shù)所提供的電力設(shè)備的狀態(tài)信息而進行的。電力設(shè)備的檢修主要可以分為問題檢修、計劃檢修與狀態(tài)檢修三個重要的階段，在目前基本上能夠?qū)崿F(xiàn)電子計算機技術(shù)的實時檢測狀態(tài)，但由于現(xiàn)今我國電力設(shè)備的檢測技術(shù)依然處于發(fā)展中的狀態(tài)，與國外檢測技術(shù)仍存在著一定的差距，這就需要我國在電力設(shè)備檢測之中盡可能提高檢修技術(shù)，促使高效新型的電力檢修技能進一步的提高。目前電力設(shè)備狀態(tài)檢修的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）設(shè)備檢修的體系無法適應(yīng)多變的日常工作。在設(shè)備狀態(tài)的檢修模式從計劃檢修模式向狀態(tài)檢修模式逐漸轉(zhuǎn)變的過程中，各個省、市的電力部門所需的準備部分工作都稍顯倉促，只是依照有關(guān)規(guī)定來進行日常作業(yè)，所以設(shè)備狀態(tài)的檢修體系仍處于發(fā)展建設(shè)階段。

（2）技術(shù)設(shè)備方面的落后。從當下的技術(shù)層面來看，我國電力設(shè)備的狀態(tài)檢修在各個部門的落實也同樣存在著一些問題。在設(shè)備狀態(tài)的檢修過程中的監(jiān)測、判斷與設(shè)備維修工作等多個方面的技術(shù)依舊不夠完善，并且配套的維修設(shè)備水平也無法保障。

（3）狀態(tài)檢修的管理方面也存在著許多不穩(wěn)定的因素。電力設(shè)備的狀態(tài)檢修的日常管理工作大部分集中于人員管理和設(shè)備管理這兩個方面，然而現(xiàn)階段這兩方面都存在著問題。在人員管理方面，部分檢修負責(zé)人員缺乏必需的專業(yè)素質(zhì)，這就導(dǎo)致了工過程中可能出現(xiàn)的一些紕漏或者處理方式不當。其次便是在設(shè)備管理方面還缺乏一定的重視[3～4]。

3? 管理信息系統(tǒng)模型

3.1? 系統(tǒng)規(guī)劃

由于電力行業(yè)的特殊性，電力公司的工作對實效性的要求較高，然而“實效性”又取決于設(shè)備狀態(tài)是否良好、性能狀態(tài)是否最佳[5]。若電力公司的電力設(shè)備狀態(tài)管理還是人為記錄、口頭傳遞以及紙張記錄，這些方法不僅不利于管理，在需要查詢記錄時還不便于查詢，需要翻越大量資料，費時費力。因此，在這個信息化普及的時代，研究一套更加高效、穩(wěn)定且用戶界面友好的管理信息系統(tǒng)用于管理維護電力設(shè)備是很有必要的。

針對電力行業(yè)目前在設(shè)備檢修方面存在的主要問題，本文主要有以下幾個建設(shè)目標：

（1）實現(xiàn)監(jiān)察和檢驗信息實時共享

電力設(shè)備安全監(jiān)管是與檢驗業(yè)務(wù)息息相關(guān)。電力設(shè)備檢修系統(tǒng)采用了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，也就說檢驗系統(tǒng)、監(jiān)察系統(tǒng)等都對接到同一個數(shù)據(jù)庫上。同一數(shù)據(jù)庫可以為不同業(yè)務(wù)模塊提供信息支持，大大提高了數(shù)據(jù)應(yīng)用交叉性和關(guān)聯(lián)性?？梢詾楸O(jiān)察、檢驗、使用信息等提供綜合數(shù)據(jù)庫平臺支持。要逐步完成網(wǎng)絡(luò)審批、許可、檢驗等操作流程，為檢驗現(xiàn)場提供報告支持，根據(jù)電力設(shè)備檢修數(shù)據(jù)庫做好故障分析和排查。

（2）實現(xiàn)業(yè)務(wù)操作程序規(guī)范

電力設(shè)備監(jiān)管需要明確的部門分工和職責(zé)，理順工作關(guān)系，要求各部門、各崗位人員協(xié)同參與和密切配合，有效提高監(jiān)管的規(guī)范化和標準化水平。建立業(yè)務(wù)操作流程后，可以對各業(yè)務(wù)流程和節(jié)點進行時限控制，以達到簡化流程效率的目的。另外，業(yè)務(wù)處理時限是考核設(shè)備檢修工作的重要手段，可以有效提高資源的投入-產(chǎn)出比，節(jié)省電力生產(chǎn)資源，提高電力企業(yè)的綜合運營效益。

（3）實現(xiàn)設(shè)備實時監(jiān)測功能

電力設(shè)備事故通常是因為零配件故障或者損耗過度引起的。如果能夠?qū)υO(shè)備零配件的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測，則可以有效提高設(shè)備預(yù)警水平。還可以采取緊急措施監(jiān)測電力設(shè)備，避免重大交通事故發(fā)生。一旦發(fā)生事故，則可以立即啟動應(yīng)急預(yù)案介入，并在最大程度上減少故障損失。

（4）實現(xiàn)人員角色權(quán)限監(jiān)管

電力設(shè)備檢修信息的系統(tǒng)權(quán)限要根據(jù)部門、崗位以及工作分工來確定。信息系統(tǒng)功能可以采取模塊化設(shè)計，根據(jù)用戶的實際需要靈活調(diào)整，以滿足不同部門、崗位人員權(quán)限需要。所有系統(tǒng)用戶都要經(jīng)過系統(tǒng)身份認證，以加強系統(tǒng)安全管理。人員角色權(quán)限管理可以規(guī)范系統(tǒng)的操作行為，追溯歷史信息，提高監(jiān)管水平。

（5）實現(xiàn)全生命周期管理

電力設(shè)備采購、使用、檢修、更新、升級、折舊等，都要嚴格按照管理制度執(zhí)行。每臺電力設(shè)備都要建立專門的信息檔案，記錄設(shè)備歷史運行和維修情況，為開展故障排查、安全評估、風(fēng)險分析等提供信息依據(jù)。通過建立電力設(shè)備安全生命周期管理制度，進一步強化安全管理職責(zé)。

本文在研讀大量文獻之后，從電力系統(tǒng)的操作層面，將整個系統(tǒng)的操作人員劃分為三個類別，即檢修管理員、系統(tǒng)管理員和檢修專員，具體劃分如圖1所示。

3.2? 系統(tǒng)分析

在系統(tǒng)分析階段，最基本的工作任務(wù)就是系統(tǒng)開發(fā)者和用戶進行充分的溝通，了解用戶實際需求，最終形成系統(tǒng)說明書和新系統(tǒng)的邏輯方案，用于后期的系統(tǒng)設(shè)計以及驗證實施階段。

（1）需求分析

本系統(tǒng)主要從設(shè)備類別管理、設(shè)備檢修管理、設(shè)備故障處理、統(tǒng)計報表、系統(tǒng)管理五個功能模塊對系統(tǒng)的功能需求進行分析。

設(shè)備類別管理：該模塊是檢修管理員使用的模塊，其主要需達到的功能有設(shè)備類別的增加、刪除、修改、復(fù)制、導(dǎo)出。

設(shè)備檢修管理：設(shè)備檢修管理是檢修管理員和檢修專員共同使用的模塊，其主要包括檢修項目管理、儲備庫管理和年度檢修計劃管理三大功能。其中檢修項目管理主要實現(xiàn)新建檢修項目、檢修項目查詢、操作監(jiān)測等功能;儲備庫管理主要實現(xiàn)儲備庫維護、儲備庫項目上報、檢修儲備庫查詢等功能;年度檢修計劃主要實現(xiàn)年度檢修計劃編制、年度計劃審核、年度計劃上報、年度計劃查詢等功能。

設(shè)備故障處理：該模塊是設(shè)備正常運行的必要條件，是設(shè)備管理的重要環(huán)節(jié)，其主要由檢修專員使用。設(shè)備故障處理模塊的主要功能有故障報警、故障處理、故障錄入、故障反饋以及年度檢修計劃查詢，其中故障處理功能又包含臨時維護和售后返修兩大子功能。

統(tǒng)計報表：統(tǒng)計報表模塊主要包括廠家維護統(tǒng)計、設(shè)備故障統(tǒng)計、設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計、維修費用匯總、設(shè)備檢修統(tǒng)計等五大功能，這五大功能都是由檢修管理員負責(zé)處理的。

系統(tǒng)管理：系統(tǒng)管理模塊是本系統(tǒng)的重要組成部分，此模塊主要包括數(shù)據(jù)管理和用戶管理兩大功能，其中數(shù)據(jù)管理又包含數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)，用戶管理又包含用戶信息維護和用戶權(quán)限管理，該模塊主要由系統(tǒng)管理員使用。

（2）可行性分析

系統(tǒng)的非功能需求分析主要包括經(jīng)濟可行性、技術(shù)可行性、管理可行性、用戶驗證和授權(quán)和系統(tǒng)日志等五個方面的需求分析[6]。

經(jīng)濟可行性：主要需要系統(tǒng)開發(fā)方硬件和軟件方面的支持，在硬件方面，系統(tǒng)開發(fā)方需要一臺開發(fā)服務(wù)器，以保證硬件的正常使用，在軟件方面，開發(fā)管理信息系統(tǒng)需要用到Visual Studio 2008、SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫等軟件。

技術(shù)可行性：本系統(tǒng)采用SQL數(shù)據(jù)庫平臺和JAVA開發(fā)語言進行開發(fā)，在開發(fā)技術(shù)上具有一系列特點，例如：優(yōu)秀的開發(fā)軟件、先進的客戶機/服務(wù)器開發(fā)解決方案、采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計等。因此，在技術(shù)方面優(yōu)秀的開發(fā)平臺和開發(fā)語言為整個系統(tǒng)提供了強有力的保證，加上優(yōu)秀的開發(fā)人員和完善的開發(fā)環(huán)境，為系統(tǒng)的順利開發(fā)提供了基本的技術(shù)保證。

管理可行性：本系統(tǒng)使用對象為電力行業(yè)的管理層人員和相關(guān)的設(shè)備維護檢修人員，系統(tǒng)主要采用界面簡潔、結(jié)構(gòu)清晰以及易于用戶操作的設(shè)計，這樣可增加系統(tǒng)使用人員順利使用系統(tǒng)的可行性。

（3）非功能性需求分析

用戶驗證和授權(quán)：用戶驗證和授權(quán)主要是為了保證系統(tǒng)的安全登錄以及用戶的合法性，本系統(tǒng)對用戶進行合法性驗證，只有通過驗證才能進入系統(tǒng)，并且用戶還需經(jīng)過系統(tǒng)管理員的相關(guān)授權(quán)才能具有操作相應(yīng)功能的權(quán)限。

系統(tǒng)日志：系統(tǒng)日志是記錄系統(tǒng)中硬件、軟件和系統(tǒng)問題的信息，同時還可以監(jiān)視系統(tǒng)中發(fā)生的事件，用戶可以通過它來檢查錯誤發(fā)生的原因，或者尋找受到攻擊時攻擊者留下的痕跡[7-10]。

3.3? 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計是根據(jù)系統(tǒng)說明書為新系統(tǒng)制定技術(shù)實現(xiàn)方案的過程，即提出系統(tǒng)的物理模型。本系統(tǒng)的設(shè)計過程包括系統(tǒng)概要設(shè)計和數(shù)據(jù)庫設(shè)計兩大 部分。

（1）系統(tǒng)概要設(shè)計

設(shè)計目標：通過對系統(tǒng)的需求分析，可以總結(jié)出電力設(shè)備檢修系統(tǒng)在投入使用后，應(yīng)該實現(xiàn)以下一系列要求：簡潔明了的頁面展示;簡要牢靠的信息儲存;精確明了的數(shù)據(jù)歸類;靈活高效的信息檢索;權(quán)限分層;易于維護和控制。

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計：通過對電力行業(yè)的檢修現(xiàn)狀的調(diào)研分析以及功能需求分析，開發(fā)出既適應(yīng)當今時代發(fā)展，又契合于當代電力行業(yè)的電力設(shè)備檢修管理信息系統(tǒng)?；谇拔牡南到y(tǒng)角色劃分圖以及功能需求分析，可以看出本系統(tǒng)共包含五個功能模塊，分別是設(shè)備類別管理、設(shè)備檢修管理、設(shè)備故障處理、統(tǒng)計報表、系統(tǒng)管理，系統(tǒng)的總體功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

通過檢修系統(tǒng)的詳細設(shè)計，將各功能模塊需? 要實現(xiàn)的詳細功能建成系統(tǒng)詳細功能結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

（2）數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫概要說明：數(shù)據(jù)庫概要設(shè)計階段的主要內(nèi)容是將系統(tǒng)需求分析階段的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立目標系統(tǒng)的邏輯模型。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的核心數(shù)據(jù)庫表有檢修項目信息表、年度專項檢修計劃信息表以及設(shè)備類別信息表，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表的設(shè)計結(jié)構(gòu)如表1、表2、表3所示。

數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計：在數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計中，E-R模型（實體-聯(lián)系模型）是描述現(xiàn)實世界的概念模型。E-R圖使用統(tǒng)一的圖形表示實體、屬性和聯(lián)系。圖例展示如下。

依據(jù)前文對本系統(tǒng)進行的需求分析和系統(tǒng)分析，在數(shù)據(jù)庫概要結(jié)構(gòu)階段設(shè)計出的電力設(shè)備檢修系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的實體主要有設(shè)備類別、檢修情況、電廠設(shè)備、檢修計劃，技改項目和技改計劃等六個實體，圖4至圖9為六個實體的E-R圖。

應(yīng)用管理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫方面的知識以及相關(guān)信息技術(shù)，建立一個便捷、高效的電力設(shè)備檢修系統(tǒng)，實現(xiàn)電力設(shè)備檢修的信息化、現(xiàn)代化，進而有助于促進電力行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展。

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