李翔

摘要：建立故障分析數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)快速、準(zhǔn)確地分析機(jī)械產(chǎn)品故障具有重要意義。在收集和整理國(guó)內(nèi)外典型故障案例的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于客戶/服務(wù)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(guān)故障案例，并提供故障信息的統(tǒng)計(jì)分析功能，便于質(zhì)量管理人員和工程技術(shù)人員及時(shí)掌握產(chǎn)品的故障規(guī)律和質(zhì)量情況；并對(duì)該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能以及技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了闡述。

1、設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系分為三個(gè)層次：表現(xiàn)層，應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層。表現(xiàn)層是用戶看到的客戶端應(yīng)用程序，用戶進(jìn)行案例檢索和故障信息統(tǒng)計(jì)分析的功能。應(yīng)用層是運(yùn)行在服務(wù)器端的服務(wù)程序，它將系統(tǒng)和用戶有機(jī)地連接在一起，用戶在表示層中提出請(qǐng)求，應(yīng)用層執(zhí)行驗(yàn)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(wù)器端運(yùn)行的SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，它存儲(chǔ)用戶信息、字典數(shù)據(jù)庫(kù)、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(shí)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。

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)的用戶信息；字典庫(kù)主要是對(duì)故障信息的輸入進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和整合，便于故障信息的統(tǒng)計(jì)和檢索，并將故障信息關(guān)鍵字段的標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)存儲(chǔ)在字典庫(kù)中。例如，“故障模式”的標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)包括疲勞、腐蝕以及應(yīng)力腐蝕等等。國(guó)內(nèi)外各種典型失效分析案例全文存儲(chǔ)在全文庫(kù)中，方便工程技術(shù)人員進(jìn)行檢索。故障信息庫(kù)用于存儲(chǔ)本單位或部門的故障信息，實(shí)現(xiàn)故障信息的分析統(tǒng)計(jì)，方便質(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。

2、設(shè)計(jì)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(gè)功能模塊組成。

用戶管理模塊主要實(shí)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(jí)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(jì)分析、案件全文檢索等全部功能。高級(jí)用戶具有諸如故障信息分析和案例全文檢索等統(tǒng)計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)字典庫(kù)、失效案例全文庫(kù)和故障信息庫(kù)的維護(hù)和管理，包括添加案例、刪除案例、更新故障信息和維護(hù)字典庫(kù)信息。

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)，以便質(zhì)量管理部門和工程技術(shù)人員及時(shí)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(guān)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(jí)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(dòng)匹配數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有關(guān)鍵詞，并根據(jù)模糊查詢檢索無效案例。在高級(jí)檢索中，用戶可以選擇一個(gè)或兩個(gè)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(hào)等等）。在“和”、“或”、“非”等組合后，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)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(wù)器程序采用VC++作為開發(fā)工具。客戶端和應(yīng)用程序服務(wù)器程序之間的數(shù)據(jù)傳輸基于TCPSocket。系統(tǒng)采用SQLServer2000作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)和管理本單位或部門的用戶信息，字典數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)訪問技術(shù)，包括ODBC，DAO，OLEDB，ADO等。ADO技術(shù)具有很高的應(yīng)用水平和最佳的可用性。因此，該系統(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。

4、系統(tǒng)技術(shù)的主要特點(diǎn)

（1）實(shí)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(guān)故障案例的全文。另外，該系統(tǒng)還提供對(duì)故障信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的功能。通過這個(gè)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)品失效的規(guī)律和質(zhì)量狀況。

（2）使用字典庫(kù)來標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范故障信息。該系統(tǒng)收集了國(guó)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(duì)關(guān)鍵知識(shí)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(zhǔn)確性和便利性，建立了字典庫(kù)，對(duì)失效模式，失效原因，材料品牌和部件名稱等關(guān)鍵知識(shí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。

（3）系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(xué)技術(shù)之間的聯(lián)系

失效分析是推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，基礎(chǔ)學(xué)科與機(jī)械失效學(xué)相結(jié)合，形成不少邊緣學(xué)科，如建立鐵路車輛和車軸斷裂引起的“疲勞”問題。超過1000個(gè)“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(jī)的解體使人們知道“音障”。它促進(jìn)了超音速動(dòng)力學(xué)的發(fā)展；一位重要人物因皇家空軍的一次飛機(jī)失事而死亡，導(dǎo)致金屬氫脆理論的出現(xiàn)；電廠設(shè)備的崩潰導(dǎo)致了基本電爐和真空冶煉技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)彈高強(qiáng)度鋼的低應(yīng)力脆性是的著名的邊緣學(xué)科——斷裂力學(xué)建立；不銹鋼斷裂失效導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕理論的建立；此外，摩擦學(xué)、腐蝕學(xué)、材料強(qiáng)度學(xué)、冶金學(xué)、表面科學(xué)以及電子斷裂科學(xué)等學(xué)科的建立和發(fā)展與機(jī)械產(chǎn)品的失效分析密切相關(guān)。

可以認(rèn)為，機(jī)械失效學(xué)是70年代在其他學(xué)科基礎(chǔ)上形成和發(fā)展起來的一門新興應(yīng)用學(xué)科，其發(fā)展對(duì)其他學(xué)科具有反饋的作用。可以說，在現(xiàn)代材料科學(xué)和工程力學(xué)中研究了斷裂、腐蝕、磨損及其復(fù)合類型的失效模式和失效機(jī)理，為失效研究奠定了理論基礎(chǔ)?，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(chǔ)。量化統(tǒng)計(jì)學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、可靠性工程和電子計(jì)算機(jī)科學(xué)的廣泛應(yīng)用為失敗研究提供了新的途徑。上述三方面的融合使機(jī)械故障學(xué)習(xí)逐漸形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立和非常活躍的課題。

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(guó)內(nèi)外典型失敗案例的基礎(chǔ)上。這些案例對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是寶貴的財(cái)富。系統(tǒng)提供的故障信息統(tǒng)計(jì)分析功能和全文檢索功能，可以為質(zhì)量管理部門提供詳細(xì)，全面的故障信息統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，為及時(shí)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(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員提供參考和參考。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)有效地提出防范和改進(jìn)措施，防止類似事故再次發(fā)生，具有重要的意義。