文/曹占啟 夏雪

在部隊基層級的設(shè)備管理工作中，經(jīng)常需要對設(shè)備故障做匯總、統(tǒng)計和分析，通過統(tǒng)計故障數(shù)據(jù)了解該型設(shè)備常見的故障類型、故障發(fā)生頻次，分析哪些故障對設(shè)備運行影響較為突出，以便于及時加以整治解決。設(shè)備發(fā)生故障后，操管人員也需要查清故障發(fā)生的原因、故障機(jī)理和故障維修措施等，以便于能夠迅速準(zhǔn)確的處理故障。

故障的統(tǒng)計和分析需要大量的數(shù)據(jù)作為支撐，傳統(tǒng)紙質(zhì)化和人工登記的故障管理模式不僅工作效率低下，而且存在查詢不便、匯總復(fù)雜、統(tǒng)計分析困難等諸多問題。設(shè)備故障管理系統(tǒng)是信息化技術(shù)與故障管理相結(jié)合的產(chǎn)物，通過應(yīng)用該系統(tǒng)，能夠為設(shè)備長時間穩(wěn)定運行提供數(shù)據(jù)支撐；在設(shè)備的日常巡檢、預(yù)防性維護(hù)管理工作中，能夠分析設(shè)備各部位的檢查周期頻次是否科學(xué)、維護(hù)措施是否有效合理；同時能夠幫助操管人員在設(shè)備發(fā)生故障時快速準(zhǔn)確進(jìn)行故障定位，正確分析故障機(jī)理，有效管理故障信息和再利用，對于提高操管人員故障診斷、維修能力，保障設(shè)備的良好技術(shù)狀態(tài)具有一定的促進(jìn)作用。

設(shè)備故障管理系統(tǒng)實現(xiàn)故障管理的電子化和信息化，能夠有效減輕設(shè)備管理人員的數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)，極大地提高設(shè)備管理效率和管理手段。本文介紹了設(shè)備故障管理系統(tǒng)的主要功能、總體框架和結(jié)構(gòu)組成，給出了軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)讀取優(yōu)化等一些關(guān)鍵問題的實現(xiàn)過程。

1 總體方案

1.1 功能需求

圖1：系統(tǒng)軟件總體框架

圖2：軟件界面實際效果圖

本系統(tǒng)的應(yīng)用對象主要是基層設(shè)備操管和維護(hù)保障人員，系統(tǒng)除了具備故障登記、統(tǒng)計、分析和管理等功能外，還應(yīng)該能夠在設(shè)備發(fā)生故障時為故障原因查詢、故障快速定位、故障機(jī)理分析和現(xiàn)場維修提供幫助信息。因此，在滿足基本維護(hù)登記和故障分析統(tǒng)計功能外，增加了設(shè)備培訓(xùn)、故障輔助診斷功能。設(shè)備故障管理系統(tǒng)的主要功能包括：

1.1.1 系統(tǒng)管理功能

系統(tǒng)管理功能用于實現(xiàn)用戶資料和使用權(quán)限管理功能。軟件用戶系統(tǒng)分為系統(tǒng)管理員和普通用戶，系統(tǒng)管理員為設(shè)備管理負(fù)責(zé)人，普通用戶一般為設(shè)備分管或維護(hù)保障人員，通過權(quán)限的劃分，實現(xiàn)訪問級別和資料安全的控制。另外系統(tǒng)要能夠通過加載新的故障數(shù)據(jù)庫和培訓(xùn)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)故障數(shù)據(jù)和設(shè)備培訓(xùn)數(shù)據(jù)的更新，以利于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。

1.1.2 設(shè)備培訓(xùn)功能

圖3：系統(tǒng)軟件界面加載流程

設(shè)備培訓(xùn)功能用于人員培訓(xùn)和資料管理。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲了大量的圖文技術(shù)資料，設(shè)備操管和保障人員可以通過本軟件對設(shè)備使用或維護(hù)方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，便于提高設(shè)備操管人員的保障能力；系統(tǒng)能夠根據(jù)一定的規(guī)則，自動生成考核試題，進(jìn)行崗位人員培訓(xùn)測試，同時用戶可以按照設(shè)定的權(quán)限編輯資料文件，完善設(shè)備培訓(xùn)數(shù)據(jù)庫，滿足日常學(xué)習(xí)要求。

圖4：故障庫實體關(guān)系圖

1.1.3 故障輔助診斷功能

用戶通過人機(jī)交互界面輸入故障征兆，系統(tǒng)給出可能的故障源、故障源介紹和維修建議，或者通過模糊查詢檢索故障源和維修建議；系統(tǒng)具有故障源資料鏈接功能，用戶可以通過故障診斷界面點擊關(guān)鍵字鏈接到培訓(xùn)數(shù)據(jù)庫，方便對發(fā)生故障的部位進(jìn)行學(xué)習(xí)；對于故障庫中沒有的故障，用戶可以按照設(shè)定的權(quán)限，通過故障記錄功能，記錄故障信息，完善故障數(shù)據(jù)庫。

1.1.4 故障統(tǒng)計分析功能

系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備工作期間的故障進(jìn)行記錄、統(tǒng)計，方便操管人員了解易發(fā)故障得種類，以利于崗位人員在重大活動前做好重點維護(hù)，同時為后續(xù)故障分析，設(shè)備可靠性評價及設(shè)備改進(jìn)改型提供參考；系統(tǒng)可以按照時間或者類型生成故障歷史報表，可以對故障歷史報表進(jìn)行打印，故障歷史報表包含有故障名稱、發(fā)生時間、故障點、故障內(nèi)容、維修情況等信息；系統(tǒng)可以按照故障時間給出故障次數(shù)和時間的統(tǒng)計分析圖，也可以按照故障類型給出故障次數(shù)和時間的統(tǒng)計分析圖。

1.1.5 維修計劃管理功能

系統(tǒng)提供電子檢修計劃表，以提示用戶做好重要的維修保養(yǎng)工作；系統(tǒng)可以生成年度、季度、月份檢修計劃報表，并提供查詢和導(dǎo)出功能，用戶可以通過系統(tǒng)查尋以往的維修記錄來了該類型故障的維修情況。

1.2 軟件總體框架

根據(jù)功能需求，系統(tǒng)軟件部分主要分為用戶登錄模塊、系統(tǒng)管理模塊、故障查詢模塊、故障審理模塊、故障分析模塊、故障記錄模塊、資料管理模塊、維護(hù)登記模塊和數(shù)據(jù)庫模塊，系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

1.3 軟件界面設(shè)計

軟件界面是人機(jī)交互的重要組成部分，優(yōu)秀的界面設(shè)計，能夠提升用戶的使用體驗和提高用戶的工作效率。軟件界面設(shè)計一般遵循易用性和美觀性的原則，易用性是指用戶使用軟件的容易程度，軟件界面越易用，整個軟件就越容易被用戶接受，反之，如果界面很難用，即使功能很強(qiáng)大，用戶也可能會拋棄這個系統(tǒng)；美觀性能夠消除用戶由感覺引起的乏味、緊張和疲勞，使用戶可以較長時間的使用軟件。為了達(dá)到軟件的易用性和美觀性，本文采用了如下設(shè)計思路：

（1）系統(tǒng)軟件界面采用微軟的WPF 技術(shù)開發(fā)，能夠充分發(fā)揮圖形卡的性能；

（2）舍棄傳統(tǒng)菜單設(shè)計，系統(tǒng)的交互按鈕全部采用圖標(biāo)式；

（3）圖標(biāo)、圖形均采用Microsoft Expression Blend 進(jìn)行設(shè)計，通過設(shè)置UI 對象的透明度、純色、漸變色和紋理填充來創(chuàng)造美觀的控件。

軟件界面主要包括登錄、故障審核、故障生成、系統(tǒng)管理、資料管理、故障查詢、故障記錄、故障分析、維護(hù)登記和應(yīng)用幫助九個界面，軟件界面實際效果如圖2所示。在軟件啟動后，系統(tǒng)首先加載登錄界面，并從數(shù)據(jù)庫中讀取用戶名和密碼信息，與登錄界面輸入的用戶名和密碼進(jìn)行比對；比對正確后，系統(tǒng)加載故障審核界面，管理員權(quán)限的用戶可以對其他用戶新添加的故障信息進(jìn)行審核；故障審核后，系統(tǒng)加載故障生成界面，管理員權(quán)限的用戶可以將歷史記錄的故障按照規(guī)則生成故障樹模型，并導(dǎo)入到故障數(shù)據(jù)庫中；隨后系統(tǒng)進(jìn)入主界面，默認(rèn)加載用戶分析界面，根據(jù)用戶的需求，通過點擊相應(yīng)的圖標(biāo)按鈕，可以在系統(tǒng)管理、資料管理、故障查詢等界面進(jìn)行切換。系統(tǒng)軟件界面加載流程如圖3所示。

2 關(guān)鍵問題解決方法

2.1 基于故障樹的故障數(shù)據(jù)庫設(shè)計

故障的組織和管理既要滿足科學(xué)性，便于故障信息的更新，又要便于檢索算法迅速檢索出最相近的故障信息。故障樹模型是描述診斷對象結(jié)構(gòu)、功能和關(guān)系的一種定性因果模型，這種模型能夠清晰表示出故障現(xiàn)象和各種故障原因之間的邏輯關(guān)系，體現(xiàn)了故障傳播的層次性，因此，本系統(tǒng)采用故障樹的方法對故障集合進(jìn)行組織和管理。同時綜合考慮軟件規(guī)模、成本和后續(xù)擴(kuò)展等因素，后臺數(shù)據(jù)庫采用MySQL 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)功能需要，故障數(shù)據(jù)庫設(shè)計了故障樹、故障、故障記錄、故障描述等十個實體，故障庫實體關(guān)系圖如圖4所示。

2.2 軟件讀取數(shù)據(jù)性能優(yōu)化

支撐軟件系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，軟件讀取數(shù)據(jù)的快慢直接影響著系統(tǒng)的性能。影響軟件讀取數(shù)據(jù)速度快慢的因素包括硬盤讀取速度、SQL 查詢語句效率和數(shù)據(jù)庫本身的性能 。磁盤讀取速度由磁盤結(jié)構(gòu)決定，因此軟件讀取數(shù)據(jù)性能優(yōu)化主要從查詢語句優(yōu)化和數(shù)據(jù)庫優(yōu)化上著手。

本系統(tǒng)采用以下幾種方法對SQL 查詢語句進(jìn)行優(yōu)化：

（1）盡量避免使用全表查詢的語句，如where 子句中使用！=或<>操作符；

圖5：故障樹圖形

（2）盡量避免在where 子句中對字段進(jìn)行null 判斷；

（3）應(yīng)盡量避免在where 子句中使用or來連接查詢條件。

數(shù)據(jù)庫優(yōu)化主要使用了以下幾種方法：

（1）數(shù)據(jù)表優(yōu)化，數(shù)據(jù)表占用磁盤上空間盡可能小，這樣被查詢的內(nèi)容占用的內(nèi)存更少；

（2）在查詢、排列的字段上建立索引；

（3）選用合適的字段類型，減少存儲開銷。

2.3 故障樹圖形結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)

為了便于用戶直觀理解故障發(fā)生機(jī)理、故障排除方式等故障信息，軟件設(shè)計了故障樹生成模塊，該模塊可以將用戶查詢的故障信息按照故障類別、故障現(xiàn)象、故障原因和解決措施，以樹形結(jié)構(gòu)顯示出來。故障樹圖形界面主要由文本框和直線控件構(gòu)成，如圖5所示。繪制故障樹圖形界面主要由故障樹生成模塊自定義類FaultTree 完成，F(xiàn)aultTree 包含 了CreateText、CreateLine、Showtree 函 數(shù)和TextStyle、LineStyle 樣 式。CreateText、CreateLine 函數(shù)負(fù)責(zé)繪制TextBox 控件、Line控件，textStyle、LineStyle 樣式負(fù)責(zé)填充圖形控件的顏色、線條、背景色等，ShowTree 函數(shù)負(fù)責(zé)計算控件的大小和位于屏幕上的坐標(biāo)。故障樹生成包括兩個過程：

（1）從數(shù)據(jù)庫中檢索故障信息，并按照樹形結(jié)構(gòu)將故障信息組織起來；

（2）系統(tǒng)調(diào)用FaultTree 類，使用繪圖功能繪制圖形元素。

2.4 故障分析設(shè)計

故障分析功能主要包括故障統(tǒng)計、故障曲線、故障頻度、故障分析和故障報表生成等功能，用戶可以根據(jù)記錄的故障信息，統(tǒng)計故障發(fā)生的頻度，計算年度故障排名的曲線圖，給出故障次數(shù)和時間統(tǒng)計的分析圖。

故障分析界面的柱狀圖、餅狀圖和折線圖由微軟的圖表控件完成。微軟的圖表控功能較為全面，為圖形統(tǒng)計和報表圖形顯示提供了很好的解決辦法。它可以支持各種各樣的圖形顯示，常見的有點狀圖、餅圖、柱狀圖、曲線圖、面積圖、排列圖等，同時也支持3D 樣式的圖表顯示，并且支持圖形上各個點的屬性操作，它可以定義圖形上各個點、標(biāo)簽、圖形的提示信息以及超級鏈接等，通過這些，加上微軟自己的Ajax 框架，可以建立一個可以互動的圖形統(tǒng)計報表了。

3 結(jié)束語

將信息化技術(shù)同故障管理相結(jié)合是近年來故障管理的發(fā)展方向，設(shè)備故障管理系統(tǒng)正是結(jié)合的產(chǎn)物。本文介紹了設(shè)備故管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計和實現(xiàn)過程，通過應(yīng)用設(shè)備故障管理軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備管理、故障管理的信息化、電子化，統(tǒng)計分析的自動化，有效降低MTTR、MTBF 等關(guān)鍵指標(biāo)，降低備件消耗和庫存，優(yōu)化故障維修流程、縮減維修人員，減少維修時間，提高工作效率。設(shè)備故障管理系統(tǒng)的運用，對于設(shè)備的故障治理、操管人員業(yè)務(wù)能力評價等均起到過良好效果，具備顯著的經(jīng)濟(jì)效益和軍事效益。