一、系統(tǒng)需求分析

高速公路機電工程主要包括以下主要系統(tǒng):監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)及消防系統(tǒng)。各個系統(tǒng)所包括的設(shè)備種類繁多，以高速公路機電工程最典型的三大系統(tǒng)(監(jiān)控、收費、通信)為例，基本的子系統(tǒng)就包括:信息采集、信息傳輸、信息發(fā)布、信息存儲與統(tǒng)計分析等發(fā)，基本設(shè)備分布在監(jiān)控、收費、通信等管理中心及公路沿線的外場，一個工程少則幾十種設(shè)備，多則上百種設(shè)備，設(shè)備的數(shù)量隨著公路的里程和公路的等級增加或減少而相應(yīng)變化。在高速公路機電工程的后期維護過程中，需要對所有設(shè)備的運行狀況及故障出現(xiàn)的情況、處理方法等，按照ISO9000質(zhì)量體系的要求，將所有的情況記錄在日常維護日志及故障處理表等文件中，并根據(jù)出現(xiàn)故障設(shè)備的數(shù)量及種類，進行故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和計算，定期做出工程項目的階段故障分析報告，為以后的工程施工過程中的質(zhì)量控及設(shè)備采購、訂貨提供可靠的科學(xué)依據(jù)。在相當長的時間內(nèi)，高速公路機電工程維護中的故障處理表記錄的大量故障數(shù)據(jù)，完全是人工填寫后輸入計算機，再按照一定的規(guī)則進行數(shù)據(jù)處理和計算分析后，形成階段故障分析報告。由此可知，高速公路機電設(shè)備的后期維護是一個需要大量人力和物力的工作。因此，要做到工程維護管理工作的高效和數(shù)據(jù)的準確，需要我們設(shè)計一個高效、科學(xué)的工程維護管理系統(tǒng)，及時分析設(shè)備的故障原因及故障率，根據(jù)設(shè)備的故障率，在工程的設(shè)備采購階段，盡可能的使用性價比高、質(zhì)量優(yōu)良、可靠性高的產(chǎn)品，確保高速公路機電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，保證高速公路的安全暢通，同時也能盡量降低企業(yè)的工程成本。根據(jù)ISO9000管理體系的要求和實際工程建設(shè)的施工過程，我們建立了如下ISO9000質(zhì)量管理體系的維護工程工作流程。根據(jù)如圖1所示的維護工程工作基本流程，利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及可靠性分析與設(shè)計方法，設(shè)計的工程維護管理系統(tǒng)將解決如下問題:

(1)能夠完成現(xiàn)階段工程維護工作中需要人工完成的數(shù)據(jù)管理工作。

(2)能夠使高速公路機電工程維護管理工作標準化和自動化。

(3)提高維護人員的工作效率和減輕工作強度，同時，也為工程項目的質(zhì)量管理及過程控制，提供更加科學(xué)和準確的依據(jù)。

1、基本需求分析

由工程維護工作流程，本系統(tǒng)需要完成以下幾個主要方面的功能:

(1)維護保養(yǎng)/例行檢查記錄表(維護日志):日常巡查設(shè)備的養(yǎng)護日志。(2)故障處理記錄表:巡查中出現(xiàn)的設(shè)備故障、故障處理方式、用戶意見等信息，詳細地記錄在表格中。

(3)階段故障分析報告:根據(jù)階段出現(xiàn)的故障設(shè)備的類型及數(shù)量，進行分析計算，給出本工程項目的設(shè)備故障率。

(4)日常維護月報:按月形成當月本工程項目的日常維護情況匯總。

2、基本用戶分析

本系統(tǒng)是按照質(zhì)量管理體系的程序要求，為工程維護管理工作而設(shè)計的，在工程項目的責(zé)任期，用于施工企業(yè)工程項目的日常維護管理工作;在責(zé)任期后，也可以根據(jù)需要用于高速公路運營方的設(shè)備日常維護工作。

二、系統(tǒng)基本組成及功能

本系統(tǒng)根據(jù)需求，設(shè)計為以下幾個模塊:

1、工程項目基本數(shù)據(jù)庫

(1)高速公路機電工程中的常用系統(tǒng)及設(shè)備的標準化名稱庫。

(2)設(shè)備安裝位置信息庫:包含本工程項目中的設(shè)備或系統(tǒng)在項目中室內(nèi)、外場的位置(樁號或安裝位置)等。

(3)工程項目設(shè)備數(shù)據(jù)庫:包含本工程項目的設(shè)備數(shù)量、設(shè)備商信息、設(shè)備的分類等。

(4)機電工程常用設(shè)備或系統(tǒng)的故障信息庫。

2、工程項目維護記錄表格庫

按照ISO9000質(zhì)量管理體系要求的文件格式，根據(jù)基本數(shù)據(jù)庫及每日的維護工作的具體情況，輸入基本數(shù)據(jù)，生成以下維護記錄表格。

(5)維護保養(yǎng)/例行檢查記錄表(維護日志)。

(6)故障處理記錄表。

(7)階段故障分析報告。

(8)工程維護月報表。

3、故障數(shù)據(jù)處理分析模塊

本模塊的設(shè)計是建立在可靠性設(shè)計的基本概念上，相關(guān)的可靠性設(shè)計的基本定義簡述如下:可靠性的基本定義:產(chǎn)品在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力(簡稱3要素:規(guī)定條件、規(guī)定時間、規(guī)定功能)。故障率的定義:指工作到某一時刻尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生故障的概率，稱之為產(chǎn)品的故障率。用數(shù)學(xué)公式表示為:λ(t)=dr(t)/Ns(t)dt式中:λ(t)為故障率;dr(t)為t時刻后，dt時間內(nèi)故障產(chǎn)品數(shù);Ns(t)為剩余的產(chǎn)品數(shù)，即t時刻后尚未故障的產(chǎn)品數(shù)。可按下式進行工程計算:λ(t)=Δr(t)/Ns(t)Δt式中:Δr(t)為t時刻后，Δt時間內(nèi)故障產(chǎn)品數(shù);Δt為所取得時間間隔;Ns(t)為剩余的產(chǎn)品數(shù)，即t時刻后尚未故障的產(chǎn)品數(shù)。任何一個工程項目，都是由許多子系統(tǒng)組成，而子系統(tǒng)則是由許多的產(chǎn)品設(shè)備組成，對于一個機電系統(tǒng)集成企業(yè)來說，其系統(tǒng)的可靠性是保證工程質(zhì)量優(yōu)良很重要的一個環(huán)節(jié)。但是，產(chǎn)品的性能優(yōu)良、功能齊全，不是用戶考慮的惟一要求，產(chǎn)品的可靠性，易維修，使用維護保養(yǎng)費用的多少，產(chǎn)品壽命的長短等因素，都是用戶關(guān)注的。良好的工程質(zhì)量，不僅能夠給機電系統(tǒng)集成企業(yè)提高競爭優(yōu)勢，而良好的產(chǎn)品質(zhì)量，則能夠減少工程維護成本，使企業(yè)能夠從中獲得更大的經(jīng)濟效益。故障數(shù)據(jù)處理分析模塊的基本功能是根據(jù)可靠性設(shè)計的基本定義和計算公式，在一定的時間周期內(nèi)，對工程維護過程中所記錄的故障處理表的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計算出產(chǎn)品設(shè)備的階段故障率，為最終形成的故障階段分析報告提供科學(xué)、準確的數(shù)據(jù)。

三、系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

本軟件的設(shè)計與實現(xiàn)是根據(jù)系統(tǒng)的需求分析，確定了軟件系統(tǒng)的基本構(gòu)成，根據(jù)維護工程工作的流程，設(shè)計了軟件系統(tǒng)的基本流程。軟件系統(tǒng)的開發(fā)基于MicrosoftSQLSever和VC++，運行平臺為WindowsXP及以上操作系統(tǒng)，可視化的操作界面，使工程的維護管理工作實現(xiàn)自動化，系統(tǒng)可以實時查詢各個項目的現(xiàn)場設(shè)備的故障狀態(tài)記錄及處理情況，設(shè)備的階段故障率可根據(jù)需要隨時提取計算結(jié)果。

四、結(jié)語

本系統(tǒng)是基于ISO9000質(zhì)量體系管理的質(zhì)量過程控制節(jié)點，對高速公路機電工程施工企業(yè)后期工程維護管理工作而設(shè)計的，其中的故障數(shù)據(jù)處理分析模塊，基于可靠性分析與設(shè)計的基本概念，對高速公路工程維護工作中出現(xiàn)的產(chǎn)品故障數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析，計算出設(shè)備的階段故障率，使得工程項目的質(zhì)量控制更具有科學(xué)性及可操作性，為企業(yè)提高工程的質(zhì)量、企業(yè)的競爭力和經(jīng)濟效益提供一個有效的手段。本系統(tǒng)也可根據(jù)需要擴展到高速公路的運營維護工作中，為高速公路的工程施工單位及高速公路的運營單位的日常設(shè)備維護管理提供一個科學(xué)和高效實用的方法，同時，為施工單位工程質(zhì)量控制提供一個有效的環(huán)節(jié)。

作者：郭云 魏秋霜 常森 俞惠菊 劉麗 單位：北京交通運輸部公路科學(xué)研究院