引言

某系列產(chǎn)品的動力系統(tǒng)目前有多種型號,經(jīng)歷多次試驗臺改造,產(chǎn)生了多種類型陸上功率試驗數(shù)據(jù)、湖海實航試驗數(shù)據(jù)、泵閥性能試驗數(shù)據(jù)等,在查找問題條次及試驗故障原因分析時,需要對相似故障及歷史數(shù)據(jù)信息進行對比分析,但這些數(shù)據(jù)信息分散在不同單位,文件格式也不相同,數(shù)據(jù)是各自孤立的,沒有建立起數(shù)據(jù)之間的相互聯(lián)系,給排故、查找、對比、分析問題帶來了困難,如何合理使用已有的試驗數(shù)據(jù)來提高動力系統(tǒng)可靠性,在生產(chǎn)、裝備故障發(fā)生時如何快速高效地診斷故障,并排除這些故障,為生產(chǎn)實航提供方便快捷的可靠性數(shù)據(jù),一直是研制生產(chǎn)單位和使用保障單位共同關(guān)心的問題。

本系統(tǒng)主要是以某產(chǎn)品功率試驗數(shù)據(jù)為主、相關(guān)試驗數(shù)據(jù)為輔,開展對某產(chǎn)品試驗數(shù)據(jù)的查詢分析,從數(shù)據(jù)入手探索如何從大數(shù)據(jù)中分析出準確、可靠、對排故具有指導意義的數(shù)據(jù)信息,主要從以下幾個方面進行研究:

(1）對陸上臺架功率試驗和湖海試數(shù)據(jù)、質(zhì)量信息、故障信息等進行收集、整理、分析,結(jié)合工作中信息檢索、產(chǎn)品排故、統(tǒng)計分析等需求,確認系統(tǒng)需要實現(xiàn)的具體功能模塊。

(2）根據(jù)數(shù)據(jù)信息分類和軟件功能需求,設計數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架。

(3）建立數(shù)據(jù)信息之間的聯(lián)系,并根據(jù)需求選擇適當?shù)牟樵儭⒔y(tǒng)計方法來對數(shù)據(jù)進行分析。

(4）設計一套提供多方位、多角度的查詢、統(tǒng)計及分析的應用軟件系統(tǒng),使用戶可以方便快捷地通過對

故障現(xiàn)象等信息的模糊查詢,從歷史記錄的數(shù)據(jù)中檢索出相似故障的信息、發(fā)生的試驗平臺、相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)等,為故障排查提供具有可靠性和相關(guān)性的信息參考。

通過開展某產(chǎn)品動力系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)分析研究工作,編制應用軟件,建立開放性數(shù)據(jù)庫,設計了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、對比分析、故障查詢等功能的軟件平臺,并達到以下目標:

(1）分析某產(chǎn)品動力系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息,摸索規(guī)律,建立動力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)框架,并挖掘出數(shù)據(jù)信息之間的聯(lián)系及相互關(guān)系。

(2）運用權(quán)限管理,開發(fā)出可單機使用,也可網(wǎng)絡使用的適合不同用戶需要的應用程序。

(3）可隨時補充相關(guān)數(shù)據(jù),對不同渠道產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以通過錄入、上傳、導入等方式將信息傳入系統(tǒng),為可靠性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的完善提供數(shù)據(jù)積累。

(4）可對陸上臺架功率試驗、湖海實航試驗數(shù)據(jù)進行快速查詢和對比分析。

(5）試驗故障時,可根據(jù)故障現(xiàn)象等信息快速檢索以往的故障診斷信息,進行數(shù)據(jù)對比分析,達到快速定位故障、解決問題的目的。

1系統(tǒng)分析與設計

1.1l開發(fā)與運行環(huán)境

本系統(tǒng)使用Delphi7.0作為開發(fā)工具,采用了C/s(客戶端/服務器）的架構(gòu)模式,ADo數(shù)據(jù)訪問模型技術(shù),全面實現(xiàn)對象化編程。后臺數(shù)據(jù)庫采用MssoLserver2000大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。硬件上主要可由數(shù)據(jù)庫服務器和不同分布的客戶端計算機組成,也可由單臺計算機組成。

1.2系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

如圖1所示,本系統(tǒng)主要由權(quán)限管理、數(shù)據(jù)上傳和試驗數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計系統(tǒng)構(gòu)成。

權(quán)限管理程序主要完成用戶權(quán)限的分配及管理。

數(shù)據(jù)上傳程序主要完成陸上功率試驗相關(guān)數(shù)據(jù)及海水泵、燃料泵試驗數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫相應表中的任務。

試驗數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計系統(tǒng)主要由基本信息、文件、試驗信息、查詢分析和結(jié)論分析等部分組成,主要完成數(shù)據(jù)信息的回放、比較、查詢、統(tǒng)計和分析。

1.3系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)工作流程首先要從權(quán)限管理的流程說起,系統(tǒng)初始化由高級管理員來完成,高級管理員擁有最高的管理權(quán)限,高級管理員登錄權(quán)限管理程序建立登錄本系統(tǒng)的用戶信息,并為這些用戶分配相應的使用權(quán)限,所有用戶只有在擁有了這些權(quán)限后方能登錄到本系統(tǒng)中。

用戶通過用戶名及密碼登錄到本系統(tǒng)中,在權(quán)限允許的范圍內(nèi)可編輯、回放比較、查看相關(guān)的信息。整個系統(tǒng)簡易流程如圖2所示。

1.4數(shù)據(jù)庫設計實現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織核心和軟件設計的基礎,是理順整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程的關(guān)鍵,負責組織與聯(lián)系所有數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進行分類和管理。在本系統(tǒng)中共設計了20多個數(shù)據(jù)表,相關(guān)數(shù)據(jù)表之間通過關(guān)鍵字建立關(guān)聯(lián),相互關(guān)聯(lián)的表之間具有一定的約束限制。數(shù)據(jù)關(guān)系如圖3所示,其中主要數(shù)據(jù)信息包括以下內(nèi)容:

(1）陸上臺架功率試驗采集數(shù)據(jù)文件。

某產(chǎn)品試驗臺歷經(jīng)4次改造,試驗采集數(shù)據(jù)文件格式各不相同,之前的試驗數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)已將歷年的試驗采集數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換到了一個平臺上,并以.dat文件格式保存。

該試驗臺試驗采集數(shù)據(jù)由3個文件構(gòu)成:

1）Formular:存儲所有采集通道的通道配置、標定參數(shù)等相關(guān)信息:

2）Data:存儲試驗中所有模擬通道的數(shù)據(jù):

3）Ttl:存儲試驗控制臺發(fā)出的D0信號和現(xiàn)場反饋的DI信號數(shù)據(jù)。

(2）功率試驗報告文件。

根據(jù)某產(chǎn)品的技術(shù)要求對試驗采集數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后產(chǎn)生的結(jié)果報告文件,以.doc格式保存,包括試驗編號、試驗日期、產(chǎn)品配套參數(shù)、試驗數(shù)據(jù)等。

(3）功率試驗試后分析文件。

功率試驗后根據(jù)試驗是否有效、產(chǎn)品是否合格而產(chǎn)生的相關(guān)信息文件,其中包括試驗編號、試驗日期、試驗結(jié)論、新裝狀態(tài)、產(chǎn)品準備情況、試驗臺情況、試驗現(xiàn)象、產(chǎn)品試后分解情況、故障分析處理、不合格品評審處置記錄單號、超差使用申請單編號等。

(4）故障分析報告文件。

故障分析報告大多是以.doc或.pdf格式存放,它是以試驗為索引逆向追溯的文件,反映了試驗設備、產(chǎn)品加工、裝配等方面產(chǎn)生故障的原因、現(xiàn)象及解決方法。

(5）湖、海試驗數(shù)據(jù)文件。

湖、海試驗采集的數(shù)據(jù)一般以.dat文件格式提供,主要有兩個文件:一個是記錄轉(zhuǎn)速的,采樣頻率為10次/s:另一個記錄著許多實航信息,但在本系統(tǒng)中只上傳了+40V電壓、-40V電壓、潛水深度,采樣頻率為100次/s。不論是接收一個還是兩個文件,系統(tǒng)都需要對文件進行格式轉(zhuǎn)換,使其滿足統(tǒng)一回放查看的需求。

(6）泵性能試驗報告文件。

海水泵和燃料泵的性能試驗數(shù)據(jù)按技術(shù)要求經(jīng)過處理而形成的報告文件,包括試驗編號、試驗日期、產(chǎn)品代號、組件序號、泵(海水泵、燃料泵）試驗處理參數(shù)等。

(7）產(chǎn)品配套數(shù)據(jù)文件。

產(chǎn)品配套數(shù)據(jù)文件是某產(chǎn)品出廠配套及檢修的參數(shù)表,其中包括產(chǎn)品號、動力裝置、海水泵、燃料泵、發(fā)動機等參數(shù)信息。

以上試驗數(shù)據(jù)信息以原始數(shù)據(jù)歸檔文件形式存儲(如.dat、.data、.word、.pdf等格式）,在各自歸檔的文件夾中,本系統(tǒng)通過在數(shù)據(jù)庫表中保存文件的存放路徑建立起與數(shù)據(jù)文件之間對應的關(guān)聯(lián),從而實現(xiàn)當文件存放位置發(fā)生變化時,只需修改相應的文件存放路徑,文件鏈接即可改變。通過路徑鏈接文件而不是將大量的試驗采集數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫表中,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)文件的多格式存放,使本系統(tǒng)具有更強的適應性、靈活性和可擴展性。

2軟件程序的功能實現(xiàn)

2.1權(quán)限管理

權(quán)限管理是用來對應用系統(tǒng)的所有資源(對象資源和數(shù)據(jù)資源）進行權(quán)限控制,由高級管理員來實現(xiàn)用戶權(quán)限的建立及分配,如對應用系統(tǒng)的功能菜單、各個界面的控件等進行的控制。系統(tǒng)保留一個高級管理員,擁有系統(tǒng)的管理權(quán)限,系統(tǒng)使用時首先由高級管理員建立一個或多個組及用戶,然后對組和用戶分配相應的使用權(quán)限。權(quán)限管理程序主要包括以下4個功能:

(1）增加組、刪除組及編輯組:根據(jù)用戶分類添加、刪除或編輯組的信息。

(2）設定組權(quán)限:對選定的組進行權(quán)限設定,其中"√"表示允許權(quán)限,"×"表示禁止權(quán)限。

(3）增加、刪除、編輯操作員:設定該操作員隸屬的組及操作屬性。

(4）操作員初始密碼設置。

權(quán)限管理是一個單獨運行的可執(zhí)行程序,且只能由高級操作員來操作。它具有功能劃分清晰、通用性強、使用安全方便等特點。

2.2數(shù)據(jù)上傳

數(shù)據(jù)上傳是一個安裝在功率試驗和海水泵、燃料泵試驗采集控制臺及其他用于上傳數(shù)據(jù)的計算機上的程序,實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的上傳和數(shù)據(jù)挖掘,保證數(shù)據(jù)維護的及時性。主要功能如下:

(1）將原始數(shù)據(jù)上傳到服務器指定位置:

(2）對實驗數(shù)據(jù)進行挖掘,完成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的自動添加。

2.3試驗數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計系統(tǒng)

2.3.1基礎信息

基礎信息是本系統(tǒng)的基本元素,是為權(quán)限管理、文件上傳等功能做準備的。這些信息包括操作人員信息、文件存放路徑、試驗臺類型、試驗類型代碼。

2.3.2試驗及配套信息

試驗及配套信息是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計和功能分析的基石,是系統(tǒng)功能體現(xiàn)的最基本保障。這些信息來自不同的地方,主要是在某產(chǎn)品試驗及配套時產(chǎn)生的,記錄了在不同試驗情況下采集、處理、分析等產(chǎn)生的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息,包括陸上臺架功率試驗采集文件和報告數(shù)據(jù)、海水泵和燃料泵性能試驗報告、湖海試驗數(shù)據(jù)及出廠配套參數(shù)等。本系統(tǒng)對這些信息設置了根據(jù)權(quán)限進行維護的功能,主要功能有:

(1）通過錄入、導入、上傳等方式將信息存入數(shù)據(jù)庫表中:

(2）可通過修改、刪除對信息進行維護:

(3）可設置條件對表中信息進行任意組合查詢:

(4）可將顯示的結(jié)果導出到Excel表中進行二次運用:

(5）可對功率試驗報告中的數(shù)值按查詢條件參數(shù)

進行統(tǒng)計,計算出平均值、最大值、最小值、和、計數(shù)、方差值。

2.3.3試驗數(shù)據(jù)查看

試驗數(shù)據(jù)查看可對功率試驗數(shù)據(jù)、湖海試驗數(shù)據(jù)以曲線的方式進行回放、對比分析,分為單次試驗數(shù)據(jù)查看和多次不同試驗數(shù)據(jù)對比分析查看兩種,通過選定通道的數(shù)據(jù)以曲線圖形的形式展現(xiàn)。

湖、海試的實航數(shù)據(jù)與陸上功率數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式不同,通道配置不同,采樣頻率不同,本系統(tǒng)為使它們具有良好的一致性,以曲線的形式將它們各自在相同的界面上展現(xiàn)出來,但鑒于它們的種種不同,不同種類的試驗數(shù)據(jù)不能進行比較(例如:陸上臺架功率試驗與湖海試驗的數(shù)據(jù)不能在一起進行比較）。

試驗數(shù)據(jù)查看主要包括以下功能:

(1）可以對一個試驗,也可以對不同的試驗,以時間函數(shù)的曲線圖形形式同時再現(xiàn)10個以內(nèi)選定通道的參數(shù)(包括數(shù)字參數(shù)和計算參數(shù)）:

(2）對打開或比較的通道參數(shù)可以選擇通道在設定時間段內(nèi),以給定的時間間隔輸出到Excel表格中:

(3）對以曲線圖形展現(xiàn)的參數(shù)可以.bmp、.jpg圖形文件的形式存放到指定的位置或嵌入到word文件中,便于編輯:

(4）通過建立一個計算通道定義文件*.calc,對計算通道進行定義和編寫計算公式,完成對計算通道的編寫、設置、保存等工作,經(jīng)編譯后生成相應的*.dll文件,數(shù)據(jù)查看時調(diào)用*.dll文件,即可得到計算參數(shù):

(5）數(shù)據(jù)查看以3種方式輸出試驗數(shù)據(jù):屏幕曲線顯示、Excel表格數(shù)據(jù)和.jpg格式的圖片文件,在不同的輸出方式中,可以選擇設置一個或多個(最多10個）通道、時間點、步距等參數(shù)進行輸出。

2.3.4查詢統(tǒng)計

查詢統(tǒng)計是將試驗信息經(jīng)過整合、關(guān)聯(lián)后建立起一個綜合查詢方式,為實現(xiàn)方便快捷地查詢信息,本系統(tǒng)具備兩種查詢方式:綜合查詢和試驗查詢。

(1）綜合查詢。綜合查詢整合了與功率試驗密切相關(guān)的所有信息,其功能如下:

1）可以根據(jù)需要按試驗有效、無效,試驗編號,試驗日期,動力裝置編號等進行明確定位查看分析,也可以對列表中的各項如試驗類型、試驗結(jié)論、現(xiàn)象分類等進行分類過濾查詢和升降序排列查詢:

2）可對所選定的某次功率試驗顯示其試驗情況、產(chǎn)品準備情況、試驗臺情況、配套參數(shù)和報告結(jié)果參數(shù)、產(chǎn)品試后分解情況、故障分析處理情況、不合格品處置單號、超差使用申請單號等信息:

3）可直接關(guān)聯(lián)打開原始數(shù)據(jù)文件并直接進入相應的數(shù)據(jù)曲線查看分析模式:

4）可打開與之關(guān)聯(lián)的試驗報告文件和故障報告文件,進一步深入了解此次試驗結(jié)果報告的詳細內(nèi)容或故障診斷報告中對此次試驗故障的分析內(nèi)容:

5）可打開選定功率試驗所對應的海水泵、燃料泵性能試驗報告表。

(2）試驗查詢。試驗查詢是以出廠配套信息為主線,通過產(chǎn)品號、動力裝置號、海水泵、燃料泵的組件序號連接起各試驗數(shù)據(jù)。信息與其對應的各種試驗是一對多的關(guān)系,以產(chǎn)品號(或動力裝置號）牽頭將所有與之相應的功率試驗、湖海試驗和海水泵、燃料泵性能試驗查詢出來,不但通過產(chǎn)品號將各試驗之間建立了聯(lián)系,同時也為反向查找問題提供了便利。

2.3.5統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)分析是通過適當?shù)慕y(tǒng)計方法對收集來的大量數(shù)據(jù)進行分析,將它們加工、匯總、理解和消化,以最大化地開發(fā)數(shù)據(jù)的功能,發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用,并從中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的內(nèi)部關(guān)系和規(guī)律,為發(fā)現(xiàn)問題和解決問題提供參考依據(jù)。

本系統(tǒng)采用描述性統(tǒng)計方法、對比分析法、分組分析法、平均分析法等分析方法直觀、準確地反映數(shù)據(jù)之間的變化和差距,通過表格、圖形來展示數(shù)據(jù)分析結(jié)果。系統(tǒng)通過對故障現(xiàn)象等信息的模糊查詢,從歷史記錄的數(shù)據(jù)中檢索出相似故障的信息、發(fā)生的試驗平臺、相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)等,為排故提供具有可靠性和相關(guān)性的信息參考。

(1）曲線分析:曲線分析主要是通過對不同功率試驗臺上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,建立預測模型,通過模型來分析某次或某段時間內(nèi)試驗數(shù)據(jù)的變化范圍、離散程度和數(shù)據(jù)波動情況,并可用預測模型來對選定試驗數(shù)據(jù)進行擬合度和離散性的分析。

1）預測模型建立:通過對幾次功率試驗數(shù)據(jù)中某些測量通道的數(shù)據(jù)進行計算,擬合出最大值、最小值、平均值、方差值等數(shù)值,以曲線圖形的形式顯示出來,并可以新文件的形式保存在指定的位置,方便后期使用。

2）同測量通道數(shù)據(jù)分析:不同試驗數(shù)據(jù)的比較,可通過選擇試驗編號的方式快速將選定試驗臺上多次試驗的某測量通道數(shù)據(jù)保存在指定的文件中,同時可以曲線圖形的形式與預測模型一起顯示在同一界面中,方便查看和分析問題。

(2）趨勢分析:通過對試驗性能、試驗結(jié)果參數(shù)的圖形分析,可以分析出在一定時間內(nèi)某些試驗各參數(shù)值的變化規(guī)律和變化趨勢。如按年、季度、月對功率試驗報告參數(shù)進行平均后,通過曲線圖形的形式分析其變化規(guī)律。

(3）占比分析:使用結(jié)構(gòu)分析法對數(shù)據(jù)進行分析,基于指定的時間段內(nèi)功率試驗數(shù)據(jù)結(jié)果做出試驗類型、試驗結(jié)論、試驗判定和試驗名稱的占比分析。

(4）對比分析:將兩個或兩個以上的數(shù)據(jù)進行比較,分析其中差異,從而揭示這些數(shù)據(jù)所代表的事物的變化情況和變化規(guī)律。通過對某次或某批功率試驗結(jié)果參數(shù)的對比分析,可以柱狀圖的形式非常準確地量化出其中的變化和差距。在本系統(tǒng)中可以選擇一對一、一對多或多對多的對比分析,從中發(fā)現(xiàn)不同次、不同批試驗數(shù)據(jù)之間的變化規(guī)律。

3結(jié)論

本系統(tǒng)以某產(chǎn)品試驗數(shù)據(jù)為基本點,通過對數(shù)據(jù)的收集和整理,建立了具有特定意義及代表性的信息平臺,并在減少數(shù)據(jù)冗余、保障信息安全的前提下將相關(guān)信息納入其中,為技術(shù)和管理人員提供了一個查詢、統(tǒng)計分析某產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息的操作平臺,為快速定位問題、解決問題提供了可以借鑒的方法和途徑。

(1）本系統(tǒng)將有關(guān)某產(chǎn)品的試驗數(shù)據(jù)整合到一個平臺,為用戶提供了一個界面統(tǒng)一、操作靈活、功能強大的查詢、查看、分析平臺。

(2）為湖、海試驗數(shù)據(jù)提供了一個可回放查看、比較、分析的平臺。

(3）為某產(chǎn)品試驗數(shù)據(jù)(陸上功率試驗、湖海試驗、泵試驗）建立了聯(lián)系,可方便快捷地通過任意試驗查找到相應的試驗信息。

(4）本系統(tǒng)既可單機使用也可網(wǎng)絡使用,具有很強的適應性。不論安裝在何處,都可通過接收數(shù)據(jù)文件完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸。

(5）對試驗數(shù)據(jù)進行深度分析,通過統(tǒng)計分析從中發(fā)現(xiàn)問題、定位問題。

本系統(tǒng)可同時滿足研制、生產(chǎn)、使用以及保障等不同單位的使用需求,為某產(chǎn)品的試驗分析提供一個信息化的使用環(huán)境,幫助有關(guān)部門和技術(shù)人員及時掌握試驗信息,對產(chǎn)品試驗情況、裝配情況以及故障情況進行統(tǒng)計分析,快速高效地進行故障診斷及定位,實現(xiàn)信息共享,提高資源的利用率,降低故障排查成本,減少部隊對維修保障資源的需求,為公司科研、生產(chǎn)、管理信息的充分利用和深度挖掘探索了新思路,為決策分析提供了素材和依據(jù)。

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