失效分析案例管理系統的設計與實現

蘭 晶，張 兵

(1.中信二十一世紀科技有限公司，北京 100016;2.北京航空材料研究院中航工業失效分析中心，北京 100095）

0 引言

失效分析是判斷產品的失效模式，查找產品失效機理和原因，提出預防再失效的對策的技術活動和管理活動［1-2］。失效案例是失效分析及相關領域的寶貴財富，蘊含著失效分析專家豐富的知識和經驗，它可以幫助技術人員在進行失效分析時展開類比推理而準確找到失效的原因，還可以讓設計和維護人員在從事相關工作時得到警示和借鑒。更為重要的是，質量管理部門可以通過這些故障信息及時掌握產品的質量狀況，做出正確決策。因此，失效案例的收集整理、大型故障案例庫的建設，特別是故障信息的統計分析以及根據統計分析結果得到產品故障發生的規律、造成產品故障發生的深層次原因等就顯得尤為重要［3］;但長期以來，失效案例的收集和有效利用在技術和管理上一直是一個難題。產品品種多樣，生產和研制單位分散，失效問題復雜，所涉及的專業面廣。采用人工方法對失效案例進行整理和歸類，工作任務繁重、效率低下，而且查詢和利用困難。

隨著計算機網絡和數據庫技術的發展，為失效案例的收集、整理和充分利用提供了新的途徑［4-7］。建立失效案例庫，可以把大量散落在各處的失效案例收集起來統一管理，有利于資源的充分利用，同時也可更好地對失效分析知識進行繼承和管理。本研究系統收集整理大量典型的失效案例，設計和開發一種基于客戶端服務器(C/S)模式的失效分析案例管理系統，為質量管理人員和工程技術人員及時掌握產品的失效規律和質量狀況提供參考。

1 系統結構設計

系統結構如圖1所示，整個系統分為3層:表現層、應用層和數據層。其中表現層為用戶所見的客戶端應用程序，用戶通過其進行案例檢索和故障信息統計分析等功能;應用層為服務器端運行的服務程序，其有機地將系統和用戶動態地聯系在一起，用戶在表現層提出請求，應用層進行驗證運行，然后反饋信息給用戶;數據層指的是在服務器端運行的SQL Server數據庫系統，其存放的是用戶信息、字典庫數據、失效分析案例全文以及本單位或本部門的故障信息。系統有效地將這3層隔離開來，可以保證數據的安全性和有效性，并且讓不同部門的用戶都可以同時訪問數據庫中的數據。

圖1 系統結構圖Fig.1 Schematic illustration of the system structure

系統數據層由4個數據庫組成:用戶信息庫、字典庫、故障信息庫、案例全文庫。用戶信息庫用于存儲系統用戶信息;字典庫主要是為了實現故障信息輸入的標準化和統一化，便于故障信息的統計和檢索，字典庫中存儲故障信息各關鍵字段的標準化知識，比如，“故障模式”的標準化知識包括疲勞、腐蝕、應力腐蝕等;案例全文庫中存儲國內外各種典型失效分析案例全文，便于工程技術人員進行檢索;故障信息庫用于存儲本單位或本部門所發生的故障信息，實現故障信息的分析和統計，便于質量管理部門和工程技術人員及時了解產品的質量狀況。

2 系統功能設計

失效分析案例管理系統主要由4大功能模塊組成:用戶管理模塊、案例管理模塊、故障信息統計分析模塊以及案例檢索模塊(圖2)。

用戶管理模塊主要實現對系統用戶的管理，包括添加用戶、刪除用戶、用戶信息更新以及用戶權限管理。系統用戶分為3類:管理員、高級用戶和普通用戶，各類用戶擁有不同的權限。管理員擁有包含用戶管理、案例管理、故障信息統計分析以及案例全文檢索在內的所有功能。高級用戶擁有故障信息統計分析和案例全文檢索等權限。普通用戶只有案例全文檢索權限。

案例管理模塊主要實現對字典庫、失效案例全文庫以及失效故障信息庫的維護與管理，包括添加案例、刪除案例、故障信息更新、以及字典庫信息維護等功能。

故障信息統計模塊主要實現對本單位或本部門故障信息的統計分析，可以以月、季度或者年為時間段按產品名稱、材料牌號、失效模式等關鍵詞對故障信息進行分析統計，為質量管理部門和工程技術人員及時掌握產品失效規律和質量狀況提供數據支持。

案例檢索模塊是系統的主要功能之一，通過該功能，工程技術人員可以快速、全面地檢索到相關失效案例全文。為了提高系統的檢索效率，方便用戶檢索，系統提供了2種檢索方式:快速檢索和高級檢索。快速檢索時，用戶只需輸入一個查詢信息，系統會自動和數據庫中的所有關鍵詞字段進行匹配，按模糊查詢的方式檢索出符合條件的失效案例;高級檢索時，用戶可以選擇一種或兩種查詢條件(包括案例名稱、失效原因、失效模式、零件名稱、材料牌號等)，按“與”、“或”、“非”的方式進行組合后，按模糊查詢的方式在數據庫中檢索出符合條件的失效案例。

3 系統軟件實現

本系統的客戶端和服務器程序均采用VC++作為開發工具。客戶端程序和應用服務器程序之間通過基于TCP(面向連接)的Socket進行數據傳輸。本系統以SQL Server 2000作為后臺數據庫管理系統，用于存儲和管理用戶信息、字典庫數據、失效案例全文以及本單位或本部門故障信息。VC++提供了多種數據庫訪問技術，包括ODBC、DAO、OLE DB、ADO 等［6］，其中 ADO 技術應用層次高，易用性最好，因此本系統采用ADO技術實現應用服務器程序對后臺數據庫的訪問。

圖2 系統功能模塊示意圖Fig.2 Illustration of the functions of the management system

4 系統技術特點

1)實現了技術、質量管理功能的有效統一。

系統提供了案例全文檢索功能，通過該功能，工程技術人員可以快速、全面地檢索到相關失效案例全文。此外，系統還提供了故障信息統計分析功能，通過該功能，質量管理人員和工程技術人員可以及時掌握產品失效規律和質量狀況。

2)利用字典庫對故障信息進行統一化和標準化。

系統收集了國內外各種典型的失效分析案例。由于這些案例來源不同，它們對失效模式、失效原因等關鍵知識的描述各不相同。為便于檢索和分析的準確性和方便性，系統建立了字典庫來對故障信息中的失效模式、失效原因、材料牌號、零件名稱等關鍵知識進行統一化和標準化。

3)系統運行穩定、數據安全、操作方便。

系統采用3層C/S架構，為系統的穩定運行及數據安全提供了前提條件，系統可以在大量案例數據及大量用戶同時訪問的情況下穩定運行。此外，系統客戶端開發過程中充分考慮了界面的友好性和操作的方便性。

5 結束語

本研究所建立的失效分析案例管理系統是在廣泛收集國內外大量典型失效案例的基礎上建立起來的，這些案例對于相關領域的技術人員來說是一筆寶貴的財富。系統提供的故障信息統計分析功能和案例全文檢索功能，可以為質量管理部門提供詳盡、全面的故障信息統計分析數據，為及時掌握產品質量狀況、做出正確質量決策提供強大的數據支持。并且，可為相關領域技術人員提供參考和借鑒，對快速準確地分析機械產品的失效模式，客觀公正地判斷失效原因，科學有效提出預防與改進措施，防止同類事故的再次發生也有著重要的意義。

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