自动化设备管理信息系统关键技术的设计和实现.docx
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自动化设备管理信息系统关键技术的设计和实现
××××大学
毕业设计（论文）
题目自动化设备管理信息系统关键技术的设计和实现
院（系）×××××××学院
专业班级××××××
学生姓名×××学号××××××
2011年4月24日
摘要
设备管理信息系统开发关键技术的研究对于制造企业而言，设备在企业中占有极其重要的地位，它既是企业的重要资产同时又是其生产能力的基本保障。
设备管理信息系统能在设备全寿命周期内实现企业设备高效地管理，使其能发挥重要的作用，对企业资产的保值和保障生产的顺利进行都具有重要的意义。
然而设备信息管理系统是复杂系统，其业务逻辑复杂，开发难度较大，本文对企业设备管理信息系统进行了细致的研究，旨在提高企业设备管理水平。
本文结合企业的设备管理的业务流程及特点，在对企业设备管理信息化进行充分的需求分析的基础上，构建了系统功能树图和IDEFO功能模型，以对所规划的系统有完整的认识；使用了查看用户表单和询问用户的方法来构建E一R模型，为数据库设计构造了一个蓝图；在E一R模型转化为关系模型的过程中，详细地论述了：
将实体转化为表的过程，将联系以及最大粒度转化为外键设计的过程和最小粒度设计的过程；讲述了基于SQL语言数据库的实现过程，其中包括：
表、约束和最小粒度的实现技术。
本文还研究了帕累托分析的实现技术、事后维修规范化管理的实现技术。
简要介绍了系统采购申请、各件库存查询、点检数据的输入和查询的界面。
关键词：
设备管理信息系统IDEFOE一R模型关系模型帕累托原理
1绪论
1.1课题背景
1.1.1设备与设备管理
机械设备是社会生产力的重要组成要素，也是人类利用和改造自然的物质基础。
在企业中设备是主要的生产工具，作为新技术的载体，设备同时也是企业现代化水平的重要标志［l］。
设备一般指企业在生产或生活上所需的机械、装置和设施等可供长期使用，并在使用中基本保持原有实物形态的物质资料。
企业设备是企业固定资产的重要组成部分，是企业生存与发展的基础，是企业竞争实力最强有力的体现，更是企业生产、经营成本开支的主要对象。
设备管理伴随近代大工业生产的出现而诞生，今天所说的设备管理，是指以设备为研究对象，最求设备综合效率与寿命周期的经济性，应用一系列理论、方法，通过一系列技术、经济、组织措施，对设备的物质运动和价值运动进行全过程的科学管理。
对企业来说设备管理是企业管理的重要组成部分［z］。
1.1.2设备管理的发展过程
现代工业出现之前，由于工具比较简单，设备管理的重要性并不迫切，只有一些工匠来掌握工具修造的技巧，未发展成流派或理论。
现代工业的出现，大工业迫切需要设备管理模式满足企业的发展，从而出现了不同的管理阶段。
按时间顺序排列，主要有：
事后维修阶段、预防维修阶段、生产维修阶段和各种管理模式并行阶段口5｝。
1.1.3管理信息系统
管理信息系统，也称信息系统，它是利用计算机技术、通信技术、管理决策技术等，为管理者提供辅助管理、辅助决策服务的系统。
管理信息系统能实测企业的各种情况，利用过去的数据预测未来；从企业全局出发辅助企业进行决策；利用信息控制企业行为；帮助企业实现其规划目标［6］。
1.1.4设备管理面临的挑战
设备管理作为制造企业的一项关键的业务流程，它服从并服务于企业的生产经营。
近年来兴起的先进制造模式极大地改变了设备管理的工作对象和工作环境，使得设备管理的工作对象―设备日益复杂化、大型化和高速化，同时也使得制造企业的组织形式更多样，生产方式更具柔性[v］。
这些变化使得企业的设备管理面临着五个方面的挑战：
设备的复杂化和大型化对企业的设备管理资源提出了更高的要求［s]；设备的高速化和满负荷运行要求实施更先进的预知维护策略［9};设备维护工作的随机性和先进制造技术的应用对设备维护的组织柔性提出了更高的要求［l。
川；设备维护的长流程特性要求更科学和更规范的维护管理机制以提高其管理效能［l2'4}；先进制造模式的不断完善要求设备维护的改进必须是持续的［",9｝。
1.1.5设备管理信息系统
设备管理信息系统是一个技术管理系统。
一个高水平的完整的设备管理信息系统应包括设备一生的基础、技术和经济要素的管理，因此设备管理信息系统主要具有以下特点：
一、设备管理信息系统应能够规范基础信息，为深层次的管理提供保证，系统将通过规范化设备基础信息和工作流程，保证企业设备系统、设备管理工作的标准化、制度化和程序化，保证信息的准确性和工作的高效性。
二、综合先进的管理思想，提高设备技术管理水平。
设备管理信息系统应实现计算机对设备运行、技术状态、状态检测、检验、维修和技术改造等进行全过程控制与管理，为企业设备更新改造大修决策提供技术、经济论证和分析，通过规范的设备管理达到资产效益最大化，全面提高设备管理的工作质量与现代化水平，辅助企业经营目标的实现。
三、建立知识管理体系，提高设备管理的整体水平。
设备管理信息系统将利用计算机网络系统，采集、处理、存储和使用各类设备、工作数据与重要的技术经济数据，建立企业的设备技术信息共享机制和设备管理工程体系，通过日积月累，动态建立设备工作作业技术标准，升华企业智力资本，建立企业在设备管理方面的知识管理体系，从而为企业将来的设备技术工作提供深入的依据。
四、建立综合信息管理，实现设备的经济技术分析。
设备管理信息系统通过组织各方面设备技术状况、维修历史记录等技术经济信息。
进行科学的数据分析，辅助各级管理部门进行工作计划与管理决策。
分析、评价设备的技术能力等级和需要解决的技术经济问题，为设备作业成本控制、投入产出效益评价和实施全方面的经济管理提供支持。
综上，由于设备管理信息系统具备以上四方面的特点，它能够很大程度上满足设备管理面临的挑战。
所以，开发设备管理信息系统是设备管理实现现代化的必由之路。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内现状
我国设备管理信息化主要经历了三个阶段：
第一阶段，我国在设备资产管理中应用计算机软件，最早出现在20世纪80年代中期，主要以设备台帐管理和维修计划管理为主。
自1992年以后，随着先进生产装备的引进，国外的设备管理软件开始进入中国，并以预防性维修为管理的主要功能。
这一阶段的软件大多应用效果不佳，除了技术因素外，主要是软件的实施面临着企业管理模式转换过程中诸多不确定因素的影响。
第二阶段，自1993年起，设备资产管理软件的发展进入第二阶段，主要的特征是，企业在急剧变化的外部经济环境影响下，设备管理工作呈现一种不确定状态，新设备、先进生产线和工艺的引进，直接冲击着传统的设备管理模式，在现代化的设备管理技术、方法不断进入我国的形势下，新的模式并没有形成，导致企业在设备资产管理方面失去了标准和评价的依据，因此在这一阶段国内新出现了十多种设备资产管理软件，但都由于系统管理模式的不确定而未能很好地解决软件应用符合企业实际这一重要问题。
第三阶段，自2001年起，设备资产管理软件进入发展的第三阶段，其发展在两个领域中推进。
一是以服务于国有企业为主的本土化软件系统，按设备综合工程学的理论和全寿命周期管理模型提供管理功能，主要突出了资产管理、故障管理与分析、包含大修计划、事后维修、预防维
修、状态维修等在内的综合维修模式的建立以及设备全生命周期的技术经济分析等。
另一个方面是以服务于合资、外资企业为主的国外软件产品，主要提供以预防维修和工单管理为主的功能，且用户多集中于具有外资背景的大型跨国制造企业。
在这两个发展方向之外，在实施企业资源计划ERP系统的过程中，连带建立了设备资产管理软件模块，这些模块的功能大多以设备资产管理的早期管理功能为主，局限于资产台帐、工作记录、维修计划和维修费用的管理，未能深入到设备管理的技术工作层面。
1.2.2国外现状
国外企业非常注重成本，实现利润最大化，是企业的终极目标。
专业化的设备维修管理软件正好满足这一要求。
因而国外设备维修管理软件起步较早，到目前已经比较成熟。
典型的软件包括：
英国Engica公司的Q4生产管理系统、MAxIMO公司的MAxIMO设备维修管理系统、Datastream公司的MPZ设备维修管理系统等。
英国Engica公司的Q4生产管理系统诞生于1978年，早期为DOS版本，经过20多年的不断完善与发展，日趋成熟，现该系统以Micr0S0ftWilldowS操作系统为平台，具有较高的兼容性。
该软件包括“策划维修管理”与“物资管理”两大子系统，将备件管理与生产管理有效地结合起来。
MAXIMO公司是一家专门从事设备维修管理软件开发的公司，目前在中国有多家分公司。
MAXIMO设备维修管理系统包括工作单管理、定检管理、库存管理、设备维修管理、采购管理、缺陷管理、劳力管理、资源管理、系统设置、日程管理、系统工具、客户化工具等功能。
Datastream公司的MPZ设备维修管理系统提供了号称“世界领先的检修解决方案”，其特点为：
对于报告和程序可以使用临时表存储数据；能够制定新的数据表和字段，然后应用；在表单格式下，可以对记录进行拷贝、粘贴操作；在局域网上安装后多客户使用。
系统模块包括资产管理子系统、员工管理子系统、设备维修管理子系统、库存管理子系统、采购管理子系统、预算管理子系统、计划管理子系统、任务管理子系统、工单管理子系统和缺陷管理子系统等。
综上所述，虽然国外软件在功能上比国内软件成熟，但是国外软件价格昂贵，而且其软件功能在设计上会有许多与我国制造企业所需的软件功能不一致的地方，因此要引进国外软件开展工作首先就要更改设备维修管理制度及其相关工作制度。
此外，还要考虑引进的国外软件是否能够满足我国企业当前工作的要求；是否能够帮助国内制造企业完成工作；显然，这些问题还不能得到肯定的答案，这还是因为当前国内与国外的设备管理机制还存在很多差异，所以引用国外软件开展工作还有待考虑［z0｝。
1.3本课题研究的意义
由于缺乏相应信息技术、工具软件和管理观念的支持，传统的维护工作方式难以适应先进生产方式和社会可持续发展战略对设备维护的新要求，这种不适应性突出的表现为下述五个方面：
一、维护工作的低效能：
在传统的设备维护工作方式中所有维护任务完全映射为人的活动，使得维护人员陷于诸如维护检查、工作协调、资料查询和报表统计等程序性的事物工作中，而员工的体能约束和情绪波动决定了纯粹的人力资源不是高效可靠完成上述工作的途径。
二、维护决策的欠科学性：
一方面众多的事务性工作制约维护员工在维护决策上的精力的投入，影响了维护决策的系统性；另一方面缺乏有效的决策信息和知识的支持降低了维护决策的合理性。
三、维护实施的不规范性：
在传统的设备维护工作方式中，各维护管理层次之间、设备维护与企业其他职能部门之间、维护管理人员和维护执行人员之间都存在着信息不对称，这种不对称性降’｝弱化了企业管理层对设备维护工作的监督能力，为不规范的维护实施提供了操作空间。
四、维护学习局限性：
由于传统维护方式在交互手段和交流对象上的局限，维护学习的主要手段是维护经验的言传身教，学习对象主要集中在有限的工作伙伴内，受地域分布的影响维护员工难以从其他维护人员那里获得维护技术和维护知识方面的指导。
五、维护评估的粗放性：
传统维护工作方式中设备维护的质量、效率和经济数据是孤立和分散的，所以它支持的维护评估结果难以对维护工作的全面改进进行有效指导（甚至可能误导）。
迅速采用现代化的设备管理方法与技术手段，已成为设备管理克服困难、迎接挑战的重要任务之一。
其中建立设备维修管理信息系统，实现维护设备管理计算机化，是一项最行之有效的方法。
1.4课题来源和研究内容
1.4.1课题来源
在科学技术发展迅速，信息量逐步扩大的今天，许多企业都非常重视自身的信息基础建设，上海三菱电梯有限公司当然也不例外。
在2000年到2007年间，公司先后引进了200余台具有世界先进水平的数控设备，使其制造装备水平明显提高。
但是面对这样一个庞大的数控设备群，公司当前的设备管理工作就日渐显得不足，于是设备停机时间长、故障频率高，使得维修效率相对下降。
所以，必须采用现代化的管理手段，才能使它们充分发挥和维持其功能和性能。
公司的设备管理工作作为整个公司生产经营活动的一个重要工作内容，一直试图建立现代化设备管理信息系统，但是由于某些方面还不具备进行开发设备管理信息系统的条件，因此，设备管理还保留原有的人工管理方式。
管理只能是设备部的各个分部各自管理，如果是几个分部都需要的交叉数据，各分部只能分别维护和管理，导致交叉数据信息查询困难，以及交叉数据重复输入或者都没有记录。
再有，由于设备部各个分部在地理位置上分布于公司的各个厂房内部，距离相距较远。
管理人员、技术人员或者维修工人为了查询某些信息，有时需要跑好几个地方才可能收集到所需信息，更为严重的情况是收集不到所要信息，这严重影响了设备管理和维修工作。
同时，在现有的工作方式下，所有的统计、查询和计算全都由手工方式来完成，管理人员面对的是一大堆的数据，日常的工作负担很重。
另外，由于使用者的身份较多，管理也比较复杂，使得手工管理难以达到对数据安全性的要求。
传统的手工方式与现代迅速发展的高新技术、计算机网络技术和数据库技术格格不入。
建立现代化的设备管理信息系统，提高工作效率、改进现有的设备管理工作已是迫在眉睫。
经过本课题组成员的详细调研和分析，汇总现设备管理情况的问题如下：
一、设备技术档案和台帐管理分散，设备部分部各自为政。
存储方式日显落后，大多数仍以纸张手写为主，成册装订存放，不便于综合查询，无法随机检索。
二、设备管理工作中的有些信息，如设备基础信息、故障记录、维修记录和备件使用情况的部分信息，使保存在Excel表格或者W份d文档中，记录的格式没有规范标准，信息零散，查询起来十分困难。
三、设备部分部的地理位置分布广，联系薄弱，管理与执行机构，部门与决策层之间主要以印刷文件、报表讲行信J氨沟通，这种方式实现不了关键信氨的实时亨流。
第一章绪论
四、备件管理工作量大，靠人工进行很不方便。
五、对设备在使用中出现的故障、事故等，分析处理不快捷；有关维修费用统计、事故、信息反馈方面，手段不先进，工作还有欠缺。
六、对于设备的故障停机率、设备完好率和设备运转率等公司关心的指标的计算，其基础数据采集由人工完成，信息不够准确。
同时，这些指标人工计算的工作量很大，还会经常发生计算错误。
七、点检的基础工作性质和庞大的点检记录的存在，使得如何对点检进行受控管理，保证点检工作的质量，是企业面临的一个重要问题。
本文结合公司发展现状，旨在建立适合于自身的设备管理信息系统，发展设备管理技术，辅助设备维修，提高维护效率，降低维修成本，以提高内部的工作效率和竞争力。
设备部是上海三菱电梯有限公司的下属职能部门，主要业务是负责公司全部设备的管理和维修工作，以及设备相关的备品、配件、工具管理。
1.4.2研究内容
本文的研究内容是以开发上海三菱电梯有限公司设备管理信息系统为基础，整个系统涉及的面比较宽，包括整个公司的设备维修、设备故障管理帕累托分析、备件的管理等。
本课题的使用单位是上海三菱电梯有限公司设备部的各分部。
本文研究内容包括以下几个方面：
一、研究系统功能模型。
基于对企业进行需求分析的基础上，通过研究设备管理的业务需求，建立系统功能树图和IDEFO功能模型，完成系统的总体功能设计。
并综合评比分析了C/S和卿S网络体系结构，选择了适合本企业的C/S网络结构体系。
（见第二章）
二、研究系统数据库设计技术。
根据当前企业设备管理中的表单，并与用户沟通，逐步迭代地建立了设备管理信息系统的E一R模型；并将该E一R模型转化为流行数据库管理系统均支持的关系模型。
在E一R模型转化为关系模型的过程中，详细研究了：
将实体转化为表的过程，将联系以及最大粒度转化为外键设计和最小粒度设计。
（见第三章）
三、研究系统开发实现过程中的各项关键技术。
其中包括建立表和为保证数据完整性各种约束的关键技术的研究；帕累托原理在设备管理信息系统中应用关键技术的研究；事后维修规范化在系统中实现关键技术的研究；并介绍了系统的一些管理界面。
（见第四章）
2系统总体模型设计
大型信息系统通常十分复杂，很难直接对它进行全面的详细设计，故在详细设计前人们通常先根据企业特点、功能需求等因素对系统进行各类总体模型的分析与构建，以便对系统在总体上进行规划，即系统总体设计。
系统总体设计是系统中各子系统的整体实现方案，为子系统的详细设计和实现提供统一的规划、方法和目标，同时系统总体设计决定了软件的可应用性、可扩展性等诸多重要特性，在系统总体设计阶段要做认真细致的分析研究工作，避免系统在功能上存在先天的不足或缺陷。
设备信息管理是企业综合信息管理的重要组成部分，集成设备管理过程有关的信息，它包括对设备管理信息的采集和对采集的信息进行管理等内容。
要实现对设备信息的管理，必须先完成系统的总体设计，首先必须在用户需求的基础上勾画出系统的总体功能树图，并确定系统的各功能模块及功能模型，最后还需设计系统的网络体系结构。
只有完成了以上所有系统总体设计过程才能对设备管理信息进行有效的组织和管理。
2.1需求分析
设备部是上海三菱电梯有限公司的职能部门，业务主要围绕设备的维修和管理。
它由设备管理科、饭金维修组、金工维修组、电控维修组和点检组组成。
各组均有科长或组长，他们对设备部经理负责，设备部经理是部门最高领导。
设备管理科和点检组位于设备部内部，饭金维修组、金工维修组和电控维修组分别位于饭金车间、金工车间和电控车间内部，因此，设备部各分部在地理位置上相对比较分散。
设备部的业务需求主要有：
设备信息管理、档案资料管理、维修管理、备件管理和有关维修和备件管理的数据分析。
2.1.1设备信息管理
设备信息指的是设备的编号、名称、型号和供应商等内容，是设备最基础的信息，管理人员
经常需要查询这些信息。
设备信息管理模块包括设备信息的维护（增加、删除、更新和查询）,如图l所示。
图1设备信息管理功能框图
Flgure1ThefunctionalstructureD血gramofequlPmentinformationmanagement
2.1.2档案资料管理
设备档案是指设备从规划、设计、制造、安装、调试、使用、维修、改造、更新直至报废的全过程所形成的图纸、文字说明、凭证和记录等文件资料，通过收集、整理、鉴定等工作归档建立起来的动态资料系统。
设备档案是设备制造、使用和修理等工作的一种信息方式，是设备管理与维修过程中不可缺少的基本资料。
档案资料管理包括设备档案资料信息的维护（增加、删除、修改和查询）；档案资料借出登记、归还登记和借阅信息查询，如图2所示。
图2档案资料管理功能框图
Flgure2ThefunctionalstructureD血gramoffilemanagement
2.1.3维修管理
当前国内外工业企业对生产设备，较普遍采用的维修方式有预防性维修和事后维修。
事后维修指的是在设备发生故障后，再进行维修的维修方式。
这种维修方式，必然造成企业不能按期完成合同，引起巨大的经济损失，影响到企业的发展。
预防性维修是指定期对设备进行检查，根据检查结果，对设备进行计划修理的维修方式。
预防性维修的优点是可以减少非计划的故障停机时间；其缺点是受检查手段和经验的影响较大，可能检查失误，导致维修计划不准确，造成维修过剩和欠修。
我公司现状为订单饱满，生产任务繁重。
因维修所产生的费用远小于因设备故障停机而不能按时交货所造成的损失。
所以，公司对设备部的考核指标是故障停机时间，而约束条件维修费用相对宽裕。
若单独采用事后维修，则故障停机时间根本无法保证。
若单独采用预防性维修，则欠修会造成设备故障，导致故障停机时间长；而维修过剩产生的维修费用，在一定程度上我们是可以接受的。
因此，设备部采取预防性维修与事后维修相结合的维修方式。
这两种维修方式可以取长补短：
事后维修可以弥补预防性维修中欠修的缺点，而预防性维修可以大幅减少突发故障，在减少了故障停机时间的同时，也减少了事后维修的工作量。
2.1.3.1事后维修管理
事后维修管理包括：
现场故障报修和维修过程管理（故障报修接收、维修信息填写、维修检验和维修结束），如图3所示。
7
第二章系统总体模型设计
图3事后维修管理功能框图
Figure3ThefunctionalstructureD血gramofemergencymaintenance
2.1.3.2点检管理
预防性维修管理主要就是点检管理。
在设备的运行中，对影响设备正常运行的一些关键部位（即“点”）进行管理制度化、操作技术规范化的检查维护工作称为设备点检。
设备点检制度是一种先进的设备维护管理方法。
实行设备点检制度能使设备隐患和问题得到及时发现和解决；由于检查时有明确的量化检查判定标准可以保证设备的检查和维护质量，能够早期发现设备的异常状况和劣化，有利于推广经济责任制，有利于实现计算机辅助管理即｝。
点检管理包括：
点检项目信息维护（点检项目增加、删除、更新和查询）；点检记录信息维护（点检记录的增加、更新和查询），如图4所示。
图4点检管理功能框图
Flgure4ThefunctionalstructureDiagramofspot一inspectionmaintenance
2.1.3.3备件管理
备件管理是维修活动的重要组成部分，只有科学合理的储备与供应备件，才能使设备的维修任务完成得既经济又能保证进度。
否则，如果备件储备过多，会造成积压，增加库房面积，增加保管费用，影响企业流动资金周转，增加产品成本；储备过少，就会影响备件的及时供应，妨碍设各的修理讲度，延长停歇期，是企业的生产活动和经济效器遭普榻失。
因此，做到合理储各，
第二章系统总体模型设计
乃是备件管理工作要研究的主要问题哪｝。
备件管理主要包括备件采购管理、备件出库、备件入库、备件库存查询，如图5所示。
图5备件管理功能框图
Flgure5ThefunctionalstructureDingramsparepartsmanagement
2.1.3.4统计分析管理
统计分析管理可以对运行记录、停机记录、点检、完好检查、定期检查、精度检查、故障记录、事故记录等原始数据，通过常规管理方法和现代化技术手段，分析设备运行的可靠性与经济性，为制定合理的维修策略，提供量化的依据。
统计分析管理主要包括：
设备技术指标、设备经济指标、设备维修帕累托分析、点检记录统计分析和备件库存统计等，如图6所示。
图6统计分析管理功能框图
Flgure6ThefunctionalstructureDingramofstatisticsandana卜515management
2.1.3.5系统功能树图
本系统必须具备以下几个模块：
档案资料管理模块、维修管理模块、备件管理模块、设备信J氨管理樟块和统计分析樟块。
根据以卜分析，设各管理信氨系统的总体功能框图如图7所示。
第二章系统总体模型设计
图7设备管理信息系统功能框图
F运ure7ThefilllctionalstructureD认gramofequiPmentman吧ementilllbrmationsystem
第二章系统总体模型设计
2.2系统总体功设计
2.2.1建立功能模型的目的
工程界对系统开发过程一般可安排几个阶段：
分析（确定系统将做什么）、设计（定义子系统及其接口）、实现（独立的创建子系统）、集成（把子系统联接成一个整体）、测试（证明系统能工作）、安装（使系统能运行
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