一、系統需求分析

高速公路機電工程主要包括以下主要系統:監控系統、通信系統、收費系統、通風系統、照明系統、供配電系統及消防系統。各個系統所包括的設備種類繁多，以高速公路機電工程最典型的三大系統(監控、收費、通信)為例，基本的子系統就包括:信息采集、信息傳輸、信息發布、信息存儲與統計分析等發，基本設備分布在監控、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備，多則上百種設備，設備的數量隨著公路的里程和公路的等級增加或減少而相應變化。在高速公路機電工程的后期維護過程中，需要對所有設備的運行狀況及故障出現的情況、處理方法等，按照ISO9000質量體系的要求，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，并根據出現故障設備的數量及種類，進行故障數據的統計分析和計算，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量控及設備采購、訂貨提供可靠的科學依據。在相當長的時間內，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據，完全是人工填寫后輸入計算機，再按照一定的規則進行數據處理和計算分析后，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據的準確，需要我們設計一個高效、科學的工程維護管理系統，及時分析設備的故障原因及故障率，根據設備的故障率，在工程的設備采購階段，盡可能的使用性價比高、質量優良、可靠性高的產品，確保高速公路機電系統的正常運轉，保證高速公路的安全暢通，同時也能盡量降低企業的工程成本。根據ISO9000管理體系的要求和實際工程建設的施工過程，我們建立了如下ISO9000質量管理體系的維護工程工作流程。根據如圖1所示的維護工程工作基本流程，利用先進的計算機技術、網絡技術及可靠性分析與設計方法，設計的工程維護管理系統將解決如下問題:

(1)能夠完成現階段工程維護工作中需要人工完成的數據管理工作。

(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，也為工程項目的質量管理及過程控制，提供更加科學和準確的依據。

1、基本需求分析

由工程維護工作流程，本系統需要完成以下幾個主要方面的功能:

(1)維護保養/例行檢查記錄表(維護日志):日常巡查設備的養護日志。(2)故障處理記錄表:巡查中出現的設備故障、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:根據階段出現的故障設備的類型及數量，進行分析計算，給出本工程項目的設備故障率。

(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

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

二、系統基本組成及功能

本系統根據需求，設計為以下幾個模塊:

1、工程項目基本數據庫

(1)高速公路機電工程中的常用系統及設備的標準化名稱庫。

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

(3)工程項目設備數據庫:包含本工程項目的設備數量、設備商信息、設備的分類等。

(4)機電工程常用設備或系統的故障信息庫。

2、工程項目維護記錄表格庫

按照ISO9000質量管理體系要求的文件格式，根據基本數據庫及每日的維護工作的具體情況，輸入基本數據，生成以下維護記錄表格。

(5)維護保養/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、故障數據處理分析模塊

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

三、系統的設計與實現

本軟件的設計與實現是根據系統的需求分析，確定了軟件系統的基本構成，根據維護工程工作的流程，設計了軟件系統的基本流程。軟件系統的開發基于MicrosoftSQLSever和VC++，運行平臺為WindowsXP及以上操作系統，可視化的操作界面，使工程的維護管理工作實現自動化，系統可以實時查詢各個項目的現場設備的故障狀態記錄及處理情況，設備的階段故障率可根據需要隨時提取計算結果。

四、結語

本系統是基于ISO9000質量體系管理的質量過程控制節點，對高速公路機電工程施工企業后期工程維護管理工作而設計的，其中的故障數據處理分析模塊，基于可靠性分析與設計的基本概念，對高速公路工程維護工作中出現的產品故障數據進行統計、分析，計算出設備的階段故障率，使得工程項目的質量控制更具有科學性及可操作性，為企業提高工程的質量、企業的競爭力和經濟效益提供一個有效的手段。本系統也可根據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備維護管理提供一個科學和高效實用的方法，同時，為施工單位工程質量控制提供一個有效的環節。

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研究院