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1、火电厂设设备检修修管理系系统的UUML建建模刘志强 黄树红红高伟华中科技技大学动动力系摘要：状状态检修修是科学学的设备备检修方方式，实实施先进进的检修修管理、建建立设备备检修管管理系统统是状态态检修的的基础。本文分析了设备检修管理系统的功能需求，探讨了对电厂设备检修管理系统采用统一建模语言（Unified Modeling Language）进行可视化建模的一般过程和可行性，并以某300MW机组为例论述设备检修管理系统的基本框架和UML建模过程。关键词：发电设设备 状态检检修 统一建建模语言言（U） 管理理信息系系统1 引言建国以来来，我国国长期实实行的检检修体制制是以故故障检修修、预防防性计
2、划划检修为为主的体体制。随随着社会会经济和和科技的的发展，检检修体制制目前正正逐步向向预知性性的状态态检修体体制过渡渡。以故障检检修、预预防性计计划检修修为主的的检修体体制曾经经是适应应我国生生产力发发展水平平的，它它一般包包括大修修、小修修、临修修、定期期维护等等形式。在在电厂设设备管理理中采用用这种检检修方式式的优点点在于保保持供电电的基本本稳定性性，人力力、物力力、资金金安排的的计划性性，生产产指挥者者基本上上做到心心中有数数。在这这种检修修体制下下，一般般大修间间隔23年，小小修间隔隔488个月，检检修项目目、工期期安排和和检修周周期均由由管理部部门根据据经验制制定。但但随着火火电设备
3、备向高参参数、大大容量、复复杂化发发展，其其安全经经济运行行对社会会的影响响也越来来越大，维维修投入入大幅度度上升。面面对这个个情况，现现行检修修体制日日益明显显暴露出出所存在在的缺陷陷，因此此对设备备实行更更先进、更更科学的的管理和和检修体体制，无无论从火火电厂自自身的利利益还是是从社会会的要求求出发，都都是势在在必行。状态检修修是在设设备状态态监测的的基础上上，根据据设备状状态监测测和分析析诊断的的结果安安排检修修时间和和项目的的检修体体制。所所以，它它是一种种适应于于市场经经济和现现代企业业制度的的全新的的设备维维修策略略，根据据我国国国情，状状态检修修实际上上是融故故障检修修、计划划性
4、检修修、状态态性检修修、主动动检修为为一体的的，具有有最大的的可靠性性和最低低的成本本消耗的的混合式式优化检检修体制制。目前前，在火火电厂推推行状态态检修所所要达到到的目标标是：延延长定期期检修间间隔；减减少定期期检修时时间；提提高设备备可靠性性和可用用系数；增加发发电量；延长设设备寿命命；降低低运行检检修费用用；减少少资金投投入；改改善电厂厂运行性性能；提提高火电电企业经经济效益益。状态检修修作为一一种先进进的检修修体制，是是一个涉涉及到技技术、经济、体制等等多方面面的系统统工程，涉涉及到许许多管理理问题。要实行状态检修，必须使设备检修管理工作标准化，正确完整的技术数据和技术管理是状态检修的
5、基础。目前在电厂的设备检修工作管理中，由于设备的繁多和复杂，相对应的检修工作票、检修工艺卡的管理十分复杂，整个检修工作的过程管理也很复杂，大多数电厂都是单凭检修管理人员的脑力劳动和手工记录，这已经不能满足状态检修的要求。因此，结合全厂设备管理信息化的建设，建立状态检修的计算机管理信息系统是推行这一体制的基础性工程。本文论述述了检修修管理信信息系统统的设计计和建模模工作，并并在系统统的需求求分析和和总体设设计中采采用了可可视化建建模的方方法。大大型信息息管理系系统建模模是系统统成败的的关键，采采用建模模语言进进行建模模有利于于系统的的最后实实施。本本文采用用的建模模语言是是目前国国际上流流行的统
6、统一建模模语言（U）。UML是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。它溶入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作用域不仅限于支持面向对象的分析与设计，还支持从需求分析开始的软件开发的全过程。2 设备检修修管理系系统的需需求分析析设备检修修是设备备全过程程管理的的一个重重要环节节，状态态检修作作为一种种先进的的检修体体制，它它的内容容包括着着很多管管理方面面的问题题。这些些问题主主要有：数据的的综合管管理、检检修风险险分析与与决策、备备品备件件管理、具具体检修修过程的的实施管管理、相相应设备备管理政政策的制制订、对对检修效效果的评评估、专专业人员员的培训训以及机机构设置置
7、等问题题。而其中检检修管理理是是涉涉及到上上述诸多多问题的的最主要要管理工工作。检检修管理理包括设设备缺陷陷管理；检修工工作票、工工艺卡管管理；检检修计划划管理；检修项项目管理理以及备备品备件件管理等等。它可可为整个个状态检检修过程程提供完完备的技技术数据据、检修修依据和和检修过过程的自自动化控控制。因因此，设设备检修修管理系系统的实实施对电电厂实施施状态检检修有很很重要的的意义。针对状态态检修的的要求，设设备检修修管理系系统应通通过以下下五个子子系统来来满足其其需求。 检修工作作票、检检修工艺艺卡管理理系统在系统中中对设备备的检修修工作票票集中管管理，执执行工作作票办理理、签发发、接受受、许
8、可可、变更更、延期期、终结结、验收收、完工工处理等等任务；对设备备检修工工艺卡亦亦进行集集中管理理，提供供录入、删删除、查查询、编编辑等功功能。 设备缺陷陷管理系系统该系统从从人为发发现缺陷陷开始，辅辅助检修修部门组组织人员员进行消消缺，同同时详细细记录消消缺的整整个过程程，进行行设备缺缺陷统计计，为分分析设备备运行情情况和部部门考核核提供科科学依据据，并为为以后制制定大修修计划和和对设备备质量进进行评估估提供参参考。 检修计划划管理系系统对设备的的定期检检修计划划进行管管理，制制定设备备定检滚滚动计划划表。并并可根据据定检表表生成月月计划项项目表和和检修卡卡。 检修项目目管理系系统通过状态态
9、监测和和故障诊诊断分析析出的诊诊断结果果、设备备事故和和缺陷，提提交设备备检修申申请。针针对所提提交的申申请，生生成工程程项目，规规定该项项目应执执行的工工作计划划。工程程项目中中包括检检修开工工处理及及完工处处理，检检修结果果的验收收、评估估，报表表生成。其其检修作作业管理理模块对对检修作作业的四四个阶段段（分析析监测、检检修建议议生成、作作业单生生成和检检修开始始、检修修完成）进进行管理理，同时时跟踪检检修作业业进行的的状况，如如检修建建议是否否送出、取取消、等等待批准准，等待待计划、等等待材料料、完成成、完成成封档等等。 备品备件件管理系系统对电厂设设备的备备品备件件进行综综合管理理，能
10、够够随时提提供设备备的备件件信息；上述五五个系统统之间的的联系非非常紧密密，要完完成各自自的功能能都要用用到其他他系统的的数据。它它们之间间有的是是并行处处理，有有的是顺顺序处理理，而且且所涉及及到的系系统用户户种类很很多，权权限管理理十分复复杂，各各个用户户之间的的业务联联系错综综复杂。各各系统下下的子系系统同样样也是复复杂多变变，功能能划分不不易明确确。同时时，系统统还要兼兼容电厂厂已有的的网络系系统和厂厂级MIIS系统统。因此，要要能够准准确完成成系统的的需求分分析和总总体设计计，也就就是对电电厂的设设备维修修管理进进行建模模，从业业务需求求到要求求，到模模型，是是一项很很重要的的工程，
11、整整个系统统的成败败也就在在于建模模的成功功与否。另另外，考考虑到团团队开发发以及系系统的健健壮性、伸伸缩性和和良好的的继承性性、可维维护性，选选择一个个在整个个系统的的生命周周期中都都适用的的建模工工具十分分关键。3 统一建模模语言UUML和和可视化化建模系统建模模时，要要把用户户的业务务需求映映射到开开发小组组能理解解的技术术要求，并并最终产产生代码码。将业业务需求求和技术术要求映映射为代代码，保保证代码码满足这这些要求求，而且且代码最最终可以以方便的的回溯要要求。这这个过程程称之为为建模。面向对对象的分分析与设设计(OOOAD)方法法的发展展在800年代末末至900年代中中出现了了一个高
12、高潮，UUML是是这个高高潮的产产物。它它不仅统统一了BBoocch、Rummbauugh和和Jaccobsson的的表示方方法22，4，而且且对其作作了进一一步的发发展，并并最终统统一为大大众所接接受的标标准建模模语言。1996年底，UML已稳占面向对象技术市场的85，成为可视化建模语言事实上的工业标准。1997年11月17日，OMG采纳UML 1.1作为基于面向对象技术的标准建模语言。标准建建模语言言UMLL的重要要内容可可以由下下列五类类图形(共9种图形形)来定义义:第一类类是用例例图,从用户户角度描描述系统统功能,并指出出各功能能的操作作者（角角色）。第二类类是静态态图(SStatti
13、c diaagraam),包括类类图、对对象图和和包图。其其中类图图描述系系统中类的的静态结结构。不不仅定义义系统中中的类,表示类类之间的的联系如如关联、依依赖、聚聚合等,也包括括类的内内部结构构(类的属属性和操操作)。类图图描述的的是一种种静态关关系,在系统统的整个个生命周周期都是是有效的的。对象象图是类类图的实实例,几乎使使用与类类图完全全相同的的标识。他他们的不不同点在在于对象象图显示示类的多多个对象象实例,而不是是实际的的类。一一个对象象图是类类图的一一个实例例。由于于对象存存在生命命周期,因此对对象图只只能在系系统某一一时间段段存在。包包由包或或类组成成,表示包包与包之之间的关关系。
14、包包图用于于描述系系统的分分层结构构。第三类类是行为为图(BBehaavioor ddiaggramm),描描述系统统的动态态模型和和组成对对象间的的交互关系。其其中状态态图描述述类的对对象所有有可能的的状态以以及事件件发生时时状态的的转移条条件。通通常,状态图图是对类类图的补补充。在在实用上上并不需需要为所所有的类类画状态态图,仅为那那些有多多个状态态其行为为受外界界环境的的影响并并且发生生改变的的类画状状态图。而而活动图图描述满满足用例例要求所所要进行行的活动动以及活活动间的的约束关关系,有利于于识别并并行活动动。第四类类是交互互图(IInteeracctivve ddiaggramm),
15、描描述对象象间的交交互关系系。其中中顺序图图显示对象象之间的的动态合合作关系系,它强调调对象之之间消息息发送的的顺序,同时显显示对象象之间的的交互;合作图图描述对对象间的的协作关关系,合作图图跟顺序序图相似似,显示对对象间的的动态合合作关系系。除显显示信息息交换外外,合作图图还显示示对象以以及它们们之间的的关系。如如果强调调时间和和顺序,则使用用顺序图图;如果强强调上下下级关系系,则选择择合作图图。这两两种图合合称为交交互图。第五类类是实现现图( Impplemmenttatiion diaagraam )。其中中构件图图描述代代码部件件的物理结构及及各部件件之间的的依赖关关系。一一个部件件可
16、能是是一个资资源代码码部件、一一个二进进制部件件或一个个可执行行部件。它它包含逻逻辑类或或实现类类的有关关信息。部部件图有有助于分分析和理理解部件件之间的的相互影影响程度度。UML适适用于系系统开发发过程中中从需求求规格描描述到系系统完成成后测试试的不同同阶段。在在需求分分析阶段段，可以以用用例例来捕获获用户需需求。通通过用例例建模，描描述对系系统感兴兴趣的外外部角色色及其对对系统（用用例）的的功能要要求。分分析阶段段主要关关心问题题域中的的主要概概念（如如抽象、类类和对象象等）和和机制，需需要识别别这些类类以及它它们相互互间的关关系，并并用UMML类图来来描述。为为实现用用例，类类之间需需要
17、协作作，这可可以用UUML动动态模型型来描述述。在分分析阶段段，只对对问题域域的对象象（现实实世界的的概念）建建模，而而不考虑虑定义软软件系统统中技术术细节的的类（如如处理用用户接口口、数据据库、通通讯和并并行性等等问题的的类）。这这些技术术细节将将在设计计阶段引引入，因因此设计计阶段为为构造阶阶段提供供更详细细的规格格说明。编程（构构造）是是一个独独立的阶阶段，其其任务是是用面向向对象编编程语言言将来自自设计阶阶段的类类转换成成实际的的代码。在在用UMML建立立分析和和设计模模型时，应应尽量避避免考虑虑把模型型转换成成某种特特定的编编程语言言。因为为在早期期阶段，模模型仅仅仅是理解解和分析析
18、系统结结构的工工具，过过早考虑虑编码问问题十分分不利于于建立简简单正确确的模型型。UML模模型还可可作为测测试阶段段的依据据。系统统通常需需要经过过单元测测试、集集成测试试、系统统测试和和验收测测试。不不同的测测试小组组使用不不同的UUML图图作为测测试依据据：单元元测试使使用类图图和类规规格说明明；集成成测试使使用部件件图和合合作图；系统测测试使用用用例图图来验证证系统的的行为；验收测测试由用用户进行行，以验验证系统统测试的的结果是是否满足足在分析析阶段确确定的需需求。可视化建建模将模模型中的的信息用用标准的的图形元元素直观观地显示示。目前前，支持持UMLL可视化化快速开开发应用用程序的的工
19、具很很多，其其中Raatioonall公司的的Rattionnal Rosse是其其中之一一，它支支持Usse CCasee框图，SSequuencce框图图等图。通通过正向向和逆向向转出工工程代码码特性，可可支持CC+，JJavaa，Viisuaal BBasiic的代代码产生生和逆向向转出工工程代码码。4 电厂设备备检修管管理系统统的建模模本系统采采用UMML语言言进行建建模。第第一步工工作是系系统的需需求分析析，而需需求分析析必须以以针对该该系统的的调研为为基础。在在调研过过程中，可可针对现现行系统统和信息息需求进进行分析析，并得得出系统统的功能能需求分分析。用用例模型型用于需需求分析析
20、阶段，它它的建立立是系统统开发者者和用户户反复讨讨论的结结果，表表明了开开发者和和用户对对需求规规格达成成的共识识。清楚楚表达系系统的用用例图往往往不是是一次就就能做好好的，必必须在对对系统所所涉及的的业务充充分了解解下，才才能不断断完善，它它反映了了系统与与外界的的交互作作用。以某3000MWW火电机机组为例例，根据据需求分分析，建建立起一一个初步步的框架架。系统统按上述述五个子子系统进进行功能能划分。系统涉及业务和各种人员类型很多，若是将其用一个用例图表达是不可能的，因此，对应五个子系统将用例分成了五个包，每个包中若涉及的业务和系统人员仍比较复杂的话，还可以在此包的基础上再分若干包，包中包
21、含了用例图。而包图将类似项目组合在一起，显示包与包之间的依赖、继承关系。用例图中中的角色色（Acctorr）对形形成用例例图是非非常有用用的，获获取一个个用例，首首先就要要找到与与之关联联的角色色。面对对一个大大系统，要要列出用用例清单单常常是是十分困困难。这这时可先先列出角角色清单单，再对对每个角角色列出出它的用用例，问问题就会会变得容容易很多多。在本本系统开开发中，通通过用户户对一些些问题的的回答来来识别角角色。如如：系统统中工作作票及工工艺卡由由谁制定定，由谁谁填写，由由谁来执执行等问问题。此外，弄弄清楚本本系统需需要和哪哪些系统统进行交交互是很很重要的的，如与与设备台台帐管理理系统、物
22、物资管理理系统的的交互关关系等。一一旦弄清清楚了系系统中的的主要角角色，就就可以对对每个角角色提出出与之相相关的问问题，例例如：针针对汽机机检修人人员需要要系统为为之提供供什么功功能，如如查询设设备检修修工艺卡卡，生成成设备检检修报告告等。他他们对系系统做哪哪些操作作，特别别是必须须提醒系系统角色色的系统统事件有有哪些，怎怎样把这这些事件件表示成成用例中中的功能能？如系系统发出出缺陷通通知事件件，该事事件应通通知检修修部门。值值得注意意的是一一个用例例必须至至少和一一个角色色关联。经过提炼炼和归纳纳，可以以得到系系统的全全部用例例图。图图1是本本系统的的设备定定检制度度制定用用例图。该该用例图
23、图基本反反映了电电厂设备备定检计计划的编编制过程程。在本本图中所所涉及到到的部门门人员有有检修部部，检修修班组，它它们在图图中反映映为角色色。这些些角色启启动了与与系统的的通信，它它们所完完成的功功能或与与系统的的交互在在图中就就反映为为用例。角角色与用用例之间间的通信信称之为为通信关关系（ccommmuniicattionn reelattionnshiip），它它们用箭箭头表示示。Usse CCasee框图的的一大优优势在于于通信。客客户可以以从该图图中取得得大量信信息，通通过查阅阅用例与与角色，可可以知道道电厂设设备定检检计划编编制的基基本过程程，有助助于寻找找缺少的的功能。图1 设备定
24、定检制度度制定用用例图从物理结结构上，电电厂检修修管理系系统应采采用三层层分布式式体系结结构，整整个系统统的功能能分布于于多台PPC服务务器之上上，这些些服务器器的功能能大致分分为两类类：一类类是设备备检修应应用服务务器，还还有一类类是数据据库服务务器。设设备检修修应用服服务器则则提供设设备管理理、检修修策划等等项功能能，而完完成上述述功能所所需要的的数据由由数据库库服务器器进行存存储、检检索。设设备检修修应用服服务器是是中间层层，属于于应用服服务器。三三层分布布式体系系结构在在可视化化UMLL建模的的逻辑视视图中就就表示为为用户服服务包，应应用服务务包和数数据服务务包。本本系统的的应用服服务
25、包包包含各种种应用业业务规则则，例如如工作票票的业务务流程、检检修申请请过程等等。要将将这些业业务弄清清楚并为为以后做做详细设设计和编编码的需需要，就就必须将将应用服服务包中中的类划划分清楚楚。类反反映了系系统的行行为，对对系统分分析十分分重要。因因此，本本文可视视化建模模的重点点工作也也是弄清清应用服服务包中中的类及及其相互互关系。在在UMLL中主要要有三种种类的形形式：1） 边界类它位于系系统与外外界的交交界处，包包括所有有界面窗窗体、报报表等。2） 实体类它保存要要放进持持续存储储体的信信息，通通过该类类可以设设计数据据库。3） 控制类它负责协协调其他他类的工工作，每每个用例例图通常常都
26、有一一个控制制类，控控制用例例图中的的事件顺顺序。由由于本系系统的特特点是时时序性较较强，如如工作票票的流程程，检修修申请的的流程控控制等，因因此控制制类在本本系统中中是非常常重要的的。本系统统主要涉涉及到的的实体类类有：工工作票信信息；工工艺卡信信息；设设备定检检滚动计计划表；月计划划项目表表；大、小小修计划划表；检检修设备备登记表表；验收收报告等等。这些些实体类类与界面面类的连连接就是是通过控控制类来来完成。控控制类主主要有：运行控控制类，它它相当于于电厂运运行部门门的操作作；工作作票控制制类，系系统的不不同用户户可以通通过它完完成各种种操作；检修控控制类，通通过它完完成检修修过程中中的不
27、同同操作；工艺卡卡的编制制、查询询等控制制类。类与类之之间的继继承、关关联、依依赖等关关系也必必须在建建模时列列出，通通过类和和类之间间的关系系反映出出本系统统的基本本框架。在在这些关关系中，有有一对多多关系，也也有多对对多关系系。系统统中关于于业务方方面的类类和类之之间的关关系可在在UMLL中用类类图表示示出来。对对于一些些业务功功能时序序性较强强的类，流流程可用用顺序图图和合作作图表示示。本系统的的一个类类图如图图2所示示。图2 设备检检修工艺艺卡管理理类图该类图显显示了检检修工艺艺卡管理理的静态态行为。在在类图中中还可显显示各个个类的行行为和属属性。图图中的箭箭头表示示类之间间的关系系，
28、它表表示为一一个类可可以向另另一个类类发送消消息。通通过该类类图可以以完整的的看到工工艺卡管管理系统统的各个个对象之之间的关关系，有有助于开开发人员员在编码码之前显显示和计计划系统统结构，保保证系统统一开始始就设计计合理。5 结语本文描述述的设备备检修管管理系统统的前期期开发工工作已初初步完成成。由于于采用了了UMLL建模方方法，在在需求分分析阶段段和用户户之间的的沟通变变的很方方便。采采用直观观的图形形表示，系系统模型型层次分分明，对对重要信信息一目目了然，用用户可以以通过模模型直观观的看到到用户与与系统间间的交互互关系，分分析人员员可以看看到系统统对象间间的交互互关系，项项目管理理人员可可
29、以看到到整个系系统及各各部分的的交互关关系。可可视化建建模方法法，使系系统分析析人员很很方便进进行业务务规则的的修改和和设计，大大大减轻轻了工作作量，提提高开发发效率，特特别有利利于团队队开发发发行系统统。参考文献献：1. 华中理工工大学能能源科学学与工程程学院，火火电厂状状态检修修概论，119977年111月2. 电子工业业出版社社，UMML wwithh Raatioonall Roose从从入门到到精通，邱邱仲潘 等译3. 张启刚，电电力设备备管理与与维修决决策支持持系统的的研究与与开发华华中理工工大学硕硕士学位位论文，2000.54. 北京航空空航天大大学软件件工程研研究所，标标准建模
30、模语言UUML及及其支持持环境，119988年Modeelinng eequiipmeent maiinteenannce mannageemennt ssysttem of powwer staatioon wwithh UMMLLiu ZhiiQiqqng Huuangg ShhuHoong Gaao WWeiDepaartmmentt off Poowerr EnnginneerringgHuazzhonng UUnivverssityy off Scciennce andd TeechnnoloogyAbsttracct: Conndittionn maainttenaancee is
31、s sccienntiffic modde oof eequiipmeent maiinteenannce. Itt iss thhe bbasee off coondiitioon mmainntennancce tthatt caarriing outt addvanncedd maainttenaancee maanaggemeent andd esstabblisshinng eequiipmeent maiinteenannce mannageemennt ssysttem. Inn thhis papper, thhe ccausse oof ccarrringg ouut tth
32、e powwer equuipmmentt maainttenaancee maanaggemeent sysstemm annd tthe funnctiion demmandd off itt arre iintrroduucedd. MMeannwhiile, thhe ccausse aand feaasibbiliity of vissuall moodellingg thhe eequiipmeent maiinteenannce mannageemennt ssysttem of powwer staatioon aare disscusssedd deeeplly. Furrt
33、heermoore, thhe bbasaal fframme oof tthe equuipmmentt maainttenaancee maanaggemeent sysstemm annd tthe proocesss oof UUML moddeliing aree allso disscusssedd ass 3000MWW unnit of somme ppoweer sstattionn ann exxampple.Keywwordds: powwer equuipmmentt, ccondditiion maiinteenannce, Unnifiied Moddeliing Lannguaage, Maanaggemeent Infformmatiion Sysstemm13