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双流机场电网变电设备缺陷管理分析系统的设计与实现
【摘要】：随着双流机场持续、快速的发展,为双流机场提供源源不断能源动力的机场电网面临着越来越大的压力。从2001年的80台变压器、109面高压开关柜发展到现在的170台变压器、353面高压开关柜,短短十余年间,设备增幅达到276.7%,设备的大量增加给机场电网的设备管理提出了挑战。而目前,机场电网还面临着一个无法回避的问题,现有的机场电网由一个110kV变电站和44个10kV配电站组成,其中有大量站点始建于十余年前,而十年正是电气、电子设备进入加速老化的时期,大量设备出现故障,设备故障频率高,故障种类多样化。为了确保机场的安全运行,对机场电网的设备管理,尤其是设备缺陷管理提出了新要求。本文结合机场电网对设备管理要求的特殊性,在电力设备缺陷信息采集处理的基础上,探讨了造成设备故障的诸多可能因素及相应的故障几率,分析了电力设备缺陷数据。论文以缺陷类型、数据分析为研究对象,讨论了变电设备运行中的风险及缺陷控制的方法。根据相关数据,建立了一套有双流机场特色的变电设备缺陷管理分析系统,强化了双流机场电网的设备管理。论文的主要工作着重于变电设备缺陷的管理方法,应用现代化技术,改善现有工作方式,替代人工交接设备故障情况,建立设备故障分析机制,提高设备故障处理效率。通过作者的研究和探索,本文尝试建立一套适用于双流机场电网的变电设备缺陷管理分析系统,发展设备管理的现代化方法,为其他民用航空机场提供电力设备管理的依据和参考,为推进机场电力设备状态检修起到一定的辅助作用。
【关键词】：
【学位授予单位】：电子科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：TP311.52
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京公网安备75号对电子设备防雷击有关问题的看法
对电子设备防雷击有关问题的看法
摘要：本文阐述了雷击模拟电子设备的机理，spd和类型和选择时应注意的问题。
关键词：雷击 雷电波形 spd
　　近年来，电子信息设备和计算机系统已深入各行各业，由于这类设备的工作电压和耐冲击电压水平低，极易受到雷电电磁脉冲的危害，从而使雷电灾害由电力和建筑物这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特别是通讯、信息技术数据中心，计算机中心以及微电子生产行业等由于雷电造成的危害尤为重要。另一方面，因为雷击是机率事件，这种影响尚未引起人们的注意，很多人认为只要按照国家的建筑物防雷设计规范做好避雷针(带)、引下线和接地装置等建筑物内外的防雷工作就“万事大吉”了。但实际上，当雷击现象发生时，建筑物的外部防雷装置确实有效地抵御了雷击对建筑物的破坏，同时均匀的避雷引下线与建筑物接地的均压环也起到法拉第网笼的作用，保证建筑物内的人员不致因跨步电压升高而导致触电事故。
　　但这时当雷电击中建筑物防雷装置或击中附近其他建筑物的避雷针(带)并由引下线导人大地时，瞬间内在引下线自上而下的产生一个很强的变化磁场。处在这个电磁场作用下的导体，便会感应产生电压，其数值也可达数十千伏，处在这个磁场作用范围的电气、信号、电源及它们的传输线路都因相对地切割了这个变化的磁场磁力线而产生出感应高压，从而将用电设备击坏。如图1所示，如果导体的形状是开口环形感应电压，便会把几厘米长的空气间隙a、b击穿发生火花放电。如果导体是一个闭合回路，感应电压会造成一个电流通过，假如回路上有接触不良的接点，这些地方就会局部发热。再有，由于雷电冲击波的能量集中在工频附近几十赫兹到几百赫兹的低端，雷电冲击波能量就容易与工频回路发生耦合、谐振，于是雷电冲击波从电源线路进入电子设备的机率要比从信号线中进入的机率要高很多，据统计，约有8％的雷击损坏电子设备的事故是由电源引入的，因此应特别加强系统中设备电源的防雷措施。
l　雷击电子设备的途径及损坏机理
　　雷击过电压损坏设备可分为两种情况，一种是受雷电直击，另一种受感应雷影响所致。据统计电子设备受雷电直击而损坏的机率很小，而绝大多数损坏为感应雷造成，雷电行波通过传输信息的电路线传至电子设备使其某些电子元件受损。
　　还有一种情况值得重视的是电子设备附近的大地或其他设备的接地体，因受直击雷引起的电位升高，会使电子设备造成反击，使之对地绝缘击穿。根据传统经验电子设备的地线与电源设备的地线分开设置是减少这种雷电侵入途径的有效措施之一。所以凡联结有输人或输出线路的电子设备应考虑以上三条侵入途径。不论那种途径侵入的雷击过电压加在电子设备上冲击引起两种过电压，一种是：使平衡电路某点出现超过允许的对地过电压，称为纵向过电压，地电位上升引起的反击也属于从地系统侵入的纵向过电压；另一种是平衡电路线间或不平衡电路线对地出现的过电压称为横向过电压。使用对称传输线的设备，横向过电压是因线路两线间存在不同的纵向过电压；或因纵向防护元件放电性能的分散性(如动作时间有快慢的差别)是造成横向过电压的原因，如果在平衡线路上的两个纵向防护元件，其中一路故障或失效这就造成了横向过电压的极限情况。对不平衡电路如对连接同轴电缆的电子设备其纵向过电压即横向过电压。雷电冲击过电压可导致绝缘击穿，也可产生过电流。进行纵向雷击试验的目的，在于检验设备在纵向过电压下元器件对地的绝缘。横向雷击试验则是检验两线间出现冲击过电压时设备耐受冲击的能力。
　　在电子设备中，易受雷击过电压损坏的元部件，大多数是靠近设备的入口端，如纵向过电压会击穿线路和设备间起匹配作用的变压器匝间、层间、或线对地绝缘等。横向过电压可随信息同时传至设备内部，损坏设备内的阻容元件及固体元件。设备中元器件受损的程度，取决于元器件绝缘水平，即耐受冲击的强度，对具有白复能力的绝缘，击穿只是暂时的，一旦过压消失，即可恢复。有些非自复性的绝缘介质，冲击时只有小电流流过，一次冲击不会立即中断设备，但经过多次冲击，随着多次冲击的累积可能会使元件逐渐受损最终导致毁坏，这就是为什么在试验时要试验冲击次数，极性和间隔的原因所在。
　　电子元件受雷击损坏的情况，概括起来不外下列三种：(1)受过电压损坏的，如电容器、变压器及电子元件的反向耐压。(2)受过电压冲击能量损坏的，如二极管pn结正向损坏，冲击危险程度在于流过元器件的过电流大小和持续时间，即能量大小。(3)易受冲击功率损坏的，对元件的危害决定于冲击电压峰值和由此而产生的过电流。
2　雷电波形
　　有关雷电冲击波的描述是用波形参数说明，它有峰值波前时间和下降半峰值时间。如图2所示。观测的数据和波形均具有统计特．硅，服从某种分布规律，从而统计出雷电流幅值，波头、波尾、陡度、能量等概率分布。多年来，国内外在对线路结构上或进人电子设备的雷电冲击波形进行了很多观测工作，获得了大量的观测资料。
　　一些国家通过现场观测发表了很多测试结果。因观测的地理环境和条件的不同。即使在同样条件下，观测得到的数据也不尽相同。早先，有些国家观测得到的几百个波形中，对主放电波形的叙述，当不区另别第一次放电或随后各次闪电时，一般认为雷电流在1―4微秒上升到幅值，然后在40一50微秒内下降到幅值的一半。这就是所谓传统的雷电流波形。正极性闪电的电流波形一般较负极性闪电的波形平坦一些，持续时间较长，上升到幅值的时间约数十微秒，下降到半值时间约为数百微秒。
图2雷击参数定义
　　在对雷电的研究中，需要在千千万万的实波形中找出典型波形并转化为用数学式表示曲线。比较流行的代表曲线有两种：
1．波头部分用两个指数曲线之差表示，其公式为：
　　用这公式表示的波形如图3a，当i=0时，电流上升速度di/dt最大；而当电流逐渐增大时，di/dt逐渐减小；到了i=im时，di/dt变为零。
2．波头部分用余弦曲线表示其公式为：
　　用这公式表示的波形如图3b，当i=0时，di/dt=0；随着电流上升，di/dt也上升；当i=im/2时，di/dt到达最大值；然后di/dt减小；当i=im时，di/dt降为零。
　　一般习惯于用两个指数曲线之差的形式来表示雷电流波形，并且认为这种表示方式和大多数实际测得的波形比较相似。但是经过近年的观测得到大多数的第一次主放电电流波形在其上升到幅值之前时比较缓慢，然后再转入陡的部分，其波头接近于用余弦来表示的波形。用余弦曲线表示时，因为雷电流最大陡度出现在im/2处，以此进行雷击的电位计算时可以得到较高的结果而偏于可靠。但是，余弦曲线计算较为繁琐，因而往往简化为直线，也就是用斜角波来表示，通过最大陡度和平均陡度的转化，可以使采用斜角波的计算结果和采用余弦波的计算结果基本一致。
　　对于雷电流波形的各个量的标志方法各国也不是统一的。典型的雷电流波形是以iec规定的如图4所示，在幅值im 以前叫波头部分，幅值im以后叫波尾部分。早先规定由o点到幅值的时间叫波头长度，由0点到波尾半幅值的时间叫全部波长。但是在实际测量中发现，0点及幅值这两点的时间很难精确测定的。为了避免测量中出现的含混，iec建议测量脉冲电流的实测值按下列方法定义：实效波头时间t1：脉冲电流的实效波头时间，是指脉冲电流在10％幅值及90~／6幅值两个瞬间之间的间隔时间再乘以1．25倍(两个瞬间点a和b见图4（a)。实效半幅值时间t2：脉冲电流的实效半幅值时间t2，是指实效原点o-与波形下降到半幅值的瞬间之间的间隔时间。
　　测量脉冲电压的方法与脉冲电流相似，所不同的只是选择参考点a的方法不一样。脉冲电压的实效波头时间t1是指从脉冲电压在30~／6幅值及90~／6幅值两瞬间之间的间隔时间乘以1．67倍。实效原点o。是指a点之前0.3t1的一点，如图4b。一般以分式符号表示波头时间及半值时间(又称波尾)，例如1．5／40便是指波头时间为1．5微秒，半值时间为40微秒的波形。通常将雷电流由零增长到幅值这一部分称为波头，只有几个微秒；电流值下降的部分称为波尾，长达数十微秒到几百微秒。
　　在1995年的eic61312―1中的典型10／350us和8720us雷电流波形。10／35us波是直接雷的电流波形，其能量远大于8／20us波，用这种波型来确定接闪器的大小尺寸。8／20us波是感应雷和传导雷电的电流波形，用这种波形来检验防雷器件耐雷击能力的一种通用标准。它代表雷电电流经过分流、衰减的电流波，又是线路静电感应电压波和防雷导体通过雷电流时对其附近电气导线的电磁感应过电压波。例如防雷的引下线，建筑物lpzi区及其内部计算雷电流的波。
　　由于雷电参数值随地理环境不同，传输线的结构不同，关于国际标准所规定的波形只是推荐，容许各国根据本国实际情况加以引用或制订。由于我国尚无这方面的资料，故直接引用了iec和itu的推荐波形。对于架空明线的波形采用了我国邮电部门的观测资料制订。
　　建筑物防雷设计规范(gb50057-94)规定了防雷保护区的概念，便于设计者利用系统的层次分析各防雷保护区界面处的金属导体等电位联接和装设过电压保护器去分流和限压的措施，使侵入波干扰信号不断减少。这同我们过去的多道防雷的保护是一致的，在不同防雷保护区的界面上有不同层次的结合，就是要求注意各个介面处内外系统的相互关系与相互作用，即要根据流过电压保护器的电流波形，残压特性和大小，过电压保护器的伏秒特性以及雷电流通过后产生的工频续流大小等选择过电压保护器才是合理的。3　防雷元件性能
　　防雷元件的冲击特性与试验方法的关系甚为密切，它是规定防雷元件技术参数标准的基础之一。但试验方法又与雷电波形有联系。因为电子设备大都在一定的频率范围内工作，不同频率范围的通路，对冲击波有着不同的响应。因此，对雷电冲击波形进行频谱分析，无论对电子设备的防雷设计和试验都是有意义的。
　　防雷元件种类繁多，概括起来可分间隙式的(如放电间隙、阀型避雷器、放电管等)和非间隙式的(如压繁电阻、齐纳二极管)，再推广一下像扼流线圈、电阻、电容……也可归人这一类，从动作时间来说有快慢的区别。
　　使用在电涌保护器(spd)中几类元件的有关参数，虽然有厂家产品说明，但在选用时有的参数还须注意了解。例如放电管的伏秒特性：表征放电管点火电压与时间的关系。它反映了各种不同上升速度的电压波作用在放电管上其点火电压和延迟时间的关系。由伏秒特性曲线可以判断放电管的防护能力。放电管属间隙式，有空气间隙、气体放电管等。再如氧化锌压敏电阻，是一种对电压敏感的元件，是一种陶瓷非线性电阻器，有氧化锌、氧化硅。这种元件，其电压非线性系数高、容量大、残压低、漏电流小、无续流、伏安特性对称、电压范围宽、响应速度快、电压温度系数小等特点。并且有结构简单，成本低等优点，是目前广泛应用的过电压保护器件。适用于交流电压浪涌吸收和各种线圈，接点间过电压的吸收和灭弧，在电子器件过电压保护中广为应用。在选用时关注的是通流容量；按规定的电流波形，在一定的试验条件下施加的冲击电流值，压敏电阻所能承受冲击电流的能力。我国对压敏电阻的考核一般以8／20us波形，在室温条件下，间隔5分钟单方向冲击两次后，5分钟内测试压敏电阻的起始动作电压vlma值的变化率在百分之十以内时，冲击电流的最大幅值定为通流容量。压敏电阻的残压(ljres)：压敏电阻通过电流时，在其两端的电压降谓之残压。通常均以规定的波形，通过不同的电流幅值进行残压测试。目前采用8／20us电流波形，以100a、1000a、3000a、5000a及该元件的满通容量进行残压试验。另外还有半导体浪涌抑制器件：如瞬间二极管，它是一种过箝压器件，简单tks，利用大面积硅园锥p-n结的雪崩效应实现过箝位，trs响应速度快、漏电流小，是极佳的过电压吸收器件。齐纳二极管较为常用，其无极性，正反向具有相同的保护特性，但器件的工作电压至少要为联端的工作电压三倍。其适用于交直流回路，常应用于自动化控制装置的输出回路，即继电器线圈或电磁间线圈两端并联应用。
　　以上各类间隙式，非间隙式和抑制式器件都是通过浪涌电压产生非线性元件瞬时短路的方式实现防雷保护。
4　对电子系统及电子设备的防雷看法
　　由于电子信息设备是集电脑技术与集成微电子技术的产品，它的信号电压只有5~10伏，这种产品的电磁兼容能力较差，很容易感受脉冲过电压的袭击，它受雷击的概率又比较高，受雷电损坏的可能性就大。但是，电子信息系统是由信号采集、传输、存储、检索等多环节组成。鉴于系统环节多、接口多、线路长等原因，给雷电的耦合提供了条件。系统的电源进线接口，信号输入输出接口，接口的线路较长等是感应脉冲过电压容易侵人的原因，也是过电压波侵入的主要通道。
　　基于以上原因。电子系统及电子设备的防雷保护重点是感应雷。防雷的方法和措施，是按照现行的防雷规范规定的各个防雷分区的交界处安装spd设备。将整个系统的雷电防护看成是一个系统工程，综合考虑，全方位保护，力求将雷击灾害降低到最低。为此，规范里阐述了三级网络防雷概念。在线路上三级网络防护是逐步减少瞬态浪涌电流幅值的。最后一级将浪涌过电压限制在设备能安全承受的范围内。一般元件可承受两倍其额定电压以上之瞬间电压，约700v左右的峰值过电压。700v的耐压值在欧洲防雷方面被广泛引用。当然，浪涌电压被限制得越低，则设备越安全。因此，我们在工程设计时分别将第一级spd尽量靠近建筑物的电源进线处，第二、三级spd尽量靠近被保护设备。第一级过电压限制在1．5-1．8kv，第二级将残压限制在0．9~1．2kv，第三级将残压限制在0．4~0．tkv。通过这三级限压和对浪涌电流的泄放，最后加载到设备上的过电压通常都不会对设备和系统产生影响。现在防雷防电磁脉冲的保护器件还比较贵，技术性能都有差别，有些防雷产品通过保险只是为了促销，设计者不能盲目地认为是可靠的产品，而应按防雷规范的要求进行设计。
参考文献：
1《电子设备雷击试验导则》编制说明1982年5月。
2通信线路和通信设备的防雷手册(ccitt资料)邮电设计院译。论文出处(作者):
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<div class="ds-thread" data-thread-key="383666" data-title="对电子设备防雷击有关问题的看法" data-image="">0 前言 &&& 随着客户需求个性化的加强和产品交货期的缩短，大批量定制(Mass customization，MC)这种客户驱动型的生产模式已成为21世纪主流的生产方式。大批量定制对企业的资源重用提出了更高的要求，即不轻易重新设计新的零部件，尽可能重用已有的零件或在已有零件基础上进行变型，这样既可以减少零部件数量，减少客户定制过程中产品的内部多样性，提高其可靠性和可维护性，又可缩短上市时间，优化产品开发设计人员的设计流程，最大程度地满足客户的需求。要实现零部件的高度重用，必须建立完善的零部件分类编码体系，为设计人员提供有效地检索手段。因此如何对制造企业零部件有效地实行分类编码已成为近年来的研究重点之一。 &&& 许多学者已经在零部件的分类方法、分类模型及分类算法方面做了大量的研究。NIKOLAUS等介绍了与ISO13584标准相兼容、基于事物特性的产品分类方法，李凌丰根据数理统计理论提出了对机械零件分类编码进行定量化分析的方法。FETTKE等引进系统性分类方法，提出分类参考模型，马军将本体技术引入零件资源分类过程中，提出了基于本体的零件资源通用分类模型。GRESKA等提出适合于片状金属零件的傅里叶描述器及与神经网络的组合分类算法，BRAGLIA等提出基于决策树与层次分析法的多属性零件分类方法。但大多数方法都很难满足大批量定制生产模式的新要求，且大多侧重于理论研究，对企业人员来说可操作性不强。因此，本文提出适合于大批量定制生产模式的分类编码方法，并阐述一套具有可操作性的零部件分类编码的步骤。 1 大批量定制生产模式下零部件分类编码的要求 &&& 制造企业零部件的分类编码是一个关乎企业信息化全局的技术，开展工作之前需要对企业分类编码现状、产品特点和数据模型进行全面调研。大批量定制生产模式是以批量生产的效率响应市场的多样化和定制化，需要对零部件进行快而准地检索和重用。因此，应选取一套适合大批量定制模式下满足重用需求的分类编码方案，方便存储与提取数据，提高管理的效率。 &&& 目前常见的编码方案主要有隶属制编码方案和平行编码方案，如图1所示。隶属制编码主要特点为能在码上反映出尽可能多的与零部件相关的管理信息，如结构之间的隶属关系、阶段信息等；能方便地获得零部件的使用情况。但这种编码只适合于手工管理方式，不具有分类信息，设计人员很难一次性检索到相似的一类零件；不便于计算机处理时的零件重用，以致于不断有新的零件被设计出来，直接导致了生成和管理方面的成本增加；各产品型号中实现零部件借用的情况比较多时，无论是借用变号，还是借用不变号，都容易造成管理混乱。
图1 编码方案 &&& 为了满足大批量定制的重用需求，应选择平行编码方案。该方式是由分类码和识别码两个独立部分组成，可各自单独使用，也可组合后使用。分类码的主要作用是对零件特性进行归类，利于实现大批量生产；识别码是用来对不同零件进行区分和标识，避免通用性强的零件间重用时出现编号混乱的问题。平行编码方案可了解零部件的基本信息，有利于设计重用和组织生产，便于计算机进行处理，有较好的可扩性。 &&& 另外，要实现大批量定制生产模式下零部件的高效重用，零部件的分类应满足如下要求。 &&& (1)有统一的分类原则。企业在进行零部件分类的过程中，应根据相关的国家标准、行业标准制定相应的规范准则，依据这些规范建立统一的分类规则，并在产品全生命周期各阶段予以推行实施。这是整个企业高效运作的重要依据和保障，可大大提高用户的检索精度和检索效率。 &&& (2)有很好的分类模型。好的数据模型，能使零部件所有信息单元在PDM系统中进行有序地管理。目前大多数企业都未能建立适合本企业的分类数据模型，致使在管理这些数据的过程中，没有很好地指导原则。 &&& (3)有适于本企业的分类编码系统。目前大部分企业的分类编码系统都存在类似的问题，虽然大部分数据在系统中已被保存，但每天仍有数据被重复记录，一方面是由于浏览和访问的权限被规定，另一方面是由于相同的数据被使用了不同的名称保存而无法区分，因此出现大量的重复件，导致数据库越来越大，搜索到正确的对象越来越难。 &&& 综上所述，零部件分类编码是一项基础性的工作，涉及面很广，需要在企业高层的支持下，以企业信息化部门和标准化部门为主导，组织协调各设计部门共同完成。其中，零部件的合理分类起着至关重要的作用。下面详细阐述制造企业零部件通用分类过程及各步骤。
&&& 2.3 确定零部件类和类层次 &&& &类&是具有相同或相似特性的一组对象的集合，它为属于该类的全部对象提供统一的抽象描述。在分类问题中，类粒度的选择与设计人员检索和重用的复杂度有很大的关系。如何合理地定义类，是亟需解决的问题。目前国际上类粒度的确定方法和模型主要有Pawlak的粗糙集理论、商空间理论及平均值法等。 &&& 不同的分类规则可能得到不同层次结构，合理的分类层次结构可以方便设计人员对零件信息的查询和推理。采用基于语义关系的分类规则，遵循ISO13584标准中的各项规定，建立零件类、零件及特性之间的语义关系，结合基于事物特性表的零件分类原理，构建零部件分类模型。 &&& 图3为基于语义的零部件分类模型及关联关系。零部件类与类中实例属于Is_instance_of实例语义关系；父类与子类之间是Is_a继承关系；类与类特性和元属性之间是Is_part_of包含关系，即一个零部件类可包含n个特性，n个元属性；类层次可通过Is_case_of导入关系对已定义的零部件类特性进行关联引用，并根据不同的分类规则，将各个类按照树状结构组织而成，两者之间的语义关系可表达为Is_view_of视图关系。此外，类特性与特性之间还存在Is_subordinate_to从属关系和reference_to引用关系，例如，算法特性则依赖于几何特性而存在，几何特性与属性特性之间存在着引用关系，如精度等。
图3 零部件分类模型及关联关系 &&& 类和类层次的确定过程如图4所示。根据DIN4000的标准，分类层次结构以四层为宜。具体步骤如下所述。 &&& (1)第一层的确定。第一层是该层次结构的根节点，为制造企业的零部件。 &&& (2)第二层的确定。为了使类粒度的选择更加合理，可寻找行业内已有的分类结构作为参考，或选取相关的国家标准或行业标准作为参考依据，使类之间的耦合度尽可能地小，便于检索和重用。目前大多数的分类标准都是采用几何结构作为依据，因此，可将几何语义作为第二层次的分类规则。 &&& (3)第三层的确定。由于企业设计人员在设计过程中，首先考虑的是需要设计的零件具有哪些功能，则去检索是否已存在具有相关功能的零件，此时，如果零部件是按照设计人员熟悉的功能进行命名的话，具有较强的实用性，可大大提高他们的工作效率。由此，可选择零部件的功能语义作为分类规则，派生出第三层次。由资深的设计人员确定出各零部件的主要功能语义，并将其映射为合理反映该功能语义的功能特征。在功能特征比较多时，可依重要度进行排序，取前三个最重要的功能特征进行排列组合，类名称则根据排列组合后得到的功能特征进行命名。 &&& (4)第四层的确定。根据上述的层次结构，若发现其中还存在一些名称相同但事物特性不同的零件，可根据其最本质的区别，将其派生出一个新的层次，通常可选取几何语义，并给予相应的类名。
图4 确定零部件类和类层次 &&& 类和类层次的确定以及分类特性的提取这两个步骤是一个反复迭代的过程，根据主要的分类特性对各个类进行命名，例如几何语义、功能语义等，并详细列出各个类所具有的特性。 &&& 2.4 构建多重分类树 &&& 根据上述分析，将其他的零件逐一进行分析，加到已定义的类和层次结构中，确定它的所属类，同时检验或更新现有的类定义，检验或更新现有的类结构。这是一个反复迭代的过程，可能需要调整原有类的定义及层次结构的定义，应站在全局的角度，由资深的设计人员与标准化部门、信息化部门综合讨论，得出符合设计人员习惯、适合本企业的最终分类方案。 &&& 分类树是分类层次结构的一种表现形式，根据上述的步骤，已经可以得到具有类继承特性的零部件分类树。根据分析发现一个类可以同时继承多个类的特性，因此在建立过程中，可能会出现多重分类的情况。如图4所示，零件类D3的特性中，可能有几个特性属于父类C2，同时又有另几个特性属于父类C3，此时，对于零件类D3需建立多重分类。具体实现过程为，先为零件类D3确定一个父类，即一检索路径，如A1-B1-C2-D3，那么在A1-B3-C3-D3路径中只需对其建立一索引。构建多重分类树可提高用户的检索精度，实现资源的高度重用。
3 零部件编码方案 &&& 由于制造企业零部件分类编码的主要目的是重用，因此我们选择平行编码方案，如图5所示。分类码由第一层次码、第二层次码、第三层次码及第四层次码4部分组成。第一级有2个码位，即第1、2位数字码，表示第一层次；第二级有2个码位，即第3、4位数字码，表示第二层次；第三级有2个码位，即第5、6位数字码，表示第三层次；第四级有2个码位，即第7、8位数字码，表示第四层次。具体形式为：01-01-01-01。识别码为可变长的流水码，由系统自动产生。
图5 编码方案 4 应用实例 &&& 下面以某柴油机制造企业的零件对象为例，阐述整个分类编码步骤的实施过程。 &&& 目前该企业零件的分类编码存在以下几个问题，零件编码采用的是隶属制编码方案，由&产品代号＋组件号＋零件号&几部分组成，编码上反映了该零件所属的特定结构信息，不便于设计过程的重用或借用；该编码只有识别码，没有分类码，不具有零件的分类信息，在设计过程中很难快速地检索到一类零部件，大大降低了检索精度。 &&& 4.1 零部件ABC分析 &&& 该企业为大批量定制的生产模式,拥有十几个型号的产品，为了对其进行有序化管理，需要对零部件进行ABC分析。首先，标准化部门与信息化部门的人员将各个不同型号产品的零件按名称语义归并到一块。例如，将螺堵、上螺堵、堵块、堵子等零部件，具有相似的名称语义，将其归并保存于整理表中。将标准件和通用件归并为C类零件，按照设计人员熟悉的优先数系原理，将其分为完全符合级比的CC类零件、与级比相近的CB类零件、不符合级比的CA类零件；将能通过变型得到的零件归为B类零件；不会借用或借用很少的零件归为A类零件。 &&& 4.2 名称分析与分类特性提取 &&& 将整理后的数据逐一与相关的国家标准和行业标准进行名称分析，建立统一的、无冗余的名称字典。零件对象的名称分析有如下几种情况：①对于不同型号产品中名称不同的零部件，可根据图样判断是不是同一零部件，若事物特性完全相同，则统一名称。如不同型号中的推子衬套和衬套从图样上分析，都可提取出事物特性&宽度、厚度、内径、油孔直径与座孔配合&，因此认为是同一类零件，根据标准，建议统一名称为衬套。②对几何相似但名称不同的零部件进行图样分析，分析其事物特性，若事物特性相同，则归为一类，统一名称。如按功能进行命名的套管、圆管、钢管、通油管和小通水管等几个相似零件，通过图样分析可知，这几个零件都可通过&长、直径、厚度&三个相同的事物特性表示，因此可将其分为一类，并按相应的标准统一名称为圆管，并将数据保存于整理表中。 &&& 4.3 确定类和类层次 &&& 首先定义零部件类，为了使分类结构的第二层选取合适的粒度，根据调研，选取柴油机行业标准作为第二层类粒度选取的依据，按照几何结构，将其分为环、套、销、轴、管、圈、壳、体、杆、板、块、座、架、盘、齿轮、异形件和特殊件等大类，局部图如图6所示。并对每类最本质的特性进行详细的介绍，如套定义为具有较大通孔的零件，通常内径d/外径 D&0.5，长L/宽b&3且长L/高h&4的零件定义为板形件，长L/宽b&3且长L/高h&4的零件定义为块形件等。将其存放于事物特性表中，作为类划分的准则。该层中各个类的名称的选取，可参考行业标准，并附上相关的详细说明。
图6 类和类层次的局部图 &&& 基于层次分类原理，根据语义关系，从已有的基本类派生出一个新的子类，即形成分类结构的第三层次。经过研讨，我们选取零部件的主要功能语义，作为这一层次的分类特性，并将其映射为功能特征，对各节点的子类进行划分。例如套类中的衬套零件，主要功能语义为润滑、导向等，因此可映射为润滑孔、台阶等功能特征。类名称的命名可根据功能特征的排列组合得到，如带润滑孔有台阶的衬套、带润滑孔无台阶的衬套等。事物特性表中存储零件类这一层自身的特性和继承的上一层类的特性。 &&& 根据上述的分类结构，若发现其中还存在一些名称相同但事物特性不同的零件，可根据几何语义再派生出一个新的层次。例如，喷油管零件，如图7所示，经过图样分析可以看出，虽然名称都是喷油管，但事物特性不同，应将其按几何形状再分一层，并将其分别命名为单弯头喷油管和双弯头喷油管。
图7 喷油管结构图 &&& 4.4 构建多重分类树 &&& 此时，整理好的数据已经产生一棵分类树。由设计人员与信息化部门共同研讨，确定零件的多重分类情况，建立相应的多重索引。如图6所示，对于轴齿轮零件，为了提高检索的精度，可对其进行多重分类。纵观整棵多重分类树，对所建立的事物特性表的实例进行分析，删除同一零件的实例，即所有特性值完全相同的实例，减少数据冗余。 &&& 本实验室已结合上述步骤进行了分类编码系统的开发，并在企业中成功应用，辅助实现零部件分类编码的实施。该系统可实现的主要功能如下：①可定制适合本企业的分类码和识别码的规则，按照规则自动为新增的各零部件识别所属类，并赋予正确的编码；②可按照编码的层次自动生成分类树，并能直接在节点上进行增删改处理，使管理人员能直观方便地进行分类树的编码工作；③能确保所有数据的唯一性和一致性；④可自动统计已编码对象的各种信息；⑤系统对每个用户都赋予了权限，通常设计人员只有查询/检索、获取对象信息，如分类码、识别码、相关属性等权限；⑥系统建立了分类层次结构与产品结构层次之间的映射关系，用户可直接通过分类树检索所需的信息，也可通过熟悉的产品结构入口进行检索，还可以直接通过名称等精确检索机制进行直接过滤，大大提高了用户的检索和重用效率。 5 结论 &&& (1)根据企业具体实践，总结了大批量定制生产模式对零部件分类编码提出的新要求。 &&& (2)具体分析了零部件分类过程中的各个环节，给出了一系列可操作的方法及步骤，提出了基于语义关系的分类模型，实践表明，该方法可操作性强，为企业零件分类实施过程提供了可靠性的依据及指导性的原则。 &&& (3)针对大批量定制的重用需求，指出了适宜的编码方案。 &&& (4)基于J2EE平台开发了分类编码系统，辅助实现零件分类编码过程，大大提高了工作效率。需要进一步指出的是分类编码体系是一个贯穿产品全生命周期管理的技术体系，本文主要针对设计环节进行了研究，今后的工作重心将进一步研究生命周期其他各个阶段。&(编辑：adminuggd &来源：互联网)
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