民用飛機(jī)生產(chǎn)過程環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

鄧發(fā)慶，趙榮泳

（1.中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司 科技質(zhì)量部，上海 200120；2.同濟(jì)大學(xué)CIMS 研究中心，上海 201804）

0 引言

在現(xiàn)代大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)方式下，環(huán)境污染問題日益突出，工業(yè)企業(yè)排放的污染物已成為我國(guó)環(huán)境污染的主要源頭。加強(qiáng)企業(yè)環(huán)境保護(hù)，采用科學(xué)方法綜合整治企業(yè)環(huán)境污染，對(duì)改善我國(guó)環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有深遠(yuǎn)意義[1,2]。

本文根據(jù)2003年1月1日正式實(shí)施的《中華人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》 及以后發(fā)布的若干指導(dǎo)意見、職業(yè)健康安全和環(huán)境保護(hù)雙體系標(biāo)準(zhǔn)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理規(guī)范和國(guó)際質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)ISO10008[3,4]等相關(guān)法律、規(guī)范和工作指導(dǎo)意見，分析民用飛機(jī)生產(chǎn)過程中環(huán)境保護(hù)的業(yè)務(wù)需求，以建設(shè)滿足集團(tuán)化企業(yè)需求的民用飛機(jī)環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)為目標(biāo)，運(yùn)用統(tǒng)一化建模語言UML[5]，設(shè)計(jì)了民用飛機(jī)生產(chǎn)過程環(huán)境保護(hù)綜合管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)和技術(shù)方案，建設(shè)滿足民用飛機(jī)生產(chǎn)過程環(huán)境保護(hù)管理日常業(yè)務(wù)的分布式、網(wǎng)絡(luò)化綜合管理信息化系統(tǒng)。

1 民用飛機(jī)生產(chǎn)過程環(huán)境保護(hù)現(xiàn)存問題分析

民用飛機(jī)是典型的復(fù)雜裝備產(chǎn)品，其生產(chǎn)制造過程復(fù)雜，伴有多種污染物（噪聲、廢水、廢氣、固體危廢物等）的產(chǎn)生和排放。通過企業(yè)調(diào)研和文獻(xiàn)檢索，目前民用飛機(jī)制造企業(yè)在環(huán)境管理方面面臨的現(xiàn)存問題主要為： ①環(huán)境保護(hù)臺(tái)賬記錄方式落后；②環(huán)境保護(hù)臺(tái)賬查閱繁瑣；③環(huán)境保護(hù)臺(tái)賬遺漏；④環(huán)境保護(hù)審批報(bào)備流轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)；⑤排放監(jiān)測(cè)和預(yù)警缺失。合理的污染物排放是建立在及時(shí)的監(jiān)測(cè)和科學(xué)的預(yù)警技術(shù)手段之上的，然而，目前數(shù)據(jù)記錄方式落后，多數(shù)排放指標(biāo)監(jiān)測(cè)都是基于現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果指標(biāo)和隨機(jī)抽樣的監(jiān)測(cè)方式，易造成局部超標(biāo)的現(xiàn)象，更難以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)預(yù)警。

上述問題導(dǎo)致民航飛機(jī)制造企業(yè)環(huán)境保護(hù)管理業(yè)務(wù)產(chǎn)生效率瓶頸，阻礙了企業(yè)環(huán)境保護(hù)管理信息化進(jìn)程，難以實(shí)現(xiàn)民用飛機(jī)生產(chǎn)過程環(huán)境保護(hù)的精細(xì)化管理。

2 民用飛機(jī)生產(chǎn)環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本文在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)國(guó)家和省市有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)、航空裝備制造行業(yè)規(guī)范和民用飛機(jī)制造企業(yè)相關(guān)規(guī)章制度，設(shè)計(jì)了民用飛機(jī)生產(chǎn)過程環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 民用飛機(jī)生產(chǎn)過程環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)Fig.1 System function structure of environment-protection management system in civil aircraft production process

在民用飛機(jī)生產(chǎn)過程環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)包括七個(gè)主要功能模塊： 環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊包括： 第三方環(huán)境監(jiān)測(cè)管理、車間環(huán)境監(jiān)測(cè)管理、倉(cāng)庫(kù)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理和廠區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理等四個(gè)子模塊；環(huán)保工作計(jì)劃管理模塊包括：環(huán)保制度的管理、環(huán)保工作計(jì)劃管理、建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評(píng)管理、環(huán)保檢查管理、環(huán)保會(huì)議管理和環(huán)保事務(wù)提醒等六個(gè)子模塊；固體危廢物管理模塊包括： 固體危廢物屬性（有毒、有害化學(xué)指標(biāo)等）管理、固體危廢物臺(tái)賬管理和固體危廢物處理審批等三個(gè)子模塊；廢水排放管理模塊包括： 廢水屬性管理、廢水處理設(shè)備臺(tái)賬（設(shè)備啟停數(shù)據(jù)等） 管理、廢水添加劑臺(tái)賬管理和廢水排放臺(tái)賬管理等四個(gè)子模塊；廢氣排放管理模塊包括： 廢氣屬性管理、廢氣排放設(shè)備臺(tái)賬管理、廢氣凈化臺(tái)賬管理和廢氣排放臺(tái)賬管理等四個(gè)子模塊；環(huán)保數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊包括： 環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)管理和環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)兩個(gè)子模塊；環(huán)境報(bào)表分析模塊包括： 環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)多維展示、環(huán)境指標(biāo)變化趨勢(shì)分析和環(huán)境指標(biāo)預(yù)測(cè)與預(yù)警三個(gè)子模塊。

民用飛機(jī)生產(chǎn)過程環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)的主要用戶有:系統(tǒng)管理員、查詢用戶、通用模塊管理人員、環(huán)境報(bào)表管理人員、廢水臺(tái)賬管理人員、環(huán)境因素管理人員、危險(xiǎn)源管理人員、危險(xiǎn)廢棄物管理人員、“三同時(shí)” 項(xiàng)目管理人員和污染排放報(bào)表管理人員等。

3 民用飛機(jī)生產(chǎn)環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)技術(shù)方案

3.1 總體架構(gòu)

民用飛機(jī)生產(chǎn)過程環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為數(shù)據(jù)層、平臺(tái)層、業(yè)務(wù)層（操作層）和展示層。數(shù)據(jù)層的主要功能是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的組織、數(shù)據(jù)庫(kù)的管理、數(shù)據(jù)庫(kù)的備份和同步等；在數(shù)據(jù)層，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集，這些數(shù)據(jù)源主要包括環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、固體危廢物標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)、廢水排放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、廢氣排放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)（主要指能耗設(shè)備和排放用設(shè)備）和能源數(shù)據(jù)庫(kù)等；在平臺(tái)層，實(shí)現(xiàn)民用飛機(jī)生產(chǎn)過程節(jié)能減排綜合管理平臺(tái)，該平臺(tái)包含民用飛機(jī)生產(chǎn)過程環(huán)保管理系統(tǒng)和企業(yè)能源管理系統(tǒng)；在業(yè)務(wù)層，實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)保工作計(jì)劃管理、固體危廢物管理、廢水排放管理、廢氣排放管理、環(huán)保數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和環(huán)境報(bào)表分析等業(yè)務(wù)功能；企業(yè)能源管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)能耗報(bào)表管理、能耗統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)和能源平衡等主要業(yè)務(wù)功能；在展示層，主要實(shí)現(xiàn)環(huán)保數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、環(huán)保數(shù)據(jù)分析、環(huán)保公文管理、環(huán)保數(shù)據(jù)導(dǎo)出和環(huán)評(píng)文檔管理等業(yè)務(wù)功能。

本文采用基于.NET 平臺(tái)及ASP.NET 技術(shù)實(shí)現(xiàn)三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)模式進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。系統(tǒng)開發(fā)模塊化，各項(xiàng)業(yè)務(wù)工作按照功能模塊被細(xì)化拆分，最終由系統(tǒng)配置文件來完成所有業(yè)務(wù)流程的控制調(diào)度，這樣能夠生成結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范有效的Web 應(yīng)用程序。應(yīng)用三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)界面層與業(yè)務(wù)邏輯層的彼此相對(duì)獨(dú)立，所以界面層與業(yè)務(wù)邏輯層之間都不會(huì)影響對(duì)方，這樣降低了系統(tǒng)的耦合性，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可維護(hù)性和移植性。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖Fig.2 Technical scheme of the environment-protection management system

3.2 UML 模型序列圖設(shè)計(jì)

本文采用統(tǒng)一化建模語言UML 描述了各類業(yè)務(wù)操作的活動(dòng)序列圖[6]。為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)傳遞需求，序列圖可以顯示不同的業(yè)務(wù)對(duì)象。系統(tǒng)功能模塊中共同設(shè)計(jì)到的模型序列圖包括： 系統(tǒng)登錄序列圖、企業(yè)環(huán)境管理系統(tǒng)查詢序列圖、企業(yè)環(huán)境管理系統(tǒng)添加序列圖和企業(yè)環(huán)境管理系統(tǒng)刪除序列圖等。企業(yè)環(huán)境管理信息刪除功能模塊，其主要的流程為環(huán)境管理信息的刪除，以及環(huán)境信息出庫(kù)的功能操作，組成了環(huán)境信息刪除的基本操作。以環(huán)境管理信息刪除過程的序列圖為例，其活動(dòng)和操作序列圖如圖3 所示。

圖3 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)刪除序列圖Fig.3 Sequence diagram of business data deletion

3.3 系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)

在整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)過程中，軟件開發(fā)以及運(yùn)行環(huán)境的選取是前提性和基礎(chǔ)性工作。合理選擇開發(fā)工具以及環(huán)境，有利于降低開發(fā)成本，提高開發(fā)效率，提高系統(tǒng)的可用性和健壯性。

（1）開發(fā)工具的選擇。系統(tǒng)采用Visual studio2010 作為系統(tǒng)軟件開發(fā)工具，有機(jī)整合了服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)與開發(fā)工具三者之間的關(guān)系。

（2）開發(fā)運(yùn)行環(huán)境的選擇：環(huán)境管理系統(tǒng)采用ASP.NET技術(shù)，運(yùn)行在基于TCP/IP 協(xié)議的局域網(wǎng)上。選用SQL Server2008 作為數(shù)據(jù)庫(kù)，訪問數(shù)據(jù)庫(kù)采用比較成熟的A DO.NET 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，Web 服務(wù)器端的軟件部署在IIS 服務(wù)器上；運(yùn)行環(huán)境則應(yīng)用客戶端Web 瀏覽器提供。

（3）Web 服務(wù)器的選擇。系統(tǒng)采用IIS7.0 作為系統(tǒng)的Web 服務(wù)器。在Web 應(yīng)用實(shí)際開發(fā)過程中任何程序員都可以更改它或添加新的功能。

4 工程案例

在民用飛機(jī)生產(chǎn)過程環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)和技術(shù)方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，本文根據(jù)某民用飛機(jī)制造企業(yè)實(shí)際業(yè)務(wù)需求，定制開發(fā)了環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)相關(guān)軟件模塊，其中廢水處理操作臺(tái)賬管理界面如圖4 所示。該操作臺(tái)賬詳細(xì)記錄了廢水處理設(shè)備的 “一開一備” 運(yùn)行模式。記錄了每臺(tái)設(shè)備的啟停時(shí)間；還原劑、氫氧化鈉、硫酸等藥品添加量；排放前的廢水pH 值、總鉻含量、排水啟停時(shí)間和排放量等重要數(shù)據(jù)，從而形成了該批次排水的詳細(xì)記錄臺(tái)賬。

為了統(tǒng)計(jì)和分析廢水處理和排放過程中的各環(huán)境保護(hù)指標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，本系統(tǒng)定制開發(fā)了廢水排放指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊，其中廢水pH 值的統(tǒng)計(jì)界面如圖5 所示。

圖4 廢水處理操作臺(tái)賬管理界面Fig.4 Account management interface for wastewater treatment operation

圖5 廢水排放指標(biāo)pH 值數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)界面Fig.5 Interface of the pH value of wastewater discharge index data

5 結(jié)論

環(huán)境保護(hù)是企業(yè)確保安全生產(chǎn)的根本保障，是企業(yè)履行社會(huì)義務(wù)的重要體現(xiàn)，也是企業(yè)管理水平的反映。民用航空裝備制造行業(yè)的環(huán)境保護(hù)既有自身行業(yè)特點(diǎn)，又有制造企業(yè)共通的特點(diǎn)。本文所分析的民用飛機(jī)環(huán)境保護(hù)綜合管理現(xiàn)存問題、民用飛機(jī)環(huán)境保護(hù)綜合管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)總體架構(gòu)、UM 業(yè)務(wù)模型序列圖、軟硬件平臺(tái)等，都將從系統(tǒng)工程角度為促進(jìn)企業(yè)實(shí)施環(huán)境保護(hù)的精細(xì)化管理，進(jìn)一步提升企業(yè)環(huán)保管理水平提供系統(tǒng)性技術(shù)支持。

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[4] 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織. ISO 10008-2013 質(zhì)量管理-顧客滿意-商家與消費(fèi)者電子商務(wù)交易指南，2013.

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