民用飛機生產過程環境保護管理系統的設計

鄧發慶，趙榮泳

（1.中國商用飛機有限責任公司 科技質量部，上海 200120；2.同濟大學CIMS 研究中心，上海 201804）

0 引言

在現代大規模工業化生產方式下，環境污染問題日益突出，工業企業排放的污染物已成為我國環境污染的主要源頭。加強企業環境保護，采用科學方法綜合整治企業環境污染，對改善我國環境質量，促進社會經濟可持續發展有深遠意義[1,2]。

本文根據2003年1月1日正式實施的《中華人民共和國清潔生產促進法》 及以后發布的若干指導意見、職業健康安全和環境保護雙體系標準安全生產標準化管理規范和國際質量管理標準ISO10008[3,4]等相關法律、規范和工作指導意見，分析民用飛機生產過程中環境保護的業務需求，以建設滿足集團化企業需求的民用飛機環境保護管理系統為目標，運用統一化建模語言UML[5]，設計了民用飛機生產過程環境保護綜合管理系統的功能結構和技術方案，建設滿足民用飛機生產過程環境保護管理日常業務的分布式、網絡化綜合管理信息化系統。

1 民用飛機生產過程環境保護現存問題分析

民用飛機是典型的復雜裝備產品，其生產制造過程復雜，伴有多種污染物（噪聲、廢水、廢氣、固體危廢物等）的產生和排放。通過企業調研和文獻檢索，目前民用飛機制造企業在環境管理方面面臨的現存問題主要為： ①環境保護臺賬記錄方式落后；②環境保護臺賬查閱繁瑣；③環境保護臺賬遺漏；④環境保護審批報備流轉時間長；⑤排放監測和預警缺失。合理的污染物排放是建立在及時的監測和科學的預警技術手段之上的，然而，目前數據記錄方式落后，多數排放指標監測都是基于現場結果指標和隨機抽樣的監測方式，易造成局部超標的現象，更難以實現預測預警。

上述問題導致民航飛機制造企業環境保護管理業務產生效率瓶頸，阻礙了企業環境保護管理信息化進程，難以實現民用飛機生產過程環境保護的精細化管理。

2 民用飛機生產環境保護管理系統功能設計

本文在充分調研的基礎上，根據國家和省市有關環境保護的法律法規、航空裝備制造行業規范和民用飛機制造企業相關規章制度，設計了民用飛機生產過程環境保護管理系統功能結構，如圖1 所示。

圖1 民用飛機生產過程環境保護管理系統功能結構Fig.1 System function structure of environment-protection management system in civil aircraft production process

在民用飛機生產過程環境保護管理系統包括七個主要功能模塊： 環境監測模塊包括： 第三方環境監測管理、車間環境監測管理、倉庫環境監測管理和廠區環境監測管理等四個子模塊；環保工作計劃管理模塊包括：環保制度的管理、環保工作計劃管理、建設項目環評管理、環保檢查管理、環保會議管理和環保事務提醒等六個子模塊；固體危廢物管理模塊包括： 固體危廢物屬性（有毒、有害化學指標等）管理、固體危廢物臺賬管理和固體危廢物處理審批等三個子模塊；廢水排放管理模塊包括： 廢水屬性管理、廢水處理設備臺賬（設備啟停數據等） 管理、廢水添加劑臺賬管理和廢水排放臺賬管理等四個子模塊；廢氣排放管理模塊包括： 廢氣屬性管理、廢氣排放設備臺賬管理、廢氣凈化臺賬管理和廢氣排放臺賬管理等四個子模塊；環保數據統計模塊包括： 環境指標數據管理和環境指標數據統計兩個子模塊；環境報表分析模塊包括： 環境指標數據多維展示、環境指標變化趨勢分析和環境指標預測與預警三個子模塊。

民用飛機生產過程環境保護管理系統的主要用戶有:系統管理員、查詢用戶、通用模塊管理人員、環境報表管理人員、廢水臺賬管理人員、環境因素管理人員、危險源管理人員、危險廢棄物管理人員、“三同時” 項目管理人員和污染排放報表管理人員等。

3 民用飛機生產環境保護管理系統技術方案

3.1 總體架構

民用飛機生產過程環境保護管理系統的總體架構分為數據層、平臺層、業務層（操作層）和展示層。數據層的主要功能是數據的存儲、數據的組織、數據庫的管理、數據庫的備份和同步等；在數據層，實現業務數據采集，這些數據源主要包括環境監測數據庫、固體危廢物標準數據庫、廢水排放實時數據庫、廢氣排放實時數據庫、設備數據庫（主要指能耗設備和排放用設備）和能源數據庫等；在平臺層，實現民用飛機生產過程節能減排綜合管理平臺，該平臺包含民用飛機生產過程環保管理系統和企業能源管理系統；在業務層，實現環境監測、環保工作計劃管理、固體危廢物管理、廢水排放管理、廢氣排放管理、環保數據統計和環境報表分析等業務功能；企業能源管理系統主要實現能耗報表管理、能耗統計與預測和能源平衡等主要業務功能；在展示層，主要實現環保數據統計、環保數據分析、環保公文管理、環保數據導出和環評文檔管理等業務功能。

本文采用基于.NET 平臺及ASP.NET 技術實現三層網絡架構設計模式進行系統開發。系統開發模塊化，各項業務工作按照功能模塊被細化拆分，最終由系統配置文件來完成所有業務流程的控制調度，這樣能夠生成結構嚴謹、規范有效的Web 應用程序。應用三層網絡架構技術，可以實現界面層與業務邏輯層的彼此相對獨立，所以界面層與業務邏輯層之間都不會影響對方，這樣降低了系統的耦合性，使系統具有較強的可維護性和移植性。

圖2 系統總體架構圖Fig.2 Technical scheme of the environment-protection management system

3.2 UML 模型序列圖設計

本文采用統一化建模語言UML 描述了各類業務操作的活動序列圖[6]。為了實現一個系統的業務傳遞需求，序列圖可以顯示不同的業務對象。系統功能模塊中共同設計到的模型序列圖包括： 系統登錄序列圖、企業環境管理系統查詢序列圖、企業環境管理系統添加序列圖和企業環境管理系統刪除序列圖等。企業環境管理信息刪除功能模塊，其主要的流程為環境管理信息的刪除，以及環境信息出庫的功能操作，組成了環境信息刪除的基本操作。以環境管理信息刪除過程的序列圖為例，其活動和操作序列圖如圖3 所示。

圖3 業務數據刪除序列圖Fig.3 Sequence diagram of business data deletion

3.3 系統的軟硬件平臺

在整個系統的開發過程中，軟件開發以及運行環境的選取是前提性和基礎性工作。合理選擇開發工具以及環境，有利于降低開發成本，提高開發效率，提高系統的可用性和健壯性。

（1）開發工具的選擇。系統采用Visual studio2010 作為系統軟件開發工具，有機整合了服務器、數據庫與開發工具三者之間的關系。

（2）開發運行環境的選擇：環境管理系統采用ASP.NET技術，運行在基于TCP/IP 協議的局域網上。選用SQL Server2008 作為數據庫，訪問數據庫采用比較成熟的A DO.NET 技術來實現，Web 服務器端的軟件部署在IIS 服務器上；運行環境則應用客戶端Web 瀏覽器提供。

（3）Web 服務器的選擇。系統采用IIS7.0 作為系統的Web 服務器。在Web 應用實際開發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

在民用飛機生產過程環境保護管理系統功能設計和技術方案設計的基礎上，本文根據某民用飛機制造企業實際業務需求，定制開發了環境保護管理系統相關軟件模塊，其中廢水處理操作臺賬管理界面如圖4 所示。該操作臺賬詳細記錄了廢水處理設備的 “一開一備” 運行模式。記錄了每臺設備的啟停時間；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、排水啟停時間和排放量等重要數據，從而形成了該批次排水的詳細記錄臺賬。

為了統計和分析廢水處理和排放過程中的各環境保護指標的歷史數據、現狀和發展趨勢，本系統定制開發了廢水排放指標數據統計模塊，其中廢水pH 值的統計界面如圖5 所示。

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

圖5 廢水排放指標pH 值數據統計界面Fig.5 Interface of the pH value of wastewater discharge index data

5 結論

環境保護是企業確保安全生產的根本保障，是企業履行社會義務的重要體現，也是企業管理水平的反映。民用航空裝備制造行業的環境保護既有自身行業特點，又有制造企業共通的特點。本文所分析的民用飛機環境保護綜合管理現存問題、民用飛機環境保護綜合管理系統的功能結構、系統總體架構、UM 業務模型序列圖、軟硬件平臺等，都將從系統工程角度為促進企業實施環境保護的精細化管理，進一步提升企業環保管理水平提供系統性技術支持。

[1] 王文哲.低碳經濟范式下的環境保護評價指標體系研究[D].廣州：中南大學，2011.

[2] 趙其國，駱永明，滕應，曹偉，吳紹華. 當前國內外環境保護形勢及其研究進展[D].土壤學報，2009，6.

[3] 張根保，劉順淑.機械制造企業清潔化生產技術[J].機械科學與技術，1998，1.

[4] 國際標準化組織. ISO 10008-2013 質量管理-顧客滿意-商家與消費者電子商務交易指南，2013.

[5] 劉香萍，等.基于Web 的UML 建模系統[J].計算機工程，2008，17.

[6] 陳曉華. 面向HSEE 的企業環境管理系統設計與實現[D].上海：同濟大學，2014.