民用飞机生产过程环境保护管理系统的设计

邓发庆，赵荣泳

（1.中国商用飞机有限责任公司 科技质量部，上海 200120；2.同济大学CIMS 研究中心，上海 201804）

0 引言

在现代大规模工业化生产方式下，环境污染问题日益突出，工业企业排放的污染物已成为我国环境污染的主要源头。加强企业环境保护，采用科学方法综合整治企业环境污染，对改善我国环境质量，促进社会经济可持续发展有深远意义[1,2]。

本文根据2003年1月1日正式实施的《中华人民共和国清洁生产促进法》 及以后发布的若干指导意见、职业健康安全和环境保护双体系标准安全生产标准化管理规范和国际质量管理标准ISO10008[3,4]等相关法律、规范和工作指导意见，分析民用飞机生产过程中环境保护的业务需求，以建设满足集团化企业需求的民用飞机环境保护管理系统为目标，运用统一化建模语言UML[5]，设计了民用飞机生产过程环境保护综合管理系统的功能结构和技术方案，建设满足民用飞机生产过程环境保护管理日常业务的分布式、网络化综合管理信息化系统。

1 民用飞机生产过程环境保护现存问题分析

民用飞机是典型的复杂装备产品，其生产制造过程复杂，伴有多种污染物（噪声、废水、废气、固体危废物等）的产生和排放。通过企业调研和文献检索，目前民用飞机制造企业在环境管理方面面临的现存问题主要为： ①环境保护台账记录方式落后；②环境保护台账查阅繁琐；③环境保护台账遗漏；④环境保护审批报备流转时间长；⑤排放监测和预警缺失。合理的污染物排放是建立在及时的监测和科学的预警技术手段之上的，然而，目前数据记录方式落后，多数排放指标监测都是基于现场结果指标和随机抽样的监测方式，易造成局部超标的现象，更难以实现预测预警。

上述问题导致民航飞机制造企业环境保护管理业务产生效率瓶颈，阻碍了企业环境保护管理信息化进程，难以实现民用飞机生产过程环境保护的精细化管理。

2 民用飞机生产环境保护管理系统功能设计

本文在充分调研的基础上，根据国家和省市有关环境保护的法律法规、航空装备制造行业规范和民用飞机制造企业相关规章制度，设计了民用飞机生产过程环境保护管理系统功能结构，如图1 所示。

图1 民用飞机生产过程环境保护管理系统功能结构Fig.1 System function structure of environment-protection management system in civil aircraft production process

在民用飞机生产过程环境保护管理系统包括七个主要功能模块： 环境监测模块包括： 第三方环境监测管理、车间环境监测管理、仓库环境监测管理和厂区环境监测管理等四个子模块；环保工作计划管理模块包括：环保制度的管理、环保工作计划管理、建设项目环评管理、环保检查管理、环保会议管理和环保事务提醒等六个子模块；固体危废物管理模块包括： 固体危废物属性（有毒、有害化学指标等）管理、固体危废物台账管理和固体危废物处理审批等三个子模块；废水排放管理模块包括： 废水属性管理、废水处理设备台账（设备启停数据等） 管理、废水添加剂台账管理和废水排放台账管理等四个子模块；废气排放管理模块包括： 废气属性管理、废气排放设备台账管理、废气净化台账管理和废气排放台账管理等四个子模块；环保数据统计模块包括： 环境指标数据管理和环境指标数据统计两个子模块；环境报表分析模块包括： 环境指标数据多维展示、环境指标变化趋势分析和环境指标预测与预警三个子模块。

民用飞机生产过程环境保护管理系统的主要用户有:系统管理员、查询用户、通用模块管理人员、环境报表管理人员、废水台账管理人员、环境因素管理人员、危险源管理人员、危险废弃物管理人员、“三同时” 项目管理人员和污染排放报表管理人员等。

3 民用飞机生产环境保护管理系统技术方案

3.1 总体架构

民用飞机生产过程环境保护管理系统的总体架构分为数据层、平台层、业务层（操作层）和展示层。数据层的主要功能是数据的存储、数据的组织、数据库的管理、数据库的备份和同步等；在数据层，实现业务数据采集，这些数据源主要包括环境监测数据库、固体危废物标准数据库、废水排放实时数据库、废气排放实时数据库、设备数据库（主要指能耗设备和排放用设备）和能源数据库等；在平台层，实现民用飞机生产过程节能减排综合管理平台，该平台包含民用飞机生产过程环保管理系统和企业能源管理系统；在业务层，实现环境监测、环保工作计划管理、固体危废物管理、废水排放管理、废气排放管理、环保数据统计和环境报表分析等业务功能；企业能源管理系统主要实现能耗报表管理、能耗统计与预测和能源平衡等主要业务功能；在展示层，主要实现环保数据统计、环保数据分析、环保公文管理、环保数据导出和环评文档管理等业务功能。

本文采用基于.NET 平台及ASP.NET 技术实现三层网络架构设计模式进行系统开发。系统开发模块化，各项业务工作按照功能模块被细化拆分，最终由系统配置文件来完成所有业务流程的控制调度，这样能够生成结构严谨、规范有效的Web 应用程序。应用三层网络架构技术，可以实现界面层与业务逻辑层的彼此相对独立，所以界面层与业务逻辑层之间都不会影响对方，这样降低了系统的耦合性，使系统具有较强的可维护性和移植性。

图2 系统总体架构图Fig.2 Technical scheme of the environment-protection management system

3.2 UML 模型序列图设计

本文采用统一化建模语言UML 描述了各类业务操作的活动序列图[6]。为了实现一个系统的业务传递需求，序列图可以显示不同的业务对象。系统功能模块中共同设计到的模型序列图包括： 系统登录序列图、企业环境管理系统查询序列图、企业环境管理系统添加序列图和企业环境管理系统删除序列图等。企业环境管理信息删除功能模块，其主要的流程为环境管理信息的删除，以及环境信息出库的功能操作，组成了环境信息删除的基本操作。以环境管理信息删除过程的序列图为例，其活动和操作序列图如图3 所示。

图3 业务数据删除序列图Fig.3 Sequence diagram of business data deletion

3.3 系统的软硬件平台

在整个系统的开发过程中，软件开发以及运行环境的选取是前提性和基础性工作。合理选择开发工具以及环境，有利于降低开发成本，提高开发效率，提高系统的可用性和健壮性。

（1）开发工具的选择。系统采用Visual studio2010 作为系统软件开发工具，有机整合了服务器、数据库与开发工具三者之间的关系。

（2）开发运行环境的选择：环境管理系统采用ASP.NET技术，运行在基于TCP/IP 协议的局域网上。选用SQL Server2008 作为数据库，访问数据库采用比较成熟的A DO.NET 技术来实现，Web 服务器端的软件部署在IIS 服务器上；运行环境则应用客户端Web 浏览器提供。

（3）Web 服务器的选择。系统采用IIS7.0 作为系统的Web 服务器。在Web 应用实际开发过程中任何程序员都可以更改它或添加新的功能。

4 工程案例

在民用飞机生产过程环境保护管理系统功能设计和技术方案设计的基础上，本文根据某民用飞机制造企业实际业务需求，定制开发了环境保护管理系统相关软件模块，其中废水处理操作台账管理界面如图4 所示。该操作台账详细记录了废水处理设备的 “一开一备” 运行模式。记录了每台设备的启停时间；还原剂、氢氧化钠、硫酸等药品添加量；排放前的废水pH 值、总铬含量、排水启停时间和排放量等重要数据，从而形成了该批次排水的详细记录台账。

为了统计和分析废水处理和排放过程中的各环境保护指标的历史数据、现状和发展趋势，本系统定制开发了废水排放指标数据统计模块，其中废水pH 值的统计界面如图5 所示。

图4 废水处理操作台账管理界面Fig.4 Account management interface for wastewater treatment operation

图5 废水排放指标pH 值数据统计界面Fig.5 Interface of the pH value of wastewater discharge index data

5 结论

环境保护是企业确保安全生产的根本保障，是企业履行社会义务的重要体现，也是企业管理水平的反映。民用航空装备制造行业的环境保护既有自身行业特点，又有制造企业共通的特点。本文所分析的民用飞机环境保护综合管理现存问题、民用飞机环境保护综合管理系统的功能结构、系统总体架构、UM 业务模型序列图、软硬件平台等，都将从系统工程角度为促进企业实施环境保护的精细化管理，进一步提升企业环保管理水平提供系统性技术支持。

[1] 王文哲.低碳经济范式下的环境保护评价指标体系研究[D].广州：中南大学，2011.

[2] 赵其国，骆永明，滕应，曹伟，吴绍华. 当前国内外环境保护形势及其研究进展[D].土壤学报，2009，6.

[3] 张根保，刘顺淑.机械制造企业清洁化生产技术[J].机械科学与技术，1998，1.

[4] 国际标准化组织. ISO 10008-2013 质量管理-顾客满意-商家与消费者电子商务交易指南，2013.

[5] 刘香萍，等.基于Web 的UML 建模系统[J].计算机工程，2008，17.

[6] 陈晓华. 面向HSEE 的企业环境管理系统设计与实现[D].上海：同济大学，2014.