智能控制—维护—技术管理集成系统（ICMMS）
及其在电力系统中的应用
（二）ICMMS分析与设计的基本方法余刃　叶鲁卿　张永刚摘　要　在借鉴计算机集成制造系统（CIMS）开放体系结构（CIMOSA）分析方法的基础上，提出了分析、设计与实施ICMMS时所采用的建模参考体系结构。在此基础上，介绍了分析与设计ICMMS的基本方法和手段，即功能视图、信息视图、资源视图的建模方法。介绍了分析与设计ICMMS的3个基本步骤，即用户需求描述、功能和数据的定义、功能和数据的分布与实施的具体任务和可以采用的方法。
关键词　ICMMS　CIMOSA　IDEF0　CIMS　参考体系结构　建模
分类号　TM73　TP311.5INTELLIGENTCONTROL-MAINTENANCE-TECHNICALMANAGEMENTSYSTEM(ICMMS)ANDITSAPPLICATIONINPOWERSYSTEM
PartTwo　AnalysisandDesignMethodYuRen,YeLuqing,ZhangYonggang
(HuazhongUniversityofScienceandTechnology,430074,Wuhan,China)Abstract　TakingtheanalysisapproachofCIMOSA(CIMopensystemsarchitecture)asreference,thereferencearchitectureofintelligentcontrol-maintenance-technicalmanagementsystem(ICMMS)modelingisputforward.ThepaperintroducesthefundamentalanalysisanddesignmethodsforICMMSincludingfunctionviewmodeling,informationviewmodelingandsourceviewmodeling.TheconcretetasksandapproachesadoptedinthethreeessentialproceduresofanalyzinganddesigningICMMS,i.e.thedescriptionofuserdemands,definitionoffunctionsanddataaswellasthedistributionandimplementationoffunctionsanddata,arealsopresented.
Keywords　ICMMS　CIMOSA　integratedcomputeraidedmanufacturingdefinitionmethods0(IDEF0)　computerintegratedmanufacturingsystems(CIMS)　referencearchitecture　modeling0　引言
　　为实现ICMMS的集成、分布及智能特征，使控制、维护和技术管理成为一个有机整体，实现系统的总体目标，最大限度地提高系统组件的可复用性和健壮性，在分析、设计和构造ICMMS及其各组成部分时，应采用一种合理、一致、科学的方法和步骤。1　分析与设计ICMMS的基本方法与手段
　　计算机集成制造系统（computerintegratedmanufacturingsystems，缩写为CIMS）是信息时代制造业的一种新哲理，它强调以总体的概念来分析、考虑企业生产的各个环节，认为企业的整个经营过程实质上是一个数据的收集、传递和加工处理的过程^［1］。比较ICMMS和CIMS的概念，可以看出两者都是从全局的角度分析、考虑问题的各部分，既有共性，又有区别。其区别在于：①CIMS主要应用于诸如制造业等离散系统，而ICMMS主要应用于诸如电力、化工等连续生产过程；②CIMS研究从制造到企业管理的全过程，而ICMMS着重研究生产过程本身。其共性是两者均是集成信息系统。因此，可以借鉴CIMS设计中已被证明有效的分析与建模方法，来对ICMMS进行分析与建模。
　　欧共体ESPRIT计划提出的CIM开放系统体系结构（CIMopensystemsarchitecture,缩写为CIMOSA）是目前在CIMS设计、分析与实施中采用较多的一种参考模型，并已成为ISO的预标准^［1］。考虑到ICMMS与CIMS的异同点，并参考CIMOSA的体系结构，提出的ICMMS建模的参考体系结构如图1所示，并将其用于ICMMS中控制、维护和技术管理3个域过程的分析建模中，以保证三者建模方法的一致性和统一性，为实现控制、维护和技术管理的有机集成奠定基础。图1　ICMMS建模参考体系结构
Fig.1　ReferencearchitectureofICMMSmodeling　　这里保留了CIMOSA中的功能视图和信息视图部分。而将资源视图和组织视图综合为资源视图，它是整个自动化系统资源的总构成，包括硬件、软件及人力资源等，是与功能模型中的活动机制相对应的，支撑各个功能活动的机制都能在资源视图中找到相应的位置。这样处理是因为ICMMS考虑的是企业的过程自动化系统，主要突出的是技术要素。
　　可以看出，分析与构造ICMMS采取的是一个逐步推导、逐步具体化和逐步生成的过程。图1所示的建模参考体系结构，将应用于本文介绍的ICMMS各组成部分的各分析与设计步骤中，根据具体对象的具体情况建立相应的模型。
1.1　ICMMS功能视图的建模方法
　　IDEF0方法(integratedcomputeraidedmanu-facturingdefinitionmethods0)是目前国际上应用最广泛的，也是我国有关专家推荐使用的功能模型建模方法^［2］。在此，可以借鉴IDEF0方法，并结合ICMMS的具体特点和要求，对ICMMS中各个域过程进行功能层通用模型的建模，用方框代表域过程中的功能活动，用箭头代表与此功能活动关联的各种事物，并遵守IDEF0方法的各种约定^［1，2］。考虑到ICMMS处理的主要是信息流，用图2的形式来统一描述ICMMS各域过程中所有的功能活动。图2　功能活动示意图
Fig.2　Schematicdiagramoffunctionactivity　　图中，方框代表功能活动，它实现从输入到输出的映射，可看做是一种映射关系，用F表示，其内部的功能组成及运作方式可参考前面对智能单元的介绍。输入I是此功能活动要对其加以处理的信息，它可能是其他活动的输出，也可能直接通过测量得到；请求A是激发此活动的命令，它一般是由上级模块发出，或由事件触发；约束C是指此活动在进行中或活动被触发所需满足的限制条件，如此次功能活动被激发后所需达到的性能指标，或某个阀门被打开时所应处于的初始状态；报告R是对上级请求的回应，或需要被收集并存储的此项功能活动执行情况的汇报；资源S是进行此功能活动所需具有的硬件和软件资源；输出O是此活动的结果，可以是触发下级活动的控制输出，或是对输入信息的变换结果。以上各部分的具体内容需根据具体对象加以确定。此功能活动可以用下式表示：Y=F(X)|_C。其中，X包括请求A和输入I；Y包括报告R和输出O；C指约束；F表示具体的功能，如所采用的策略、算法、所须遵循的规则等。
　　功能活动是域过程分解的最低级别。一个系统的功能模型可以用一组递阶分解的、由处于不同层次上的功能活动组成的活动图形来表示。若干低级的功能活动模块有机地结合在一起组成高一级的模块，进而构成整个系统的功能结构体系。
　　在建立功能模型的基础上，通过分析各种功能活动之间的关系和实现它们所需要的条件，可进一步提出信息、资源等方面的需求，建立信息模型和资源模型。
1.2　ICMMS信息视图的建模方法
　　信息视图是从信息的角度对ICMMS进行描述。信息是集成的基础，是联系系统各单元的纽带，是ICMMS处理的对象。ICMMS在本质上是自动化领域内的信息技术(IT)系统，其各功能模块活动的实质就是对信息的存储、通信与处理。因此，必须认真对待系统信息模型的建立与处理。
　　建立系统信息模型有多种方法，如实体/关系（E/R）法、IDEF1及IDEF1X方法等。在分析与设计具体的ICMMS时，可根据具体情况加以选用。
1.3　ICMMS资源视图的建模方法
　　在建立资源视图模型时，首先可根据所完成的对实现各功能活动所要求条件的分析，确定实现各功能所需的硬件、软件和人力资源，并形成一份详细的说明。资源视图还没有一种合适的、成熟的表示方法，所以只要能回答建模所研究的问题，无论采用何种形式，都可看做是一种模型。在完成需求分析后，可将各种资源与相应的功能活动实体联系在一起组成资源集，作为设计和实现各功能实体的依据，进而构成整个ICMMS的物理系统。
　　此处所介绍的功能、信息、资源视图的建模方法构成了分析与设计ICMMS的3个不同侧面的内容。在分析与设计ICMMS的各个具体步骤中，应根据具体的分析与设计的内容，适当选取相应的方法。2　分析与设计ICMMS的基本步骤
　　ICMMS参考模型（参见文献［3］中的图1）的Z轴代表了ICMMS开发的几个阶段。可以看出，用户需求是分析与设[1][2]下一页