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機(jī)床設(shè)計(jì)的MIS安全性探討

文檔作者：崔磊王慶文檔來源： 1．甘肅省機(jī)械科學(xué)研究院 2．中石油管道公司蘭州榆油氣分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月03日
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· 機(jī)械研究與應(yīng)用·
經(jīng)驗(yàn)交流
機(jī)床設(shè)計(jì)的MIS安全性探討
崔磊 ，王慶
(1．甘肅省機(jī)械科學(xué)研究院，甘肅蘭州730030；
2．中石油管道公司蘭州榆油氣分公司，甘肅蘭州730031)
摘要：故障模式分析是機(jī)床設(shè)計(jì)中最常用的方法，通過對機(jī)床設(shè)計(jì)的MIS(Management Information System)故障模式
的探討。提出了基于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，闡述了容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法和安全對策，指出機(jī)
床設(shè)計(jì)MIS安全性分析對機(jī)床設(shè)計(jì)的作用和地位。
關(guān)鍵詞：機(jī)床設(shè)計(jì)；MIS安全性；故障分析
中圖分類號：TG66 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1006-4414(2011)04-0133-03
Disscussion On M IS safety in machine tool design
Cui Lei ，Wang Qing
(1．Gansu academy ofmechanical sciences，Lanzhou Gansu 730030，China；
2．Lanzhou branch ofpipeline，CNPCpipeline company，Lanzhou Gansu 730101，China)
Abstract：Failure mode analysis in machine design is the most commonly used method．After analymng machine tool design
MIS(Management Information System)failure mode，the computer-based database design and system architecture design are
put forward，fault—tolerant design method s are discussed，and security measures are described，the role and status that the MIS
design safety analysis tols on mBx~hine tol design are provided．
Key words：machine design ；MIS security；failure analysis
1 引 言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，CAD等設(shè)計(jì)技
術(shù)在機(jī)床設(shè)計(jì)等各種機(jī)械設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用，由
此，使機(jī)床設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段所涉及的信息和數(shù)據(jù)實(shí)
現(xiàn)了電子化，這在很大程度上提高了機(jī)床設(shè)計(jì)的質(zhì)
量，縮短了機(jī)床產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)周期，降低了機(jī)床產(chǎn)
品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)成本。如果在機(jī)床設(shè)計(jì)中，用以往的人
工管理方法對整個(gè)設(shè)計(jì)過程中涉及的數(shù)據(jù)、圖形、文
本等信息資料進(jìn)行管理，則會出現(xiàn)各種弊端，而運(yùn)用
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對機(jī)床設(shè)計(jì)的全過程實(shí)施過程管理
和質(zhì)量控制，將各種信息資料以電子的形式在計(jì)算機(jī)
上進(jìn)行交流，且在權(quán)限控制和許可的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)數(shù)
據(jù)、資源的共享，使產(chǎn)品臻于標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，從而降
低加工設(shè)計(jì)成本，提高機(jī)床產(chǎn)品的市場競爭能力。
機(jī)床設(shè)計(jì)MIS的可靠性及安全性對機(jī)床產(chǎn)品設(shè)
計(jì)質(zhì)量具有決定性的作用，筆者將重點(diǎn)分析機(jī)床設(shè)計(jì)
MIS的安全性問題，為確保機(jī)床設(shè)計(jì)的系統(tǒng)質(zhì)量和性
能提供相關(guān)的思考。
2 基于系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的機(jī)床設(shè)計(jì)
系統(tǒng)分析，是機(jī)械設(shè)計(jì)必經(jīng)的階段。尤其在機(jī)床
產(chǎn)品設(shè)計(jì)的系統(tǒng)分析階段，綜合運(yùn)用故障分析整個(gè)系
統(tǒng)設(shè)計(jì)的可能風(fēng)險(xiǎn)因素和系統(tǒng)故障的基本模式，是決
定機(jī)床設(shè)計(jì)成敗的重要因素。
故障模式分析主要為：設(shè)計(jì)過程中的系統(tǒng)信息數(shù)
據(jù)丟失、處理時(shí)間的延遲、實(shí)際計(jì)算結(jié)果與理論要求
不一致、電源中斷、傳輸信息失真、操作人員的誤操
作、計(jì)算機(jī)病毒等非法入侵、重要信息數(shù)據(jù)被盜等各
種意外情況。針對這些情況，對整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)系統(tǒng)的
故障因素進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)，盡可能地從根本
上保證系統(tǒng)的安全性，整個(gè)系統(tǒng)分為五個(gè)基本結(jié)構(gòu)層
次，如圖1所示。
l業(yè)務(wù)層l設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)模型=—jJ 系、 系
統(tǒng)
圈系鼢 實(shí)
圓系統(tǒng)嬲刪 襁析 現(xiàn)
廠王頁i 系統(tǒng)開發(fā)工具 絲笪理員
圖I 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖中這五個(gè)基本層次結(jié)構(gòu)基本揭示了系統(tǒng)的內(nèi)
在必然聯(lián)系，也規(guī)范了整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)過程中所要必須
遵循的基本原則，自上而下呈現(xiàn)的是整個(gè)系統(tǒng)的分析
過程，同時(shí)，自下而上揭示了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過程。由此，
基本明確了系統(tǒng)開發(fā)人員與設(shè)計(jì)使用人員的權(quán)限與
職責(zé)范圍，對擁有不同權(quán)限的用戶而言，可以對其授
收稿日期：2011—06—15
作者簡介：崔磊(1984-)，男，甘肅嘉峪關(guān)人，助理工程師，主要從事機(jī)械工程學(xué)會方面的工作。
· 133·
經(jīng)驗(yàn)交流
· 機(jī)械研究與應(yīng)用·
予不同的管理審核(批)權(quán)限和訪問權(quán)限?。因此
說，這一系統(tǒng)對降低系統(tǒng)故障的發(fā)生概率及保障系統(tǒng)
的安全具有一定的預(yù)防作用。
從理論上講，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，要完全排除和杜
絕設(shè)計(jì)故障是不可能的，因此，在進(jìn)行系統(tǒng)安全性設(shè)
計(jì)和分析的過程中，需采取減少發(fā)生故障所造成的各
種損失，增強(qiáng)減災(zāi)性措施。這要求在機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)
時(shí)，不斷突出結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。即，需要建立
合理的設(shè)計(jì)管理和分析系統(tǒng)方案，將整個(gè)系統(tǒng)分解為
相對獨(dú)立但又相互聯(lián)系的子系統(tǒng)，如方案設(shè)計(jì)、零部
件設(shè)計(jì)、審核與檔案維護(hù)等基本子系統(tǒng)，由此建立若
干個(gè)局部性的數(shù)據(jù)庫，用于存儲一些在規(guī)定的時(shí)間范
圍內(nèi)和在相對獨(dú)立的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)資料，同時(shí)實(shí)現(xiàn)
設(shè)計(jì)空間上的分布性，減少各設(shè)計(jì)階段和部門之間的
耦合度，降低故障對全局設(shè)計(jì)的不良影響。最后，在
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等基本規(guī)定的要求下，再提供一個(gè)中心數(shù)據(jù)
庫作為各項(xiàng)系統(tǒng)局部數(shù)據(jù)資料的備份和傳輸，定期保
存系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)，如此，當(dāng)某一個(gè)子系統(tǒng)的局部
數(shù)據(jù)出現(xiàn)崩潰時(shí)，則可以從中心系統(tǒng)中調(diào)用已經(jīng)備份
的數(shù)據(jù)或恢復(fù)業(yè)已破壞的數(shù)據(jù)資料，最終實(shí)現(xiàn)減少損
失的目的。
3 基于數(shù)據(jù)庫安全性的機(jī)床設(shè)計(jì)
在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，各種設(shè)計(jì)幾乎都
已經(jīng)離不開計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理工作。而本文所說的
機(jī)床設(shè)計(jì)MIS安全性分析，就是建立在一定的數(shù)據(jù)
庫基礎(chǔ)上的。因此，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)開發(fā)的重點(diǎn)
和難點(diǎn)，同時(shí)，安全性設(shè)計(jì)也就成為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重
要組成部分，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的合理與否，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的
安全性的高低，將直接影響機(jī)床產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)水平
和產(chǎn)品質(zhì)量性能等基本問題。圖2為機(jī)械設(shè)計(jì)MIS
數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)圖。
3．1 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)
針對不同角色設(shè)置的動(dòng)態(tài)性組合也是機(jī)床產(chǎn)品
設(shè)計(jì)有效的安全性設(shè)計(jì)的重要措施。因此，要建立用
戶信息表、角色和功能分配表、權(quán)重分配表等各種基
本的輔助性表格，通過用戶管理——角色分配管
理——功能性的邏輯數(shù)據(jù)控制等，對不同角色和身份
的用戶根據(jù)其擁有的權(quán)限生成相應(yīng)的界面，從而防止
非法登錄篡改設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和盜用主要數(shù)據(jù)資料的，為機(jī)
床產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供保障。
在這一層面，需要對設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)圖紙、方案
文檔等安全性要求比較高的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行統(tǒng)一的管
理，并增設(shè)“新建時(shí)間”、“最新閱讀時(shí)間”、“最新修改
時(shí)間”、“最終修改用戶”等基本的記錄，同時(shí)需要設(shè)
置有效位字段：每次刪除或修改時(shí)，必須準(zhǔn)確提示是
否確定，每次刪除時(shí)置其值為F，從而實(shí)現(xiàn)誤刪的時(shí)
候可以做到數(shù)據(jù)恢復(fù) J。同時(shí)，還可以增加其他一
些輔助功能，如新增修改字段，追蹤修改內(nèi)容的原始
狀態(tài)，記錄修改者的時(shí)間、修改者的操作記錄等，并對
各種數(shù)據(jù)的更新和修改進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計(jì)，比如，可以對
數(shù)據(jù)庫率、追加率、增長率預(yù)計(jì)各種用戶更新數(shù)據(jù)庫
比率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以作為數(shù)據(jù)庫升級和擴(kuò)展時(shí)的重
要參考，從而保證機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)的安全性。圖3為理
及權(quán)限設(shè)置界面圖。
圖3 用戶管理及權(quán)限設(shè)置圖
3．2 統(tǒng)一使用觸發(fā)器等輔助工具
在機(jī)床產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，把數(shù)據(jù)的完整性維
護(hù)和有效性檢測作為一項(xiàng)重要工程，適當(dāng)分配權(quán)重，
并融人整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體規(guī)劃之中，從而提高系統(tǒng)
設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性等安全性能?；静僮?、數(shù)據(jù)更新等工
作都可以通過觸發(fā)器對其做相應(yīng)的檢測和記錄，由此
保證和提高數(shù)據(jù)的安全可靠性。比如，在一些相互關(guān)
聯(lián)的數(shù)據(jù)庫表格中，當(dāng)某些特殊字段發(fā)生一定變化
時(shí)，用觸發(fā)器可以完成衍生字段隨著基礎(chǔ)字段數(shù)據(jù)變
化之后的關(guān)聯(lián)性操作。通過利用觸發(fā)器等輔助性工
具，可以對破壞原始數(shù)據(jù)的誤操作或其他惡意性操作
提供安全性和透明性日記，進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
和數(shù)據(jù)庫的安全性。
3．3 利用信息鑒別工具對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理
利用信息鑒別等輔助性工具，設(shè)置存儲控制，將
機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理，限制系統(tǒng)中
信息的流動(dòng)性和共享程度，在共享方面，可以通過劃
· 機(jī)械研究與應(yīng)用·
分特殊權(quán)限的方式，限制任何非授權(quán)用戶的讀取、操
作、傳輸、存儲，防止一些重要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的流失。尤其
要對機(jī)床設(shè)計(jì)項(xiàng)目文件和數(shù)據(jù)，要設(shè)置安全屬性，對
其共享的程序和權(quán)限做嚴(yán)格劃分和界定，通過存取矩
陣來限制用戶的適用方式，比如，設(shè)置“只讀”、“只
寫”、“讀寫”、“修改”、“執(zhí)行”等，在規(guī)定授權(quán)的角色
分配下，職能操作授權(quán)許可的設(shè)計(jì)管理流程，如此一
來，既可以增加數(shù)據(jù)庫的敏感性、提高數(shù)據(jù)資料的安
全性，也可以保證基本的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)資料不被泄露，由
此就會不斷增加機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)的安全性能標(biāo)準(zhǔn)。再
比如，在存取級別的層次分配方面，可以建立一個(gè)有
效序列性集合，以反映信息的敏感度，包括絕密信息
資料( )、機(jī)密信息資料(c)、秘密數(shù)據(jù)資料(s)和
一般性的數(shù)據(jù)資料(u)，通過分類建立序列集合，用
以說明對不同權(quán)限用戶的存取限制。以農(nóng)機(jī)創(chuàng)新產(chǎn)
品設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)為例，當(dāng)調(diào)閱這些創(chuàng)新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)資料的
時(shí)候，每次都需要設(shè)置瀏覽、操作、存取等記錄，同時(shí)
由系統(tǒng)自動(dòng)生成系統(tǒng)操作和訪問日志，以保證創(chuàng)新數(shù)
據(jù)資料的完整性。
4 容錯(cuò)設(shè)計(jì)
容錯(cuò)設(shè)計(jì)是機(jī)床產(chǎn)品等機(jī)械設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，系
統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，常受到主客觀因素的限制，產(chǎn)生一
些誤差甚至錯(cuò)誤的情況，因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考
慮自動(dòng)檢測、自動(dòng)恢復(fù)、故障檢測等基本容錯(cuò)設(shè)計(jì)，使
系統(tǒng)能容許錯(cuò)誤出現(xiàn)，并及時(shí)預(yù)見或屏蔽故障。
4．1 建立健全數(shù)據(jù)檢測機(jī)制
增加設(shè)計(jì)檢測模塊和運(yùn)行檢測機(jī)制。主要對運(yùn)
行環(huán)境、文件操作、磁盤容量、用戶操作、故障情況等
做嚴(yán)格的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，以此收集整理一些故障信
息，為機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)改進(jìn)提供決策參考依據(jù)。
4．2 設(shè)置恢復(fù)機(jī)制
設(shè)置或增加虛實(shí)作業(yè)數(shù)據(jù)的恢復(fù)功能，對于一些
基礎(chǔ)性的文件數(shù)據(jù)資料做自動(dòng)備份和轉(zhuǎn)移，定期(每
月、每周、每日)對某些可能破壞的數(shù)據(jù)的操作(如刪
除、數(shù)據(jù)資料初始化、電腦硬盤格式化)做警告提示，
經(jīng)驗(yàn)交流
由此采取多步操作，防止誤操作行為的發(fā)生，避免一
些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的丟失，而且在這種監(jiān)測機(jī)制下，即使一
些重要數(shù)據(jù)因?yàn)檎`操作而丟失，則可以恢復(fù)和還原。
5 其他安全性對策
除了數(shù)據(jù)庫安全和容錯(cuò)設(shè)計(jì)之外，在機(jī)床產(chǎn)品的
設(shè)計(jì)實(shí)施過程中，還需要做好數(shù)據(jù)庫的加密和設(shè)置重
要數(shù)據(jù)出口哨卡機(jī)制。
(1)對敏感性比較強(qiáng)的數(shù)據(jù)根據(jù)密級程度實(shí)施
分級加密(絕密、機(jī)密、秘密和一般)，對于一些涉及
機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)核心技術(shù)的資料，要采取多層級加密的
措施，從而保證數(shù)據(jù)記錄和閱讀等基本操作的保密
性?！爱?dāng)系統(tǒng)提供給多個(gè)用戶時(shí)，必須在考慮各種加
密措施的前提下提供設(shè)置系統(tǒng)各人口的合法用戶手
段，在各功能模塊處理人口進(jìn)行特定人員口令識別，
將保存數(shù)據(jù)的文件夾加密，實(shí)現(xiàn)雙重加密” J。
(2)增加數(shù)據(jù)出人哨卡，防止錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)入機(jī)床
產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，遏制一些破壞性操作或破壞性數(shù)
據(jù)的入侵，最終影響機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)的性能。尤其要用
靜態(tài)數(shù)據(jù)規(guī)范系統(tǒng)輸出信息，如刪除、存盤、進(jìn)帳操作
時(shí)系統(tǒng)提示信息，數(shù)據(jù)出錯(cuò)時(shí)系統(tǒng)警告信息等，也是
有效的安全措施。
6 結(jié)語
綜上所述，機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)等機(jī)械設(shè)計(jì)中，MIS設(shè)
計(jì)的內(nèi)容比較龐雜，尤其隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代
管理理念的廣泛應(yīng)用，這一技術(shù)還有很多地方亟待發(fā)
展和完善，因此，機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的MIS安全性
研究仍將是機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)面臨的重要難題，社會拿出
很多理論研究和實(shí)踐探索，仍待同行深化挖掘。
參考文獻(xiàn)：
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更正啟示
本刊2011年第3期第96頁莫有瑜作者的論文“負(fù)載敏感泵的變量響應(yīng)特性對挖掘機(jī)性能的影響”，因校
對失誤出現(xiàn)以下錯(cuò)誤，特更正如下：
①論文第標(biāo)題4中，第2段：“其中Pl、P2、P3、P 的縱坐標(biāo)范圍都是3．1Pa，d。的縱坐標(biāo)范圍是1．3Pa”，黑
體字處需要分別更正為“310bar”，“130bar”。
② 圖2、圖3、圖4中單位“Pa”更正為“bar”。
特此更正。
《機(jī)械研究與應(yīng)用》編輯部
2011年7月27日
· 135·

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