藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備管理軟件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)

王賀彬 李友堂 呂永津 白銳

（1.遼寧工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院 遼寧省錦州市 121001 2.遼寧航天凌河汽車(chē)有限公司 遼寧省凌源市 122500）

1 引言

隨著“中國(guó)制造2025”規(guī)劃的逐步落實(shí)，國(guó)內(nèi)眾多制造企業(yè)不論是從硬件設(shè)備還是軟件系統(tǒng)各方面都在加快企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)[1-2]。其中，設(shè)備管理系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)企業(yè)智能制造的重要組成部分[3-4]，眾多企業(yè)都將此提上日程。在藥芯焊絲生產(chǎn)行業(yè)，隨著車(chē)間生產(chǎn)規(guī)模與生產(chǎn)線(xiàn)信息化建設(shè)需求的提高，需要管理維護(hù)的數(shù)字化設(shè)備越來(lái)越多，目前該行業(yè)車(chē)間設(shè)備管理系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)程中需要解決的問(wèn)題包括：

（1） 建立完善的信息采集統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)代替原本的人工現(xiàn)場(chǎng)填表統(tǒng)計(jì)方式，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)采集效率與正確率，保證為企業(yè)計(jì)劃層提供更加完善的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高水平的信息數(shù)據(jù)管理；

（2）建立針對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的故障檢測(cè)模塊，快速確認(rèn)故障發(fā)生位置、造成原因以及提供針對(duì)當(dāng)前故障的預(yù)處理方案，為員工對(duì)現(xiàn)場(chǎng)故障的初步判斷與維護(hù)處理提供依據(jù)；

（3）加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的信息管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)生產(chǎn)工藝流程的生產(chǎn)信息記錄，并將上一個(gè)工藝流程的生產(chǎn)信息與下一個(gè)工藝流程的生產(chǎn)信息融合，實(shí)現(xiàn)后期的產(chǎn)品信息追蹤溯源功能；

（4）建立生產(chǎn)車(chē)間網(wǎng)絡(luò)化通信體系，進(jìn)行廣域設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，自動(dòng)數(shù)據(jù)采集,實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)控制器以及各類(lèi)檢測(cè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，快速柔性排產(chǎn)，制程防錯(cuò)防漏等，最終實(shí)現(xiàn)車(chē)間的信息集成化[5]。

2 系統(tǒng)組成

本文藥芯焊絲設(shè)備管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示，系統(tǒng)由客戶(hù)端、現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備、系統(tǒng)服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器四部分組成。綜合考慮藥芯焊絲車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備管理過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品信息、關(guān)鍵工藝指數(shù)等信息的保密需要，對(duì)良好的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)需求以及客戶(hù)端對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力等因素，本系統(tǒng)采用C/S 架構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)[6]，系統(tǒng)各部分之間通過(guò)車(chē)間局域網(wǎng)互聯(lián)。其中，現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備主要包括車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)上的機(jī)械以及電氣設(shè)備，其主要功能是實(shí)現(xiàn)車(chē)間生產(chǎn)任務(wù)以及完成車(chē)間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的信息采集；系統(tǒng)服務(wù)器主要作用是處理軟件系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)信息，包括讀取控制設(shè)備中的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)系統(tǒng)需求對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)的邏輯處理等；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器主要作用是存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息；客戶(hù)端負(fù)責(zé)用戶(hù)與系統(tǒng)之間的信息交互。

圖1：藥芯焊絲設(shè)備管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3 軟件功能

本文根據(jù)藥芯焊絲生產(chǎn)車(chē)間對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際管理需求對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行了功能設(shè)計(jì)，主要功能模塊包括生產(chǎn)監(jiān)視、備件管理、潤(rùn)滑管理、故障報(bào)警、維修管理、設(shè)備點(diǎn)檢、通信設(shè)置、用戶(hù)管理、設(shè)備調(diào)度、生產(chǎn)信息管理、設(shè)備信息管理和用戶(hù)管理，軟件系統(tǒng)功能框圖如圖2所示。

圖2：藥芯焊絲設(shè)備管理系統(tǒng)功能框圖

軟件系統(tǒng)中生產(chǎn)監(jiān)視模塊主要功能為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)鍵數(shù)據(jù)及相關(guān)信息的監(jiān)測(cè)與趨勢(shì)圖顯示以及保存查詢(xún)功能。備件管理模塊主要實(shí)現(xiàn)車(chē)間備品備件的臺(tái)賬管理與出入庫(kù)管理。潤(rùn)滑管理模塊主要功能是制定潤(rùn)滑計(jì)劃及標(biāo)準(zhǔn)制定，同時(shí)記錄與查詢(xún)相關(guān)的潤(rùn)滑信息。故障報(bào)警模塊主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)顯示和報(bào)警提示，以及故障的預(yù)處理方案提示、報(bào)警信息的保存、查詢(xún)、歸檔與打印等。維修管理模塊主要實(shí)現(xiàn)制定設(shè)備維修計(jì)劃，維修信息的記錄與查詢(xún)以及設(shè)備使用狀況分析功能。設(shè)備點(diǎn)檢模塊主要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)檢信息的記錄與查詢(xún)功能。設(shè)備通信模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)控制器之間的通信，建立數(shù)據(jù)交換的平臺(tái)。設(shè)備調(diào)度模塊依據(jù)車(chē)間生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行有效的生產(chǎn)任務(wù)分配，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備調(diào)度使用的最優(yōu)方案。生產(chǎn)信息管理模塊主要針對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的所有工藝環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)生產(chǎn)信息的記錄與保存，并結(jié)合二維碼技術(shù)對(duì)產(chǎn)品信息進(jìn)行跟蹤溯源，實(shí)現(xiàn)信息交互傳遞的功能。設(shè)備信息模塊主要記錄保存與查詢(xún)車(chē)間設(shè)備的基本信息數(shù)據(jù)。用戶(hù)管理模塊實(shí)現(xiàn)用戶(hù)信息的記錄與修改，并完成對(duì)系統(tǒng)登錄人員的身份識(shí)別與權(quán)限給定。

4 軟件實(shí)現(xiàn)

4.1 軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)架構(gòu)

本文采用三層架構(gòu)模式作為軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的程序設(shè)計(jì)模式，系統(tǒng)由用戶(hù)界面層、業(yè)務(wù)邏輯層以及數(shù)據(jù)層三部分組成[7]。用戶(hù)界面層作為用戶(hù)與系統(tǒng)的交互平臺(tái)，本系統(tǒng)依據(jù)軟件功能并考慮用戶(hù)在使用過(guò)程中的操作簡(jiǎn)捷因素，設(shè)計(jì)了各功能模塊的相應(yīng)操作界面；業(yè)務(wù)邏輯層主要是根據(jù)具體問(wèn)題完成對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的邏輯處理功能，包括系統(tǒng)信息通信、業(yè)務(wù)邏輯處理以及對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)表的操作，本文在設(shè)計(jì)過(guò)程中針對(duì)軟件的每一個(gè)功能模塊建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理邏輯服務(wù)類(lèi)；數(shù)據(jù)層主要為業(yè)務(wù)邏輯層提供數(shù)據(jù)，本文依據(jù)業(yè)務(wù)邏輯層中不同的數(shù)據(jù)服務(wù)類(lèi)建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)表。藥芯焊絲設(shè)備管理軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

圖3：藥芯焊絲設(shè)備管理軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)架構(gòu)圖

4.2 生產(chǎn)信息管理模塊中二維碼技術(shù)的應(yīng)用

本文生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)界面如圖4所示，其中包含三道生產(chǎn)工序的生產(chǎn)信息管理：鋼帶層繞工序、配粉站工序和藥芯焊絲成型工序。用戶(hù)根據(jù)生產(chǎn)工序選擇或錄入相應(yīng)的工藝信息，并根據(jù)需求在當(dāng)前生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)界面通過(guò)識(shí)別二維碼錄入上一工序的統(tǒng)計(jì)信息，最后完成本環(huán)節(jié)工藝信息的歸檔與對(duì)應(yīng)二維碼信息的生成，如此累計(jì)至最后一道工序?qū)?yīng)生成的二維碼信息中將會(huì)包含整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的所有必要生產(chǎn)信息。在生產(chǎn)過(guò)程中，每一個(gè)工序生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)合對(duì)應(yīng)工序記錄的二維碼信息將會(huì)為后期的產(chǎn)品生產(chǎn)信息跟蹤與溯源提供便利的條件，更是加強(qiáng)了產(chǎn)品信息的智能信息化管理的理念。圖4 中，在生產(chǎn)工序1A：鋼帶層繞工序中，選擇或錄入生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)品材料、生產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)、產(chǎn)品編號(hào)、產(chǎn)品下線(xiàn)時(shí)間和操作員等相應(yīng)的工藝信息后，通過(guò)“生成二維碼及信息提交”，生成鋼帶層繞工序中對(duì)應(yīng)的二維碼信息。

圖4：生產(chǎn)信息管理模塊界面

為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中每一個(gè)工藝流程詳細(xì)生產(chǎn)信息的記錄功能，本文在生產(chǎn)信息管理模塊的設(shè)計(jì)中引入二維碼技術(shù)以解決此問(wèn)題[8-9]，通過(guò)二維碼技術(shù)可有效保存每一道生產(chǎn)工序中信息的完整性，更是便于每一道生產(chǎn)工序中數(shù)據(jù)信息的提取與載入。在工序初始階段，讀取已有的二維碼信息或重新錄入相應(yīng)的工序信息，通過(guò)判斷工藝流程詳細(xì)生產(chǎn)信息的完整性，進(jìn)行信息歸檔，并加密形成二維碼信息。如圖5所示為系統(tǒng)信息統(tǒng)計(jì)程序流程圖。

圖5：系統(tǒng)信息統(tǒng)計(jì)程序流程圖

4.3 故障報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本文故障報(bào)警系統(tǒng)界面如圖6所示，包括報(bào)警信息提示、信息歸檔、故障預(yù)處理方案提示、歷史報(bào)警信息查詢(xún)等部分。系統(tǒng)在“報(bào)警信息顯示”頁(yè)面可顯示系統(tǒng)當(dāng)前故障發(fā)生的位置以及預(yù)警程度，當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊顯示的報(bào)警事件時(shí)，系統(tǒng)在右側(cè)“報(bào)警處理提示”信息框中會(huì)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)搜索之后顯示當(dāng)前故障的預(yù)處理方案，并且可將報(bào)警顯示的信息進(jìn)行歸檔。用戶(hù)還可通過(guò)“歷史報(bào)警信息查詢(xún)”頁(yè)面根據(jù)設(shè)備編號(hào)查詢(xún)相應(yīng)設(shè)備的歷史報(bào)警信息，包括報(bào)警時(shí)間、設(shè)備編號(hào)、設(shè)備名稱(chēng)、報(bào)警類(lèi)型、故障原因等，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的打印功能，為設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)在日常生產(chǎn)中的存檔與管理提供方便。

圖6：系統(tǒng)故障報(bào)警模塊界面

本文的故障報(bào)警模塊程序流程設(shè)計(jì)如圖7所示。系統(tǒng)運(yùn)行之后會(huì)持續(xù)掃描刷新以判斷當(dāng)前設(shè)備的故障發(fā)生狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，報(bào)警顯示界面就會(huì)提示相應(yīng)報(bào)警信息，之后用戶(hù)可根據(jù)當(dāng)前工作需求依據(jù)圖7所示流程對(duì)故障事件進(jìn)行后續(xù)處理，其中引入了事件預(yù)處理方案，當(dāng)報(bào)警信息進(jìn)行歸檔處理后，可根據(jù)實(shí)際需求，選擇是否需要提示事件預(yù)處理方案，并搜尋匹配符合解決當(dāng)前報(bào)警事件的與處理方案并顯示，進(jìn)一步方便了故障事件的后續(xù)處理。

圖7：故障報(bào)警模塊程序流程圖

4.4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的有效合理設(shè)計(jì)對(duì)軟件的開(kāi)發(fā)流程以及后期的運(yùn)行、管理維護(hù)等工作至關(guān)重要。本文選擇SQL Server2014 作為藥芯焊絲設(shè)備管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)[10-12]。系統(tǒng)采用ADO.NET 技術(shù)，在C#的數(shù)據(jù)庫(kù)編程中，利用SqlConnection 對(duì)象鏈接Sqlserver 數(shù)據(jù)庫(kù)，利用CreateCommand()方法創(chuàng)建SqlCommand 對(duì)象，對(duì)數(shù)據(jù)表執(zhí)行增加、刪除、修改以及單一結(jié)果和結(jié)果集的查詢(xún)等操作。本文依據(jù)系統(tǒng)功能和軟件開(kāi)發(fā)流程共設(shè)計(jì)了9 個(gè)數(shù)據(jù)表，分別是用戶(hù)信息表、設(shè)備信息表、備品備件信息表、潤(rùn)滑信息表、點(diǎn)檢信息表、報(bào)警信息表、生產(chǎn)監(jiān)檢測(cè)信息表、生產(chǎn)材料信息表、產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)信息表。整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)不僅包含了生產(chǎn)設(shè)備在日常的維護(hù)管理中所涉及的數(shù)據(jù)信息及狀態(tài)，同時(shí)也涵蓋了工藝生產(chǎn)流程中，生產(chǎn)設(shè)備在各個(gè)工序中的工作狀況、報(bào)警信息、故障方案處理等與之相關(guān)的各類(lèi)數(shù)據(jù)信息。

4.5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

如圖8所示為設(shè)備管理系統(tǒng)主界面，主要包含系統(tǒng)管理模塊中的生產(chǎn)監(jiān)視模塊、故障報(bào)警模塊、設(shè)備點(diǎn)檢模塊、備件管理模塊、維修管理模塊、潤(rùn)滑管理模塊和設(shè)備信息模塊，以及用戶(hù)管理模塊、生產(chǎn)信息管理模塊、生產(chǎn)信息解碼模塊和生產(chǎn)調(diào)度模塊。整個(gè)拉絲機(jī)設(shè)備系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了藥芯焊絲生產(chǎn)車(chē)間在實(shí)際的生產(chǎn)管理過(guò)程中對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的軟件系統(tǒng)的所有功能需求，且結(jié)構(gòu)完整、操作簡(jiǎn)捷，易于日常的維護(hù)與管理。

圖8：設(shè)備管理系統(tǒng)主界面

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)藥芯焊絲生產(chǎn)車(chē)間設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套基于C/S 架構(gòu)的設(shè)備管理系統(tǒng)。該軟件系統(tǒng)將先進(jìn)的管理理念、信息技術(shù)與實(shí)際生產(chǎn)工藝和現(xiàn)場(chǎng)管理需求相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)車(chē)間的產(chǎn)品和設(shè)備的智能信息化的管理與監(jiān)控，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測(cè)、記錄、導(dǎo)出和打印操作，在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)比傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理模式，節(jié)省了人工投入并優(yōu)化了車(chē)間管理方式。