經(jīng)編制造執(zhí)行系統(tǒng)(WKMES)是經(jīng)編車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要技術(shù)。它銜接著企業(yè)的車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與計(jì)劃管理層ERP管理系統(tǒng)，加強(qiáng)了車間生產(chǎn)控制與計(jì)劃管理層之間的溝通，解決企業(yè)信息“鴻溝”問(wèn)題，承擔(dān)著承上啟下的作用。

    目前，國(guó)內(nèi)外的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)已經(jīng)在紡織行業(yè)相繼應(yīng)用。比利時(shí)Barco公司的Knit Master為針織機(jī)提供了DU8P終端，意大利LONATI公司的NAUTILUS為圓緯機(jī)提供統(tǒng)一接口，實(shí)現(xiàn)了針織機(jī)器的數(shù)據(jù)共享。國(guó)內(nèi)在針織行業(yè)信息化方面也有一定進(jìn)展，軟通科技的軟通織機(jī)電腦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為織機(jī)提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集與共享接口，并在福建、山東等地得到了一定的應(yīng)用，但上述系統(tǒng)都為C/S結(jié)構(gòu)，必須在終端電腦安裝指定的應(yīng)用程序才能作為客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，成本高且升級(jí)維護(hù)極不方便，另外上述系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不是只針對(duì)經(jīng)編企業(yè)，經(jīng)編企業(yè)的個(gè)性化需要不能得到很好的滿足。為此，本文針對(duì)各經(jīng)編企業(yè)的個(gè)性化要求，使用C#.NET作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言、IIS作為web服務(wù)器、SQL SERVER作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WKCAM作為底層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了易于升級(jí)維護(hù)、方便為各個(gè)企業(yè)定制不同功能需求的B/S架構(gòu)WKMES系統(tǒng)，旨在加強(qiáng)經(jīng)編車間的信息化與自動(dòng)化，減少勞動(dòng)力成本。

1 體系結(jié)構(gòu)

    在WKMES系統(tǒng)中，經(jīng)編車間里的工控機(jī)和服務(wù)器與其他部門的計(jì)算機(jī)通過(guò)局域網(wǎng)形成B/S結(jié)構(gòu)模式，即由工控機(jī)實(shí)現(xiàn)經(jīng)編機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、對(duì)數(shù)據(jù)整理，刪除垃圾數(shù)據(jù)，并發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。服務(wù)器保存工控機(jī)發(fā)送的機(jī)器數(shù)據(jù)�？蛻舳酥恍璋惭b瀏覽器作為客戶端應(yīng)用的運(yùn)行平臺(tái)，在局域網(wǎng)內(nèi)從服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中可實(shí)時(shí)檢索機(jī)臺(tái)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)器數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、分析，并可把訂單發(fā)放到具體機(jī)器。系統(tǒng)框架如圖1所示。為了滿足車間MES的需求，對(duì)WKCAM系統(tǒng)而言，一方面需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器的狀態(tài)，顯示給擋車工機(jī)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；另一方面，還要實(shí)現(xiàn)為遠(yuǎn)程在線監(jiān)控提供系統(tǒng)的生產(chǎn)參數(shù)、機(jī)器信息、生產(chǎn)品種等數(shù)據(jù)，從而為系統(tǒng)打印各類報(bào)表以及后續(xù)分析機(jī)臺(tái)能力提供參考依據(jù)。

圖1 經(jīng)編制造執(zhí)行系統(tǒng)框架圖

2 軟件功能設(shè)計(jì)

    在整個(gè)制造執(zhí)行系統(tǒng)中，經(jīng)編機(jī)集成控制系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)來(lái)源，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)其機(jī)器生產(chǎn)狀態(tài)和數(shù)據(jù)的監(jiān)控，需要循環(huán)利用各種傳感器監(jiān)測(cè)原件采集經(jīng)編機(jī)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)臨時(shí)保存在本地硬盤上，并在其工控機(jī)顯示器上實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)還需通過(guò)車間的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到車間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)車間機(jī)器的數(shù)據(jù)分散、采集。其他連接在公司局域網(wǎng)絡(luò)的客戶端計(jì)算機(jī)則通過(guò)瀏覽器從車間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器獲取機(jī)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或者歷史數(shù)據(jù)以自定義的方式組合顯示，實(shí)現(xiàn)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，始終將機(jī)器數(shù)據(jù)作為主線，將整個(gè)系統(tǒng)的功能分成若干模塊，每個(gè)模塊完成各自的管理，功能模塊如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊

    2.1 系統(tǒng)管理

    系統(tǒng)管理模塊包括了經(jīng)編制造執(zhí)行系統(tǒng)中的系統(tǒng)參數(shù)，包括對(duì)用戶權(quán)限的控制，密碼的設(shè)置，數(shù)據(jù)庫(kù)的備份與還原，系統(tǒng)功能的開(kāi)放與關(guān)閉，查看所用的登陸記錄等。另外，為了控制用戶權(quán)限，對(duì)使用系統(tǒng)的用戶進(jìn)行了分組，包括系統(tǒng)管理員、工藝員、技術(shù)員以及普通用戶，不同的用戶登錄則顯示出不同的功能模塊。

    2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控

    機(jī)器狀態(tài)頁(yè)面實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前機(jī)器的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括機(jī)器號(hào)、當(dāng)前所織花型、班次、機(jī)器狀態(tài)、主軸轉(zhuǎn)速、開(kāi)車時(shí)間、調(diào)試時(shí)間、停車時(shí)間、停車次數(shù)、生產(chǎn)米數(shù)等信息。另外，系統(tǒng)同時(shí)記錄機(jī)器其他一些具體信息，例如：油溫、總開(kāi)車時(shí)間、落布米長(zhǎng)等，一旦機(jī)器當(dāng)前數(shù)據(jù)中某項(xiàng)到達(dá)設(shè)定需要維護(hù)或者停車檢查時(shí)，則機(jī)器報(bào)警，等待采取相應(yīng)措施。

    盤頭數(shù)據(jù)主要為整經(jīng)車間的工作提供依據(jù)。顯示器實(shí)時(shí)顯示所有盤頭的剩余紗線情況以便及時(shí)通知調(diào)度保全工更換盤頭。存放盤頭頁(yè)面顯示每個(gè)車間目前存放待織盤頭的情況，方便整經(jīng)車間合理分配整經(jīng)任務(wù)，及時(shí)調(diào)整工作計(jì)劃。

    2.3 質(zhì)量控制

    系統(tǒng)在與其他硬件終端連接后可以進(jìn)行對(duì)織物質(zhì)量的監(jiān)測(cè)與控制，例如對(duì)織物疵點(diǎn)的檢測(cè)、對(duì)送經(jīng)量的控制、對(duì)油溫及剩余油量的控制、織物面密度的控制等。

    2.4 生產(chǎn)計(jì)劃

    當(dāng)前訂單模塊主要提供顯示對(duì)當(dāng)前機(jī)器所織造的訂單信息的查詢，包括機(jī)器號(hào)、訂單號(hào)、品名等。不同的經(jīng)編企業(yè)的訂單信息不同，可根據(jù)需要選擇所顯示的訂單信息。預(yù)約訂單模塊讓擁有權(quán)限的用戶對(duì)訂單進(jìn)行發(fā)放，編輯訂單的詳細(xì)信息、指定訂單的花型文件。在信息填寫完整提交后系統(tǒng)自動(dòng)將訂單信息發(fā)送到工控機(jī)并提醒擋車工是否接收訂單和花型文件。

    2.5 文件管理

    上傳花型模塊為工藝人員提高花型的上傳功能。選擇花型文件、填寫上傳者信息之后，系統(tǒng)將從所選花型文件中提取出花型信息(包括花高、花寬、機(jī)號(hào)、擁有者等)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，并將花型文件保存到服務(wù)器。加載花型則可實(shí)現(xiàn)機(jī)器花型的遠(yuǎn)程加載。用戶只需確定花型文件名稱和所需加載花型的機(jī)器并提交至服務(wù)器。服務(wù)器接收信息后，從數(shù)據(jù)庫(kù)中找到該花型文件發(fā)往指定機(jī)器，如果此時(shí)機(jī)器處于接受狀態(tài)，則可實(shí)現(xiàn)花型的遠(yuǎn)程加載。

    2.6 記錄報(bào)表

    系統(tǒng)為用戶提供自定義的設(shè)計(jì)報(bào)表，可根據(jù)自己的需求查詢出相應(yīng)的報(bào)表，同時(shí)可顯示當(dāng)前訂單的完成進(jìn)度情況。用戶可選擇時(shí)間段查詢出所有機(jī)器報(bào)表信息，然后對(duì)查詢出來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選過(guò)濾。故障表可顯示所有機(jī)器的停車原因，及時(shí)找出疵點(diǎn)原因，為修機(jī)提供參考。

    詳細(xì)報(bào)表模塊為客戶端用戶提供數(shù)據(jù)的曲線圖或者柱狀圖查詢，用戶可選擇所需數(shù)據(jù)類型，包括機(jī)器、時(shí)間間隔、產(chǎn)量、效率、開(kāi)車時(shí)間量等信息生成曲線分布和趨勢(shì)圖(如圖3示出某臺(tái)機(jī)器1周內(nèi)開(kāi)車時(shí)間分布)，分析機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)合格情況，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控質(zhì)量狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，盡快解決問(wèn)題的目的。

圖3 趨勢(shì)分布圖

    也可以根據(jù)時(shí)間段對(duì)各臺(tái)機(jī)器的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，方便保全工及時(shí)調(diào)修機(jī)器找出故障原因。用戶在定義完參數(shù)后可對(duì)查詢出來(lái)的報(bào)表進(jìn)行打印或?qū)С鰹閑xcel和pdf文件方便保存。

    2.7 工資管理

    工資管理模塊可按照工人的擋車時(shí)間、擋車效率、產(chǎn)量等結(jié)算員工的績(jī)效工資。在職工管理模塊為各個(gè)崗位的員工設(shè)立一個(gè)工資系數(shù)后，系統(tǒng)可根據(jù)上述條件生成工資表。管理人員可根據(jù)生成的表格聯(lián)系實(shí)際情況對(duì)員工的工資進(jìn)行評(píng)定。

3 關(guān)鍵技術(shù)介紹

    3.1 數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)

    在數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，始終以機(jī)器、訂單以及用戶信息為主線設(shè)定數(shù)據(jù)庫(kù)表。例如：訂單信息與機(jī)器信息的數(shù)據(jù)表信息可表述為圖4。

圖4 數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)圖

    這樣，當(dāng)需要查詢某訂單的完成情況時(shí)只需查詢?cè)谟唵伪碇性撚唵翁?hào)所在的織造時(shí)間段內(nèi)的完成情況即可。

    3.2 實(shí)時(shí)產(chǎn)量更新

    由于使用現(xiàn)有光電傳感技術(shù)監(jiān)控機(jī)器主軸速度，因此從工控機(jī)組中實(shí)時(shí)獲得的機(jī)器產(chǎn)量數(shù)據(jù)為米數(shù)。

    式中：ω為機(jī)器速度；t為時(shí)間，h；η為百分比的效率；r為成品縱密，縱行/cm。實(shí)際經(jīng)編企業(yè)里計(jì)算產(chǎn)量通常以質(zhì)量為單位，這樣就涉及根據(jù)企業(yè)訂單中要求的米長(zhǎng)(1 kg坯布的米數(shù))來(lái)計(jì)算產(chǎn)量(kg)。

    m=l/λ

    式中：m為質(zhì)量；l為機(jī)器監(jiān)測(cè)產(chǎn)品長(zhǎng)度；λ為米長(zhǎng)，m/kg。因此，在班產(chǎn)數(shù)據(jù)表中插入觸發(fā)器來(lái)根據(jù)訂單表中的米長(zhǎng)實(shí)時(shí)更新產(chǎn)量(kg)字段。當(dāng)更新班產(chǎn)表中的當(dāng)日生產(chǎn)米長(zhǎng)時(shí)，實(shí)時(shí)獲取該臺(tái)機(jī)器訂單的米長(zhǎng)參數(shù)并更新記錄的產(chǎn)量。

    3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)視圖的應(yīng)用

    在數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)通常存放在表中。視圖與表不同，視圖是一種虛擬表，即視圖所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)不進(jìn)行實(shí)際存儲(chǔ)。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，服務(wù)器接受來(lái)自工控機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并保存在數(shù)據(jù)庫(kù)。這些數(shù)據(jù)分不同類別存放在不同的表，例如，機(jī)器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)、轉(zhuǎn)速等存放在機(jī)器狀態(tài)表中，班次數(shù)據(jù)如開(kāi)車時(shí)間、停車時(shí)間、實(shí)時(shí)效率等存放在班產(chǎn)數(shù)據(jù)表中。而視圖是一種虛擬表，只是定義在1個(gè)或多個(gè)基表上或其他視圖上，并且提供一種訪問(wèn)基表數(shù)據(jù)的方法。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)視圖從2張表中取出機(jī)器的狀態(tài)和當(dāng)天的班產(chǎn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給客戶端。這樣不僅為用戶集中數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化用戶的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)庫(kù)使用的復(fù)雜性，節(jié)省了服務(wù)器的使用量、極大地提高了檢索效率。用戶不必連接復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)中的表結(jié)構(gòu)，并且數(shù)據(jù)庫(kù)表的更改也不影響用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用。且只需授予用戶使用視圖的權(quán)限，也增加了安全性。

    3.4 使用cookies和session控制權(quán)限

    系統(tǒng)為了保證檢索效率使用ADO.NET實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的連接，服務(wù)器與客戶端并不是時(shí)時(shí)保持連接狀態(tài)，而是服務(wù)器被動(dòng)地等待客戶發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器才進(jìn)行響應(yīng)，因此，在大部分情況下，服務(wù)器并不會(huì)管客戶端是否還依然存在。為了避免讓客戶頻繁重復(fù)登錄，使用會(huì)話狀態(tài)對(duì)象記錄登錄者信息，每次頁(yè)面生成時(shí)只需驗(yàn)證會(huì)話狀態(tài)對(duì)象中是否包含必要信息，如果沒(méi)有對(duì)應(yīng)客戶端的信息或者信息超時(shí)，則提示用戶沒(méi)有權(quán)限或者登陸超時(shí)并返回相關(guān)頁(yè)面。具體權(quán)限分配如表1所示。

表1 權(quán)限實(shí)現(xiàn)表

    編寫了1個(gè)基礎(chǔ)類庫(kù)繼承于ASP.NET的基類，并且在其構(gòu)造函數(shù)中訂閱了其加載事件，在其加載事件中編寫驗(yàn)證過(guò)程的代碼。這樣，在用戶登錄時(shí)添加會(huì)話狀態(tài)信息，相應(yīng)功能模塊的頁(yè)面只需繼承其各自的父類就可實(shí)現(xiàn)登錄的權(quán)限控制。

4 應(yīng)用情況分析

    該套MES系統(tǒng)已經(jīng)投入江蘇常熟某經(jīng)編企業(yè)正式使用，現(xiàn)隨機(jī)抽取3組雙針床班次的手抄日?qǐng)?bào)表與系統(tǒng)查詢報(bào)表進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表2所示。

    由表知，系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)構(gòu)能為管理者提供比較真實(shí)、直觀、清晰的依據(jù)，很大程度上減少了手工操作，其主要表現(xiàn)在：1)直觀性，及時(shí)反映機(jī)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況。2)準(zhǔn)確性，客觀反映機(jī)臺(tái)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)，排除人為因素產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。3)實(shí)時(shí)性，擋車工下班時(shí)系統(tǒng)即可查詢班次報(bào)表，大幅度縮短了數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)匯總時(shí)間。實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的科學(xué)化、信息化、自動(dòng)化管理，主要功能滿足了經(jīng)編車間生產(chǎn)管理工作的實(shí)際需要。

5 結(jié)論

    1)基于B/S結(jié)構(gòu)的MES系統(tǒng)由于其自身的特點(diǎn)，很好地解決了經(jīng)編企業(yè)的機(jī)器型號(hào)眾多、機(jī)器生產(chǎn)廠家各異、各企業(yè)生產(chǎn)品種不同等導(dǎo)致很難有統(tǒng)一的應(yīng)用模式的困境。所以B/S結(jié)構(gòu)更適合作為經(jīng)編企業(yè)的MES系統(tǒng)框架。

    2)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能滿足了經(jīng)編企業(yè)的實(shí)時(shí)需求，并為車間甚至整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)管理與統(tǒng)計(jì)提供有效真實(shí)數(shù)據(jù)，有利于為管理者提供決策依據(jù)。

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本文標(biāo)題：基于B/S結(jié)構(gòu)的經(jīng)編MES/ERP系統(tǒng)

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