李 靜

（晉中職業(yè)技術學院，山西 晉中 030600）

0 引言

目前制造型企業(yè)機械加工車間在生產作業(yè)計劃的制定和執(zhí)行過程中存在不銜接現(xiàn)象，造成設備的負荷失衡，工時定額不能合理地調整，影響了生產管理效率，因此機械加工車間的生產計劃與控制系統(tǒng)開發(fā)運用勢在必行。

1 系統(tǒng)設計目標與相關集成

1．1 系統(tǒng)設計目標

機械加工車間動態(tài)生產計劃與控制系統(tǒng)開發(fā)的主要任務就是運用合理的生產計劃與控制方法來優(yōu)化一定的生產指標參數(shù)，比如減少在制品數(shù)量、縮短整個生產周期以及降低生產成本等。動態(tài)生產作業(yè)計劃與控制系統(tǒng)應能夠促進與生產相關數(shù)據(jù)的規(guī)范準確，對生產過程資源進行有效管理，為整個生產計劃的實施與執(zhí)行提供可靠的保證。系統(tǒng)要實現(xiàn)規(guī)范化、自動化和科學化，要達到提高生產效率的目的，減少生產控制不當而引起的資源浪費等現(xiàn)象。

1．2 功能的集成

整個生產作業(yè)計劃系統(tǒng)應包括多方面的功能，例如基礎信息查詢功能、生產加工狀態(tài)信息查詢功能、生產計劃與調度功能、資源狀態(tài)查詢功能等。

生產計劃與控制系統(tǒng)作為生產系統(tǒng)的核心，要保證其順利運行，必須將該系統(tǒng)與其他相關系統(tǒng)進行集成，相互支持與配合，這些系統(tǒng)包括工況／機器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（PDA）、MRPII／ERP系統(tǒng)、計算機輔助制造（CAM）系統(tǒng)、計算機輔助工藝過程設計（CAPP）系統(tǒng)以及資源管理系統(tǒng)。各系統(tǒng)功能集成如圖1所示。

通過MRPII／ERP系統(tǒng)把作業(yè)生產計劃下達給生產計劃與控制系統(tǒng)；通過PDA采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并且傳遞給生產計劃與控制系統(tǒng)，對現(xiàn)場作業(yè)調度進行反饋；通過計算機輔助工藝過程設計系統(tǒng)來設計工件的工藝過程，將工藝信息傳遞給生產計劃與控制系統(tǒng)；通過資源管理系統(tǒng)來管理現(xiàn)場資源，并且將資源狀態(tài)信息傳遞給生產計劃與控制系統(tǒng)；通過計算機輔助制造系統(tǒng)來執(zhí)行生產計劃與控制系統(tǒng)下達的具體任務。

圖1 各系統(tǒng)功能集成示意圖

1．3 信息的集成

信息集成的關鍵在于各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的傳輸與共享，及時準確的信息是整個系統(tǒng)有效運行的決定因素，所以信息數(shù)據(jù)的存儲、傳輸及共享等問題是解決信息集成的關鍵所在。

（1）系統(tǒng)采用分布式數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享，各站點獨立自治，相互支持，相互配合，服從組織的分布式管理與控制，提高了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的可用性、可靠性以及通信效率。

（2）數(shù)據(jù)分配：根據(jù)各類數(shù)據(jù)的用途將其分別放在相應的存儲數(shù)據(jù)的站點中，以達到局部自治的要求，減少站點間的通信次數(shù)和數(shù)據(jù)傳輸量，提高系統(tǒng)效率和安全性。對于固定的基礎數(shù)據(jù)或不經常更新的數(shù)據(jù)，應考慮它們的可用性，根據(jù)需要可以適當設置多個副本；對于頻繁更新的數(shù)據(jù)，應減少冗余，維護數(shù)據(jù)的一致性，及時對歷史數(shù)據(jù)進行處理。

（3）資源共享：在多用戶查詢的情況下，應充分利用其可并行性并優(yōu)化各類數(shù)據(jù)的分布，向用戶提供一個完全透明的數(shù)據(jù)平臺，設置統(tǒng)一的訪問接口，以達到查詢的并行性；對于不同用戶的訪問權限給予不同的設置，防止對數(shù)據(jù)非法改動，從而保證數(shù)據(jù)的準確性和系統(tǒng)的安全性。

（4）數(shù)據(jù)傳輸：系統(tǒng)間的訪問與信息共享都是通過網絡來實現(xiàn)的，數(shù)據(jù)訪問使用瀏覽器和服務器的接口機制。生產作業(yè)計劃系統(tǒng)要能夠與現(xiàn)有的環(huán)境進行信息交換，并作為其中的一部分，因此應提供與標準系統(tǒng)通訊的通用接口，利用ADO完成數(shù)據(jù)訪問。ADO通過OLE DB作為中間件進行訪問。利用OLE DB作為中間件的ADO可以訪問不兼容的數(shù)據(jù)源，其中包括 SQL Server、Oracle、Excel、Access、Outlook等。

（5）數(shù)據(jù)維護：由于數(shù)據(jù)庫采用分布式，因此對于數(shù)據(jù)更新的處理容易引起數(shù)據(jù)的不一致性，而采用本地數(shù)據(jù)更新的操作方法，雖然需要對數(shù)據(jù)的完整性和一致性進行檢測，但應用起來比較簡單可靠。

2 系統(tǒng)的體系結構設計

生產計劃與控制系統(tǒng)的體系結構各組成部分之間的相互關系包括硬件、軟件、算法和語言。常用的系統(tǒng)體系結構有兩種：C／S結構（Client／Server模式）和B／S結構（Browser／Web）。C／S結構將事務處理邏輯和顯示邏輯放在客戶端，數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)處理邏輯放在服務器端。而B／S結構是基于Web技術的新型模式，該模式將服務器分解為一個Web服務器和一個數(shù)據(jù)服務器，從而構成三層結構體系。用戶通過瀏覽器軟件與Web服務器進行交互，通過Web服務器將用戶的請求轉換成數(shù)據(jù)查詢語言，最后通過與第三層數(shù)據(jù)庫進行交互，把交互的結果轉換成HTML代碼，在瀏覽器上顯示。兩種模式各有優(yōu)點，C／S結構具有較強的交互性和系統(tǒng)安全性，網絡通信量較低，完成任務的速度較快，不存在較復雜的分布式應用，容易開發(fā)。而B／S結構系統(tǒng)反應速度快，適應性強，只要客戶端安裝了瀏覽器和網絡協(xié)議即可，對于軟件和硬件也沒有什么限制，系統(tǒng)維護也比較容易。

通過上面兩種結構模式的比較分析，決定采用三層B／S結構模式。因為車間生產作業(yè)計劃系統(tǒng)面向的用戶較廣，安全性和交互性要求不太高，功能變動頻繁，適合采用該結構模式。

3 數(shù)據(jù)庫與軟件工具的選擇

3．1 后臺數(shù)據(jù)庫的選擇

MySQL數(shù)據(jù)庫是一個小型的數(shù)據(jù)庫服務器軟件，它應用于Linux環(huán)境下。其主要優(yōu)點是：簡單易用，數(shù)據(jù)庫管理人員容易上手，容易控制。本文選用SQL Server 7．0數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，SQL Server 7．0的功能和規(guī)模都比較適中，既能夠滿足功能要求，建立和維護數(shù)據(jù)庫的費用也相對較低。

3．2 軟件工具的選擇

軟件工具的選擇關系到生產計劃與控制系統(tǒng)前臺界面設計的好壞。本文選用PowerBuilde。PB（Power－Builder）支持多種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及多種數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)窗口技術，具有編程語言功能強大、支持多種對象、內置數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、面向對象等特點。

4 制造過程控制與網絡、數(shù)據(jù)庫的集成

4．1 Web與數(shù)據(jù)庫的集成

常用的Web與數(shù)據(jù)庫集成的技術有IDC技術、CGI技術、Java技術、ASP技術和PHP技術。

4．2 制造過程控制與Web數(shù)據(jù)庫的集成

Web數(shù)據(jù)庫的可視化功能可以使用戶使用數(shù)據(jù)庫更加直觀簡便，數(shù)據(jù)的交互性可以使生產過程控制與數(shù)據(jù)庫有效地結合起來。制造過程控制與Web數(shù)據(jù)庫的集成主要考慮以下幾個方面：

（1）交互性和人機接口：制造過程控制與Web數(shù)據(jù)庫的集成應考慮良好的交互性和友好的人機接口。在生產計劃與控制系統(tǒng)中，編制生產計劃，調度運算，添加、刪除、更新數(shù)據(jù)，處理反饋的信息，實時調整生產計劃等都需要設計良好的人機接口，從而發(fā)揮人的最終決策職能。

（2）用戶界面：任何一個系統(tǒng)的開發(fā)，都要考慮給系統(tǒng)用戶提供友好的交互界面，對于制造過程控制系統(tǒng)來講，用戶要在前臺界面完成各種操作，如查詢各種生產數(shù)據(jù)、監(jiān)控生產計劃、分析反饋信息、實時調整生產計劃等；同時，作為一個開放的系統(tǒng)，就要求不同用戶在不同的使用情況下都能夠根據(jù)自身需要完成各種操作，如企業(yè)領導需要對整個系統(tǒng)的操作進行查看，計劃編制員要實時了解計劃的執(zhí)行情況，并且根據(jù)反饋的信息進行計劃的實時調整等，因此友好的用戶界面設計顯得極其重要。這就要求在系統(tǒng)設計過程中，應充分了解各類用戶的需求，根據(jù)用戶需求來設計用戶要看到的界面，避免用戶在訪問系統(tǒng)時出現(xiàn)多次鏈接后的“迷路”，同時應避免一些危險操作，并及時給予警示和提醒。

（3）數(shù)據(jù)輸入校驗：企業(yè)在生產過程中會出現(xiàn)很多的數(shù)據(jù)，如生產計劃的執(zhí)行情況、實時的反饋信息等，用戶需要將這些數(shù)據(jù)輸入到計算機系統(tǒng)中，因此需要系統(tǒng)能夠在明顯的地方給予友好的提示，包括數(shù)據(jù)格式要求、輸入方法以及合適的樣列。

5 系統(tǒng)維護

系統(tǒng)開發(fā)完畢之后，在使用當中會出現(xiàn)一些問題，因此需要做好后期的系統(tǒng)維護，包括系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)恢復、數(shù)據(jù)備份、用戶權限設定等。若操作不當，就會造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失或破壞，甚至整個系統(tǒng)的崩潰。

6 系統(tǒng)應用

從企業(yè)應用的角度來講，本文所介紹的動態(tài)生產作業(yè)計劃系統(tǒng)是適用于機械加工及制造型企業(yè)生產作業(yè)計劃編制和動態(tài)調整的比較好的工具，其中包括了動態(tài)生產作業(yè)計劃的制定和執(zhí)行過程中的調整、設備的負荷平衡、工時定額的動態(tài)調整等方面的功能。利用這些工具，一方面，能夠減少車間調度的任務量，提高生產作業(yè)計劃的執(zhí)行力度和準確率；另一方面，為機械加工車間生產作業(yè)計劃制定者提供了相對較準確的工時定額依據(jù)以及工時定額調整依據(jù)。

［1］ 孫紹文．中小型單件制造企業(yè)CAPP系統(tǒng)中工時定額編制子系統(tǒng)的開發(fā)［D］．武漢：華中農業(yè)大學，2010：25－32．

［2］ 邢科家．基于遺傳算法和多Agent協(xié)同的調度指揮系統(tǒng)研究［D］．北京：鐵道科學研究院，2011：61－66．

［3］ 王軍強，孫樹棟，司書賓，等．組件化和集成化車間生產管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)［J］．計算機集成制造系統(tǒng)，2011，12（2）：231－239．