（中國計量大學(xué) 質(zhì)量與安全工程學(xué)院，杭州 310018）

在人工成本上升、原材料價格波動、信息技術(shù)對產(chǎn)業(yè)影響不斷深入的背景下，我國制造業(yè)正面臨轉(zhuǎn)型。智能制造能夠大幅度地提高制造效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本和資源消耗，同時進一步提高制造系統(tǒng)的柔性化和自動化水平，顯著減少制造過程物耗、能耗、提升傳統(tǒng)制造業(yè)的水平[1-3]。

盡管我國不乏非常先進的制造業(yè)企業(yè)，但是很多企業(yè)的自動化程度和信息化應(yīng)用水平都非常低，難以實現(xiàn)企業(yè)各部門信息共享。相比較于產(chǎn)品的研發(fā)、制程及倉儲等環(huán)節(jié)，處于生產(chǎn)前段的進貨檢驗環(huán)節(jié)的信息化水平非常低，這將阻礙智能制造水平的進一步提升[4]。當前制造業(yè)企業(yè)大多已將傳統(tǒng)測量工具及相關(guān)檢測設(shè)備獲得的信息數(shù)字化，但信息的復(fù)雜性也在日益增加。進貨檢驗信息系統(tǒng)以其固有的特點及優(yōu)勢，一方面能夠?qū)ζ髽I(yè)進貨元器件管理過程中的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動采集、傳遞和共享，提高信息系統(tǒng)的效率和準確率；另一方面，進貨檢驗信息系統(tǒng)應(yīng)用于企業(yè)物料管理的各個環(huán)節(jié)中，實現(xiàn)物料在進貨檢驗過程中的實時管理，實現(xiàn)信息共享[5-7]。

1 進貨檢驗信息系統(tǒng)框架及功能

智能制造模式下進貨檢驗信息系統(tǒng)對物料本身以及物料檢測過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)整合。進貨檢驗信息系統(tǒng)以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)實現(xiàn)物料數(shù)據(jù)自動采集，并實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場交互管理、物料管理、設(shè)備管理、過程質(zhì)量管理及決策支持等，涵蓋進貨檢驗管理的方方面面，達到全過程透明監(jiān)控，以適應(yīng)智能制造的需要。進貨檢驗信息系統(tǒng)將進貨檢驗過程中產(chǎn)生的大量的動態(tài)及靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)捕獲、連接和分析整合，快速實現(xiàn)關(guān)系信息—物理制造的虛實映射關(guān)系。根據(jù)采集的信息，采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)進貨檢驗的功能由傳統(tǒng)的質(zhì)量把關(guān)提升到質(zhì)量分析及改進，并進行自動質(zhì)量預(yù)警，消除潛在的進貨元器件質(zhì)量缺陷，為供應(yīng)商的改進提供依據(jù)。

進貨檢驗信息系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。系統(tǒng)總體功能模塊主要為用戶管理、報檢管理、檢驗項目管理、檢驗方案管理、檢驗任務(wù)管理、檢驗實施管理6個功能模塊。每個功能模塊根據(jù)業(yè)務(wù)流程、需求及系統(tǒng)實現(xiàn)的內(nèi)在邏輯等再劃分若干一級及二級子模塊。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計架構(gòu)Fig.1 Diagram of overall architecture

為實現(xiàn)上述總體功能，本系統(tǒng)開發(fā)主要利用Visual Studio集成開發(fā)環(huán)境，MVVM模式搭載開發(fā)架構(gòu)，同時結(jié)合Silverlight進行開發(fā)。MVVM（modelview-view model）框架是MVP（model-view-presenter）模式與WPF結(jié)合應(yīng)用方式時發(fā)展演變過來的一種新型架構(gòu)框架。它立足于原有MVP框架并且把WPF的新特性糅合進去，以應(yīng)對客戶日益復(fù)雜的需求變化。MVVM是Windows應(yīng)用程序架構(gòu)，主要是用于分離應(yīng)用界面層和業(yè)務(wù)邏輯層，WPF用XAML繪制界面，繪制完的界面是個獨立的文件，文件里包含界面所有的樣式和行為[8]。MVVM模式能夠?qū)⒊绦虻臉I(yè)務(wù)與展現(xiàn)邏輯從用戶界面干凈地分離開。保持程序邏輯與界面分離能夠幫助解決很多開發(fā)以及設(shè)計問題，能夠使程序更易于測試、維護與升級，同時它也能很大程度地增加代碼重用性，并讓開發(fā)者與界面設(shè)計者更容易地相互合作。

2 數(shù)據(jù)庫功能設(shè)計

物料檢驗的優(yōu)化控制和管理有賴于用足夠精確的數(shù)學(xué)模型對來料中的各類元器件的各種相關(guān)狀態(tài)進行描述。在智能制造進貨檢驗信息系統(tǒng)中不僅需要采集元器件相關(guān)測量數(shù)據(jù)，而且需要建造適當?shù)臄?shù)據(jù)庫和構(gòu)建處理這些數(shù)據(jù)庫之間交互作用的管理機制，對進貨檢驗信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計如圖2所示。

基礎(chǔ)屬性類數(shù)據(jù)表該類表主要用于存放大量物料屬性信息，方便系統(tǒng)對指定檢驗日期或指定物料編碼的元器件進行條件搜索，同時存放基于GB/T2828.1國家抽樣標準的特征值，方便檢驗方案直接調(diào)用生成抽樣數(shù)量和判定陣列。數(shù)據(jù)表包含了報檢單信息表、物料信息表、樣本字碼表等子表。其中，報檢單信息表主要存儲報檢對象的基本信息，如報檢單號、物料名稱、物料編碼、來料日期、供應(yīng)商信息等；物料信息表主要存儲物料基本信息，如物料名稱、物料編碼、物料類型。樣本字碼表主要儲存抽檢特征變量，如樣本字碼編號，最大最小批量等。

圖2 進貨檢驗數(shù)據(jù)庫表關(guān)系Fig.2 Diagram of incoming inspection database table

判別處理類數(shù)據(jù)表該類表主要用于對指定批次數(shù)量的物料生成唯一的檢驗方案，針對物料的每一個檢驗項目生成指定的檢驗任務(wù)并匯總成為唯一的檢驗單，同時判斷指定檢驗單對應(yīng)的檢驗項目測量記錄是否合格。包含了檢驗單信息表、檢驗方案信息表及單元檢驗工作表。檢驗單信息表主要存儲檢驗對象的基本信息，如檢驗單號、物料編碼、檢驗批次等，并調(diào)用用戶信息表中相關(guān)用戶ID數(shù)據(jù)生成檢驗員、審核員數(shù)據(jù)信息；檢驗方案信息表主要存儲抽檢特征變量，如檢驗水平、檢驗等級、AQL值、抽檢數(shù)量等；單元檢驗工作表主要存儲檢驗單號、檢驗方案號、檢驗項目號，檢驗工作單元號等，這些項目關(guān)聯(lián)檢驗單信息表、檢驗項目信息表、用戶信息表的多個項目信息。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計

3.1 檢驗方案管理模塊

檢驗方案管理模塊是進貨檢驗信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊。該模塊通過調(diào)用樣本字碼表以確定物料進貨檢驗的抽檢方式、抽樣數(shù)量、檢驗指標等重要信息。

檢驗方案管理模塊嚴格遵循國家標準 GB/ T2828.1進行抽檢檢驗，通過選擇AQL（接收質(zhì)量限）值、檢驗水平、重要度等級，輸入本批次物料數(shù)量確定本次抽樣數(shù)量，合格判定陣列［AC（合格判定數(shù)），RE（不合格判定數(shù)）］。選擇不同的AQL值、檢驗水平等，系統(tǒng)生成的檢驗方案也不同。同時，系統(tǒng)生成的檢驗方案可重復(fù)利用，以便根據(jù)指定物料直接調(diào)用檢驗項目，提升檢驗效率。

3.2 檢驗項目管理模塊

由于一個物料存在多個檢驗項目，因此需要對檢驗項目進行集成管理。系統(tǒng)的檢驗項目管理模塊工作流程如圖3所示。對物料涉及的任一檢驗項管理任務(wù)，都對應(yīng)指定的物料編碼信息，通過確定該批次物料數(shù)量生成相應(yīng)的抽樣數(shù)量。若檢驗項需儀器測量數(shù)據(jù)（如電阻值、電容值等），則需確定測量界限，關(guān)聯(lián)測量設(shè)備；若檢驗項需人為觀測（如外觀、生產(chǎn)廠家），則直接生成檢驗項。

圖3 檢驗項目管理工作流程Fig.3 Work flow chart of test item management

3.3 檢驗單管理模塊

檢驗單涉及的指定物料編碼對應(yīng)的物料檢驗項任務(wù)的集合構(gòu)成檢驗單管理模塊。檢驗單管理模塊關(guān)聯(lián)檢驗方案管理模塊和檢驗項目管理模塊。物料檢驗項集合構(gòu)成檢驗單，包含物料的基本屬性、狀態(tài)數(shù)據(jù)以及執(zhí)行檢驗任務(wù)所需要的參數(shù)和判據(jù)。通過關(guān)聯(lián)指定物料編碼對應(yīng)在本地數(shù)據(jù)庫檢驗方案信息表、檢驗項目信息表中的數(shù)據(jù)構(gòu)成完整的檢驗單數(shù)據(jù)集。檢驗單管理模塊工作流程如圖4所示。同時，檢驗單管理模塊繼承檢驗項目管理模塊中所設(shè)定的檢測儀器的設(shè)備接口以及數(shù)據(jù)解析接口。

圖4 檢驗單管理工作流程Fig.4 Work flow chart of test task management

3.4 檢驗實施管理模塊

檢驗實施管理模塊是進貨檢驗信息系統(tǒng)最基礎(chǔ)也是最重要的功能模塊。其主要功能為關(guān)聯(lián)檢驗單、檢驗方案基礎(chǔ)信息實現(xiàn)指定物料檢驗項信息的采集與處理。檢驗實施管理模塊工作流程如圖5所示。通過檢驗實施管理模塊的儀器接口類向指定測量儀器發(fā)送串口指令采集物料基本測量數(shù)據(jù)信息，接收儀器返回的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)解析。檢驗實施管理模塊通過識別不同的檢驗項，調(diào)用數(shù)據(jù)解析類提供不同的數(shù)據(jù)處理方法，并將最終生成的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器得到傳輸請求后驗證其合法性，然后將結(jié)果返回，檢驗實施管理模塊通過識別不合格數(shù)據(jù)數(shù)量，結(jié)合合格判定陣列［AC，RE］確定該批次物料是否執(zhí)行入庫操作并以界面的形式顯示在用戶面前。對人為觀測形成判定結(jié)果的檢驗項則通過人工判定結(jié)果。

圖5 檢驗實施管理工作流程Fig.5 Work flow chartof inspection implementation management

3.5 用戶管理模塊

用戶管理模塊用于實現(xiàn)系統(tǒng)的權(quán)限管理，不同的權(quán)限管理系統(tǒng)不同的模塊。本模塊的設(shè)計原則為

1）對于使用進貨檢驗信息系統(tǒng)的工作人員，按其角色及其承擔的工作性質(zhì)，可作為信息系統(tǒng)應(yīng)用的用戶，提供不同等級的接入和操作許可。

2）參照企業(yè)質(zhì)量管理體系的不同層次，處于高一層級的信息系統(tǒng)權(quán)限用戶，可調(diào)用所有低層次的信息子系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

3）在進貨檢驗信息系統(tǒng)中建立信息系統(tǒng)角色權(quán)限管理，不同權(quán)限對應(yīng)不同的任務(wù)處理模塊，達成分級管理的目的。通過上述設(shè)計，可以實現(xiàn)以下的功能：①具有授權(quán)的頂層系統(tǒng)應(yīng)用的工作人員，可在信息系統(tǒng)中任何地點，通過頂層信息應(yīng)用與進貨檢驗信息系統(tǒng)的所有子系統(tǒng)進行互動；②按角色規(guī)定信息系統(tǒng)的權(quán)限范圍，工作人員可通過信息系統(tǒng)，訪問指定的數(shù)據(jù)庫，獲得相關(guān)物料涉及的報檢、檢驗、測量的相關(guān)數(shù)據(jù)管理信息，如檢驗員可操作檢驗實施模塊應(yīng)用，質(zhì)量工程師可操作檢驗方案、檢驗項管理模塊，報檢員可操作報檢管理模塊，對其它管理模塊應(yīng)用僅可執(zhí)行只讀操作。

4 結(jié)語

本文提出了一種智能制造環(huán)境下制造業(yè)進貨檢驗信息系統(tǒng)的總體設(shè)計框架及子模塊的詳細流程設(shè)計。采用該設(shè)計方法的系統(tǒng)將全面地采集和存儲進貨檢驗過程中的相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對信息的分析和處理，對進貨檢驗過程中的各種控制和管理任務(wù)的完成提供更高級的智能化的信息支持。在此進貨檢驗信息系統(tǒng)的框架基礎(chǔ)上，可進一步研究在智能制造相關(guān)領(lǐng)域，譬如供應(yīng)商管理、制造過程、出廠檢驗的功能描述、任務(wù)定義、行為研究等，為逐步形成一個能夠覆蓋制造過程全域的、統(tǒng)一的智能制造信息系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

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