馮 勇， 蔣高明， 吳志明， 徐存東(1.江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心， 江蘇 無(wú)錫 214122； 2.生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))， 江蘇 無(wú)錫 214122)

制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)中制造管理自動(dòng)化領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)[1]，它連接企業(yè)計(jì)劃層的企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)系統(tǒng)與控制層的可編程控制器(PLC)和集散型控制系統(tǒng)(DCS)，能通過對(duì)生產(chǎn)信息的實(shí)時(shí)采集與在線分析實(shí)現(xiàn)對(duì)訂單整個(gè)生產(chǎn)過程的高效優(yōu)化管理。經(jīng)編MES俗稱經(jīng)編生產(chǎn)管理系統(tǒng)，主要針對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行和生產(chǎn)過程的控制，通過對(duì)車間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集、分析和及時(shí)反饋，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的工藝管理、訂單管理、排產(chǎn)管理、質(zhì)量監(jiān)督等。

目前，國(guó)內(nèi)外的MES已經(jīng)在紡織行業(yè)相繼應(yīng)用，瑞士烏斯特(Uster)技術(shù)公司、洛菲(LOEPFE)公司、日本豐田(TOYOTA)公司、村田(Muratec)公司都有相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)在紡織企業(yè)信息化也有一定突破，北京銅牛信息科技股份有限公司的易紡E-TEXSOFT制衣企業(yè)MES可以在線監(jiān)控生產(chǎn)進(jìn)度，掌握各項(xiàng)作業(yè)的實(shí)際工作耗時(shí)情況，合理安排生產(chǎn)決策，但上述系統(tǒng)一般采用客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)架構(gòu)模式。由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，采用C/S模式對(duì)系統(tǒng)硬件的配置要求高、成本大，且維護(hù)工作量大、升級(jí)麻煩，此外，上述系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不只是針對(duì)經(jīng)編企業(yè)，經(jīng)編企業(yè)的個(gè)性化需求不能得到很好的滿足。本文研發(fā)的經(jīng)編MES系統(tǒng)以瀏覽器/服務(wù)器模式(B/S)為基礎(chǔ)架構(gòu)，采用.NET開發(fā)平臺(tái)、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)使用SQL Server 2008 R2、應(yīng)用C#開發(fā)語(yǔ)言、互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)(IIS)作為萬(wàn)維網(wǎng)(web)服務(wù)器，用ASP.NET實(shí)現(xiàn)web服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接[2]。該系統(tǒng)數(shù)據(jù)存取快捷，人機(jī)交互友好，易于升級(jí)維護(hù)，方便各經(jīng)編企業(yè)訂制不同功能需求，可提高經(jīng)編車間生產(chǎn)信息化程度，方便操作，減少勞動(dòng)力成本。

1 體系結(jié)構(gòu)

1.1 硬件環(huán)境

根據(jù)經(jīng)編車間對(duì)數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)囊?，為?jīng)編車間設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。在整個(gè)制造執(zhí)行系統(tǒng)中，利用各種傳感器采集經(jīng)編機(jī)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在數(shù)據(jù)采集終端并通過紫蜂(ZigBee)模塊將生產(chǎn)數(shù)據(jù)臨時(shí)保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)上。本地服務(wù)器通過連接因特網(wǎng)將本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)同步到云數(shù)據(jù)庫(kù)中。任何安裝瀏覽器的客戶端只需向web服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，即可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息的遠(yuǎn)程檢測(cè)、控制和生產(chǎn)過程的管理。

圖1 經(jīng)編制造執(zhí)行系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Hardware structure diagram of warp knitting MES

1.2 軟件架構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S的3層架構(gòu)(如圖2所示)，3層分別是web表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。web表示層是系統(tǒng)功能的顯示界面，為相關(guān)數(shù)據(jù)提供展示平臺(tái)并負(fù)責(zé)與用戶直接交互；業(yè)務(wù)邏輯層是3層架構(gòu)中的中間層，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)部業(yè)務(wù)邏輯處理；數(shù)據(jù)訪問層主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫與存儲(chǔ)功能，為其他2層提供數(shù)據(jù)服務(wù)，通常作為整個(gè)分層體系的最底層[3]。每層的任務(wù)十分明確，系統(tǒng)各層必須逐層按序調(diào)用，客戶端瀏覽器不能跨越中間層直接訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，而必須先使用通信接口與中間層建立連接，中間層再調(diào)用ADO.NET完成對(duì)數(shù)據(jù)的最終操作[4]。通過分層規(guī)劃，有效實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中各部分功能的模塊化、獨(dú)立化，達(dá)到高耦合低內(nèi)聚，使系統(tǒng)具有更強(qiáng)大的靈活性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性以及更高的安全性。

圖2 ASP.NET 3層架構(gòu)圖Fig.2 Three-tier architecture of ASP.NET

2 數(shù)據(jù)采集技術(shù)

2.1 ZigBee技術(shù)

傳統(tǒng)的人工巡視、手抄卡片等采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)的方式存在即時(shí)性差、可靠度低等問題，已不再適用于當(dāng)今的生產(chǎn)環(huán)境，本系統(tǒng)采用基于ZigBee技術(shù)的數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和雙向傳輸?；贗EEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的 ZigBee無(wú)線通信技術(shù)，是一種適用于短程、低功耗、高可靠度和低成本的雙向數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域[5]。數(shù)據(jù)采集是利用數(shù)據(jù)采集終端從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)并及時(shí)傳入到云數(shù)據(jù)庫(kù)中，采集的數(shù)據(jù)是可被轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)的各種模擬量或數(shù)字量，根據(jù)經(jīng)編車間需求和經(jīng)編工藝特點(diǎn)，采集的數(shù)據(jù)主要包括：機(jī)器編號(hào);擋車工號(hào);機(jī)器速度V，r/min;匹號(hào);縱密P，橫列/cm;落布米數(shù)DL，m;停車時(shí)間TS，h;停車原因;當(dāng)班能耗E，kW·h等。由采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算可得機(jī)器當(dāng)前產(chǎn)量LC=60VT/100P。其中T為實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間，由當(dāng)前時(shí)間減去停車時(shí)間TS獲得。為了更好地分析停車原因，經(jīng)編機(jī)停車時(shí)終端機(jī)會(huì)自動(dòng)跳出停車原因選擇界面，若為坯布疵點(diǎn)則會(huì)記錄疵點(diǎn)位置和長(zhǎng)度[6]。

2.1.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集終端主要由傳感模塊、數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊和無(wú)線通信模塊組成，經(jīng)認(rèn)真比較，選用Chipcon公司的CC2430 ZigBee芯片，因?yàn)樗c同類產(chǎn)品相比具有集成度高、功耗低、與ZigBee/802.15.4全兼容的硬件層和物理層以及增強(qiáng)型8051內(nèi)核。此外，該芯片還集成了8KB的隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)和256KB的閃存，用該芯片設(shè)計(jì)經(jīng)編數(shù)據(jù)采集終端既可以提高系統(tǒng)性能，又可以方便系統(tǒng)升級(jí)需求?；赯igBee技術(shù)的數(shù)據(jù)采集模塊硬件設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化框圖Fig.3 Simplified block diagram of hardware design

傳感模塊由PT100溫濕度傳感器采集經(jīng)編車間環(huán)境信息、智能電表記錄能耗、TK12-N轉(zhuǎn)速傳感器采集主軸轉(zhuǎn)速以及射頻識(shí)別(RFID)卡獲取員工操作記錄。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用的是容量大、可靠性高、改寫速度較快的計(jì)算機(jī)閃存設(shè)備。

無(wú)線通信模塊是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，該模塊主要包括CC2430、功放芯片CC2591和一小部分外圍電路。在經(jīng)編車間里，經(jīng)編機(jī)數(shù)量多分布廣，CC2430芯片傳輸范圍有限，功放芯片可以延伸節(jié)點(diǎn)的傳輸范圍，這樣既可以減少路由器數(shù)量，同時(shí)也可提高通信質(zhì)量。

2.1.2數(shù)據(jù)輪詢機(jī)制

ZigBee網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，當(dāng)車間多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將導(dǎo)致傳輸網(wǎng)絡(luò)擁塞并出現(xiàn)數(shù)據(jù)延時(shí)和丟失。為保證數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和可靠性，本系統(tǒng)在ZigBee數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中引入小數(shù)據(jù)包輪詢的機(jī)制。該機(jī)制由ZigBee中心節(jié)點(diǎn)發(fā)起傳輸請(qǐng)求，然后依次詢問車間其他的子節(jié)點(diǎn)，確保任意時(shí)刻信道中有且僅有一條通信處于開啟狀態(tài)。運(yùn)用這種輪詢機(jī)制，避免了某一經(jīng)編機(jī)終端在某一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)占用無(wú)線信道，這樣就既能保證數(shù)據(jù)傳輸速度，又能使報(bào)修等關(guān)鍵信息及時(shí)向上層發(fā)送。

2.2 RFID技術(shù)

RFID無(wú)線射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)[7]，它無(wú)需與物料接觸即可識(shí)別特定目標(biāo)并實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)訪問與讀寫。電子產(chǎn)品代碼(EPC)作為唯一的身份標(biāo)識(shí)，附著在每個(gè)目標(biāo)物體上，另外還可根據(jù)用戶需求在存儲(chǔ)區(qū)域?qū)懭胩囟ㄐ畔?，這些優(yōu)點(diǎn)都是原始的條形碼技術(shù)無(wú)法匹及的。在經(jīng)編生產(chǎn)過程中，管理人員要想實(shí)時(shí)了解計(jì)劃執(zhí)行進(jìn)度、設(shè)備、物料、半成品的狀態(tài)，必須要對(duì)物料進(jìn)行唯一標(biāo)記，擋車工也應(yīng)分配RFID白卡標(biāo)識(shí)身份。在RFID的數(shù)據(jù)采集終端，擋車工通過刷卡進(jìn)行登錄，然后掃描坯布上的標(biāo)簽，再開始生產(chǎn)。此時(shí)，該擋車工對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)信息就會(huì)自動(dòng)錄入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)達(dá)到落布要求時(shí)，剪下坯布，再次掃描一下坯布標(biāo)簽，系統(tǒng)會(huì)記錄相關(guān)信息并存入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后將坯布送到驗(yàn)布車間檢驗(yàn)。若生產(chǎn)過程中發(fā)生設(shè)備異常，應(yīng)及時(shí)停機(jī)并點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集終端上的呼叫報(bào)修按鈕，機(jī)修工會(huì)收到通知并及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)。在機(jī)修工調(diào)機(jī)前應(yīng)刷一下自己的RFID卡，終端會(huì)記錄調(diào)機(jī)時(shí)間、當(dāng)前訂單號(hào)、設(shè)備狀態(tài)等信息并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。若生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)坯布疵點(diǎn)，只需手動(dòng)選擇疵點(diǎn)類型，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)自動(dòng)記錄當(dāng)前疵點(diǎn)位置及對(duì)應(yīng)的疵點(diǎn)信息，數(shù)據(jù)采集流程如圖4所示。

注：JSON為一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換模式。圖4 數(shù)據(jù)采集流程圖Fig.4 Flow chart of data acquisition

在生產(chǎn)過程中，所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)都被臨時(shí)保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，再通過本地服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)同步到與數(shù)據(jù)庫(kù)。后道環(huán)節(jié)中，只需掃一下生產(chǎn)單的電子標(biāo)簽，就可得到生產(chǎn)過程的全部信息，從而實(shí)現(xiàn)提高數(shù)據(jù)采集效率、減少人工錄入的易錯(cuò)性和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的全方位追蹤，滿足經(jīng)編車間實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和有效性要求。

3 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

經(jīng)編車間生產(chǎn)品種多、變化快，翻改品種頻繁，多用戶同時(shí)操作，另外企業(yè)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)龐大、業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生并發(fā)故障，因此需要制定完善的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，并通過ADO.NET數(shù)據(jù)訪問接口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，以提高數(shù)據(jù)處理效率，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的目的。

3.1 數(shù)據(jù)完整性約束

首先，根據(jù)收集的數(shù)據(jù)源抽象出實(shí)體對(duì)象，再根據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)需求和規(guī)則建立各實(shí)體對(duì)象之間的聯(lián)系，進(jìn)而確定各關(guān)系之間的約束。實(shí)體對(duì)象完成任務(wù)的前提是明確實(shí)體對(duì)象的行為，如瀏覽器對(duì)象模型信息的編輯、工序管理信息的錄入、原料庫(kù)存的更新等。同時(shí)，由于經(jīng)編企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中各個(gè)業(yè)務(wù)對(duì)象之間并非完全獨(dú)立，而是相互關(guān)聯(lián)，如計(jì)劃排單的調(diào)整、原料庫(kù)存信息反饋、擋車工平均產(chǎn)量的換算等業(yè)務(wù)規(guī)則，而這些規(guī)則約束了某些業(yè)務(wù)對(duì)象的屬性和關(guān)系。為保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)的正確性、有效性和一致性，數(shù)據(jù)庫(kù)完整性約束必不可少。完整性約束主要有實(shí)體完整性約束、參照完整性約束、函數(shù)依賴約束、統(tǒng)計(jì)約束4類[8]。

3.2 ADO.NET數(shù)據(jù)訪問技術(shù)

在經(jīng)編MES系統(tǒng)中，用戶不直接訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，而是通過ADO.NET數(shù)據(jù)訪問接口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，交互過程如圖5所示。ADO.NET技術(shù)有二大突出優(yōu)勢(shì)：一是能夠靈活訪問不同類型數(shù)據(jù)；二是采用中斷式訪問模式。完成此任務(wù)的是由ADO.NET提供的NET Framework數(shù)據(jù)提供程序和DataSet[9]2個(gè)核心組件。NET Framework 數(shù)據(jù)提供程序包括一系列快速處理數(shù)據(jù)的對(duì)象，如Connection、Command、DataAdapter等。DataSet像一個(gè)簡(jiǎn)單化的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，用于高速緩存數(shù)據(jù)。針對(duì)任何業(yè)務(wù)流程的操作，最終都可抽象為對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢、插入、修改以及刪除運(yùn)算。為避免代碼里出現(xiàn)很多SqlConnection、SqlCommand等類和方法，同時(shí)為保證后臺(tái)代碼的簡(jiǎn)潔和可維護(hù)性，系統(tǒng)采用微軟提供的一個(gè)靜態(tài)類SqlHelper。數(shù)據(jù)訪問功能被封裝在SqlHelper類的一組靜態(tài)重載方法中，需要訪問數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，調(diào)用SqlHelper的靜態(tài)方法，傳入相應(yīng)參數(shù)即可。

圖5 ADO.NET的數(shù)據(jù)訪問過程Fig.5 Data access process of ADO.NET

3.3 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

數(shù)據(jù)鏈路層(HDLC)能夠連接網(wǎng)絡(luò)層和物理層，是確保數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)淖畹蛥f(xié)議層。數(shù)據(jù)鏈路層主要實(shí)現(xiàn)分組轉(zhuǎn)發(fā)、確認(rèn)、差錯(cuò)控制、優(yōu)先級(jí)排隊(duì)、控制擁塞、控制拓?fù)涞裙δ?。為了提高差錯(cuò)控制，數(shù)據(jù)鏈路層將比特流組合成以幀為單位傳送，每個(gè)幀除了傳送信息字段外，還傳送標(biāo)志字段、校驗(yàn)字段等數(shù)據(jù)，HDLC標(biāo)準(zhǔn)幀格式如圖6所示。接收方根據(jù)校驗(yàn)碼對(duì)收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行逐條檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)其中存在錯(cuò)誤數(shù)據(jù)則返回請(qǐng)求重發(fā)的應(yīng)答，應(yīng)答回傳到發(fā)送方后，發(fā)送方只需解析編碼重發(fā)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)幀，而不用整體數(shù)據(jù)都重傳，這種選擇性重傳極大的節(jié)約了資源，提高了信道利用率。選擇性重傳的信令流程如圖7所示。

圖6 HDLC標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀格式Fig.6 Sandard data frame format of HDLC

圖7 選擇性重傳的信令流程Fig.7 Signaling procedure of selected retransmission

4 數(shù)據(jù)安全性

4.1 權(quán)限控制

經(jīng)編MES系統(tǒng)包含多個(gè)模塊，為了使系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全穩(wěn)定性得到提高，根據(jù)經(jīng)編企業(yè)實(shí)際需要給系統(tǒng)設(shè)定不同管理角色，每個(gè)角色擁有一定權(quán)限，再將角色分配給用戶，角色和用戶之間為多對(duì)多的映射關(guān)系。用戶與權(quán)限之間不會(huì)直接關(guān)聯(lián)，而是由角色分配權(quán)限，實(shí)現(xiàn)了訪問權(quán)和用戶的分離，極大的簡(jiǎn)化了權(quán)限管理同時(shí)保證了數(shù)據(jù)安全[10]。

4.2 信息摘要算法

對(duì)于企業(yè)來(lái)說，用戶信息安全是最重要的，一旦密碼被破解整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)就存在重大安全隱患。本系統(tǒng)中采用信息摘要算法(MD5加密)技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問題，將用戶密碼經(jīng)過MD5加密后再存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，最后當(dāng)用戶登錄時(shí)對(duì)比用戶加密口令和數(shù)據(jù)庫(kù)密文，兩者完全一致時(shí)才實(shí)現(xiàn)登錄。

4.3 存儲(chǔ)過程與參數(shù)化查詢

相比直接使用結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言(SQL)語(yǔ)句，調(diào)用存儲(chǔ)過程操作數(shù)據(jù)可以提高執(zhí)行的速度，存儲(chǔ)過程在調(diào)用時(shí)只進(jìn)行一次解析，然后存在內(nèi)存中，而執(zhí)行SQL語(yǔ)句每次都要進(jìn)行解析[11]。為保證程序免受SQL注入攻擊，調(diào)用全部使用參數(shù)化的存儲(chǔ)過程，而不是通過字符串的簡(jiǎn)單拼接。只要存儲(chǔ)過程接口不改變，任何對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改都不會(huì)影響web表示層和業(yè)務(wù)邏輯層，這為系統(tǒng)的修改維護(hù)提供了便利。

5 web前端設(shè)計(jì)技術(shù)

5.1 頁(yè)面無(wú)刷新更新技術(shù)

為提高客戶端/服務(wù)器頁(yè)面交互過程中用戶體驗(yàn)，解決請(qǐng)求過程中等待服務(wù)器響應(yīng)的低效、費(fèi)時(shí)，經(jīng)編MES頁(yè)面中應(yīng)用Asynchronous Javascript and XML(AJAX)技術(shù)[12]。AJAX技術(shù)是一種交互式動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)開發(fā)技術(shù)，它通過后臺(tái)服務(wù)器少量的數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)web頁(yè)面異步更新。經(jīng)編制造執(zhí)行系統(tǒng)主要包括車間管理、設(shè)備管理、生產(chǎn)計(jì)劃、疵點(diǎn)統(tǒng)計(jì)等功能模塊，其中車間管理模塊涉及到頻繁刷新操作，但發(fā)生變化的往往只是頁(yè)面中的一小部分，如果每次服務(wù)器都生成整個(gè)頁(yè)面再返回給客戶端，則無(wú)形中增加了網(wǎng)絡(luò)信息傳輸量，加大了服務(wù)器負(fù)擔(dān)。此外，等待期間會(huì)出現(xiàn)白屏或者頁(yè)面閃爍，降低用戶體驗(yàn)，因此，利用AJAX異步交互模式，通過核心組件 XMLHttpRequest對(duì)象傳遞數(shù)據(jù)，然后用JavaScript綁定和處理所有數(shù)據(jù)。系統(tǒng)應(yīng)用AJAX技術(shù)后，界面顯示速度明顯提高、服務(wù)器負(fù)載降低、人機(jī)交互體驗(yàn)良好。

5.2 數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

經(jīng)編企業(yè)通過傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)報(bào)表來(lái)觀察分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，很難直觀看到數(shù)據(jù)走勢(shì)及其結(jié)構(gòu)關(guān)系，所以經(jīng)編MES系統(tǒng)的web頁(yè)面采用HTML5中的Canvas繪圖技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化展示[13]?，F(xiàn)在的主流瀏覽器大部分都支持HTML5標(biāo)準(zhǔn)，基于Canvas的數(shù)據(jù)可視化模型如圖8所示。Canvas技術(shù)實(shí)質(zhì)上是在頁(yè)面中加入1個(gè)畫布標(biāo)簽，通過JavaScript完成畫布中數(shù)據(jù)操作和圖像渲染。通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，用戶可以清晰、直觀地看到車間每臺(tái)機(jī)器訂單排列情況及當(dāng)前生產(chǎn)進(jìn)度、機(jī)器在某段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行效率及停機(jī)原因、擋車工工作時(shí)間、工作效率及績(jī)效工資統(tǒng)計(jì)等，并可以按自己的需求查詢出相應(yīng)的報(bào)表，如查詢一段時(shí)間內(nèi)某幾臺(tái)機(jī)器的運(yùn)行效率來(lái)分析機(jī)器故障原因、查詢?nèi)舾蓳踯嚬ぴ谀硶r(shí)間段內(nèi)對(duì)同一品種訂單的生產(chǎn)效率來(lái)評(píng)估平均生產(chǎn)水平等。

圖8 基于Canvas的數(shù)據(jù)可視化模型Fig.8 Data visualization model based on Canvas

數(shù)據(jù)可視化通過多維度分析展示經(jīng)編生產(chǎn)數(shù)據(jù)，使用戶能夠高效直觀地分析數(shù)據(jù)關(guān)系及其中的隱含信息，為經(jīng)編企業(yè)計(jì)劃層提供了良好的決策支持，有效銜接了上層和車間制造層之間的信息“鴻溝”。

6 應(yīng)用情況分析

為驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，已將系統(tǒng)應(yīng)用于浙江海寧某經(jīng)編企業(yè)，該企業(yè)正在使用的設(shè)備有35臺(tái)。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，對(duì)比企業(yè)實(shí)際產(chǎn)量數(shù)據(jù)和MES系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1所示，坯布產(chǎn)量精確度相差小于1%，采集終端界面如圖9所示，使用系統(tǒng)后生產(chǎn)排單清晰直觀，員工績(jī)效、疵點(diǎn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)進(jìn)度等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，減少了車間管理人員的煩瑣勞動(dòng)。

表1 數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.1 Comparison of data

圖9 數(shù)據(jù)采集終端界面Fig.9 Interface of data acquisition terminal

7 結(jié)束語(yǔ)

基于ASP.NET的經(jīng)編MES系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)編企業(yè)實(shí)際情況設(shè)計(jì)、人際交互友好、易于升級(jí)維護(hù)，很好地滿足了經(jīng)編車間生產(chǎn)管理的需求。采用一系列數(shù)據(jù)優(yōu)化處理和安全性技術(shù)保證了系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，為生產(chǎn)數(shù)據(jù)的正確有效提供保障。所設(shè)計(jì)的web前端頁(yè)面在降低服務(wù)器負(fù)載的前提下，可實(shí)現(xiàn)無(wú)刷新更新和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可視化效果，為管理者提供真實(shí)有效的決策依據(jù)。

FZXB

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