于福華,陳慧敏,陳 虹
(北京經(jīng)濟管理職業(yè)學(xué)院,北京 100102)
隨著中國高職教育中職業(yè)技能教育的快速發(fā)展,各高職院校的實驗室元器件倉庫中,元器件的種類越來越多、屬性規(guī)格成倍增加,實驗室元器件庫管理難度不斷加大。在長期實踐教學(xué)中,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的實驗室人工管理模式隨意性大、元器件規(guī)格繁雜、出入庫記錄混亂,給實踐教學(xué)元器件使用帶來非常大的困擾。為解決學(xué)校實驗室出入庫效率低下、錯誤頻發(fā)、難以給出準確即時庫存、浪費倉儲空間和流動資金等元器件倉庫的管理難題,本文就管理系統(tǒng)、關(guān)鍵軟件、硬件給出了設(shè)計原則和設(shè)計理念,提出構(gòu)建實驗室元器件庫信息化管理系統(tǒng)。希望通過倉庫儲位可視化引導(dǎo)提高效率、唯一性編碼快速精準區(qū)分元器件、校園網(wǎng)共享實時倉儲信息、開源數(shù)據(jù)庫節(jié)省軟件投資、基于單片機的控制單元靈活擴展倉庫規(guī)模,有效降低原有的管理難度和錯誤發(fā)生率,提高管理效率,為實驗室元器件庫人機協(xié)同管理作出探索。
實驗室元器件倉庫的信息化管理設(shè)計,依賴于計算機系統(tǒng)的快速計算、準確存儲、即時數(shù)據(jù)庫搜索、智能化工作輔助;依賴于立體化倉庫與數(shù)據(jù)庫之間的即時通訊;依賴于校園網(wǎng)絡(luò)使各教研室電腦終端與實驗室元器件倉庫數(shù)據(jù)庫進行即時交互,從而有效降低倉庫管理員的腦力和體力作業(yè)強度,提高工作效率和倉儲空間效率,降低錯誤發(fā)生率[1]。
(1)能查詢倉庫內(nèi)各種元器件的精準位置與數(shù)量,提高管理員的查找效率,充分利用有限的倉儲空間。
(2)當(dāng)某種器件的數(shù)量低于特定值時會發(fā)出警報,提醒管理員及時補充采購,保持和控制合理庫存,避免影響正常教學(xué)運行。
(3)管理員可查詢倉庫中的每一次存取操作記錄,及時了解各元器件的去向,當(dāng)發(fā)生損壞或丟失事件時有跡可循,實現(xiàn)可追溯性。
(4)倉庫中配置按燈揀貨系統(tǒng),通過貨架上的LED(Light Emitting Diode,發(fā)光二極管)引導(dǎo)指示燈,可視化引導(dǎo)管理員快速、準確找到器件的存儲位置,減少尋找儲位的時間,提高效率。
(5)倉庫設(shè)智能化自動溫濕度控制,以保證元器件處于最適宜的溫濕環(huán)境,避免因存儲不善導(dǎo)致的損耗。
(6)對于特殊品、倉庫調(diào)撥等特殊情況也能進行有效管理。
(7)定期生產(chǎn)報表,使上級領(lǐng)導(dǎo)及時了解倉庫的管理情況,從傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗管理轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽烤_的數(shù)字分析管理,提升管理水平。
倉庫管理系統(tǒng)的訪問權(quán)限管理非常重要。該系統(tǒng)設(shè)置2種權(quán)限,只有擁有一級權(quán)限的人員(如實驗員)可以添加新用戶、修改權(quán)限,二級權(quán)限人員僅能查看,如表1所示。
表1 每個權(quán)限等級對應(yīng)的具體權(quán)限內(nèi)容
在該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中添加1份名單,相關(guān)人員登錄時,系統(tǒng)可以確認其所擁有的權(quán)利和可使用哪些功能模塊。例如,協(xié)助管理的學(xué)生與老師沒有采購權(quán)限;而采購人員也沒有將器件取出的權(quán)限。
為便于實現(xiàn)被儲存元器件的數(shù)字化管理,給每一個訂單、倉庫中的每一種元器件都賦予一個唯一的編碼,從而避免發(fā)生混淆的情況,同時管理者也可以很方便地通過輸入這個編碼來查詢相關(guān)信息。
1.4.1 訂單編碼規(guī)則
編碼規(guī)則:日期(8位)+當(dāng)日訂單流水號(2位),共10位??紤]到學(xué)校實驗室的訂單量不會很大,故不需要設(shè)計很復(fù)雜的編碼規(guī)則,能滿足唯一性要求即可。例如:2019103101、2019110103。
1.4.2 元器件編碼規(guī)則
編碼規(guī)則:類別代號(2位)+子類代號(2位)+型號代號(3位)+特殊品判定(1位)。對于工具類,可以賦予類別代號10。壓線鉗及剝線鉗和螺絲刀雖同屬工具類,卻分屬不同的子類,可以賦予子類代號01、02、03。對于螺絲刀,可能是一字螺絲刀、十字螺絲刀,也可能是六角螺絲刀,可以分別賦予型號代號001、002、003。如果該十字螺絲刀非特殊品,則最后一位為0。綜上所述,十字螺絲刀的元器件編碼為10030030。
對于電阻類元器件,可以賦予類別代號11,而普通電阻與光敏電阻和熱敏電阻可以分別賦予子類代號01、02、03。對不同阻值的電阻(如100 Ω、3.3 kΩ、5 kΩ)分別賦予型號代號001、002、003。如果某3.3 kΩ電阻屬特殊品,則其最后一位為1,則該3.3 kΩ電阻器件編碼為11010021。
元器件在倉庫的相應(yīng)存儲位,黏貼對應(yīng)編碼的條形碼,便于管理員在倉庫儲位快速掃描判斷操作。
實驗室元器件倉庫信息化管理系統(tǒng)的上位機和各教研室的客戶端微機,采用服務(wù)器/客戶機結(jié)構(gòu),通過校園網(wǎng)聯(lián)網(wǎng),操作系統(tǒng)采用Windows軟件;人機界面采用VB(Visual Basic)進行開發(fā);數(shù)據(jù)庫軟件采用開源數(shù)據(jù)庫MySQL進行開發(fā);下位機基于單片機的RTU(Remote Terminal Unit,遠程終端單元)用C語言編程;上、下位機采用基于RS485的Modbus通訊協(xié)議進行通訊。
在倉庫管理模塊中,分為入庫、出庫、庫存、特殊品、調(diào)撥、盤點、預(yù)警共7個部分。
入庫、出庫2個模塊是倉庫管理系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的功能,所有產(chǎn)品在入庫時都需要自動生成一個唯一編碼(條形碼)。在出庫時,管理員可以通過掃描這個編碼,快速找到要找的產(chǎn)品位置及數(shù)量,并通過LED指示燈進行引導(dǎo)指示,可視化引導(dǎo)管理員前往目標(biāo)存儲位。元器件入庫操作流程圖如圖1所示,出庫流程圖如圖2所示。
圖1 元器件入庫操作流程圖
圖2 元器件出庫操作流程圖
管理員既可以模糊查詢庫存,也可以精準查詢某些或某個元器件所在的位置及庫存數(shù)量[2]。數(shù)據(jù)庫中對特殊品有一個特殊的標(biāo)記,使管理員在查詢過程中可以清晰看到哪些產(chǎn)品屬于特殊品類別。調(diào)撥功能與出庫功能類似,但對調(diào)撥出去的產(chǎn)品需要添加一個標(biāo)記,以區(qū)分于一般出庫產(chǎn)品,并標(biāo)注出這些調(diào)撥產(chǎn)品的具體去向。盤點功能通過報表的生成來實現(xiàn)。
另外,為保障教學(xué)工作需要,需要為每種元器件的數(shù)量設(shè)定一個預(yù)警值,以提醒管理員及時進行采購,補充庫存[3]。
上位機PC與MC9S08AW32單片機搭建的下位機RTU,采用RS485通訊,通訊方式為主從模式[4]。主機為PC,從機為RTU(各驅(qū)動板卡或負載卡);主機地址為80H,從機地址從01H~7FH;通訊速度為38.4 kb/s,一個停止位,數(shù)據(jù)位為8,無校驗。
當(dāng)獲得PCB板位置信息后,向標(biāo)準驅(qū)動卡發(fā)送特定命令,使對應(yīng)位置的LED引導(dǎo)指示燈發(fā)光,可視化引導(dǎo)管理員前去指定的倉庫存儲位置,命令格式如表2所示[5]。
表2 測試幀通訊協(xié)議定義Byte
(1)包頭:0xFD。
(2)目標(biāo)地址:值為0xFE時,表示該信息為廣播信息,所有在線從機均接收該命令。如是主機向單個從機發(fā)送,則為各從機的相應(yīng)地址;如是從機向主機發(fā)送,則為主機地址0x80。
(3)本機地址:發(fā)送指令的機器,如是主機向從機發(fā)送,則為主機地址0x80;如是從機向主機發(fā)送,則為各從機的相應(yīng)地址[6]。
(4)模式:即該指令將要進行的操作方式。
(5)信息:表述該指令將要進行的具體操作或操作結(jié)果。
(6)擴展信息:在信息位不能清楚表示將要進行的操作時,可應(yīng)用擴展信息位,表述要進行的操作。
(7)校驗碼:CRC16(Cyclic Redundancy Check,CRC循環(huán)冗余校驗),指令總校驗和。
上位機選用當(dāng)前主流配置的正規(guī)品牌PC機,下位機選用飛思卡爾半導(dǎo)體公司(Freescale Semiconductor,Inc)HCS08家族8位處理器內(nèi)核的MC9S08AW32單片機作為核心搭建的RTU驅(qū)動板卡,每塊驅(qū)動板卡可驅(qū)動128位LED引導(dǎo)指示燈[7]。
圖3 LED引導(dǎo)指示燈接線示意圖
LED引導(dǎo)指示燈的接線從標(biāo)準驅(qū)動板引出,如圖3所示[8]。
本系統(tǒng)通過基于倉庫儲位可視化引導(dǎo)、唯一性編碼進行快速準確區(qū)分物料,有效降低了原有管理難度和錯誤發(fā)生率,提高了管理效率,補齊了學(xué)校信息化短板,助力學(xué)校教改。通過基于MySQL開源數(shù)據(jù)庫的軟件開發(fā),有效降低了實驗室管理投資成本;通過基于單片機的控制單元靈活進行倉庫規(guī)模擴展,增強了該系統(tǒng)移植到其他單位的適用性。該系統(tǒng)的設(shè)計研究為實驗室元器件庫人機協(xié)同管理的有益探索提供了參考樣本。