馬宇航 邸恒燁

摘要：文章設(shè)計(jì)的工廠質(zhì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)不僅能夠?qū)⒚嫦蛴脩舻膫€(gè)性化數(shù)據(jù)進(jìn)行解析與存儲(chǔ)，還能通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將工廠質(zhì)量數(shù)據(jù)在面向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化語言和面向用戶的個(gè)性化語言之間進(jìn)行交互，從而達(dá)到規(guī)范管理、提升效率的目的，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和很大的拓展空間。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；表結(jié)構(gòu)自定義；工廠質(zhì)量管理；正則表達(dá)式匹配

中圖分類號(hào)：TP391.41? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著工業(yè)信息化的逐步發(fā)展、市場競爭的日益激烈，工廠生產(chǎn)的各個(gè)方面都需要變得更加智能化、互聯(lián)網(wǎng)化，包括工廠的生產(chǎn)質(zhì)量管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)［1］。現(xiàn)今，質(zhì)量檢驗(yàn)的目的早已不再是單純判斷產(chǎn)品是否合格，而是需要對(duì)以往的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)、分析，對(duì)未來的生產(chǎn)工作提出建設(shè)性的改進(jìn)與修復(fù)措施［2］。目前，很多工廠的質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還存在著諸多問題，如產(chǎn)品生產(chǎn)過程的質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控主要依靠人工，信息反饋以及異常情況處理十分滯后，時(shí)效性不夠；工廠質(zhì)量檢驗(yàn)的歷史數(shù)據(jù)查詢困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，各個(gè)產(chǎn)品的檢驗(yàn)流程和檢驗(yàn)結(jié)果不易進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析與共享［3-4］ 。

針對(duì)上述問題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)支持表結(jié)構(gòu)個(gè)性化的工業(yè)質(zhì)量數(shù)據(jù)管理方法并將該方法應(yīng)用到質(zhì)量數(shù)據(jù)管理QMS系統(tǒng)中。在此基礎(chǔ)上，使用Django框架、Python語言完成后端數(shù)據(jù)管理原型系統(tǒng)的開發(fā)，使用Bootstrap3框架、HTML語言、CSS語言、JavaScript語言完成前端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的開發(fā)，使系統(tǒng)能夠解析質(zhì)檢員上傳的Excel表單模板，最終將關(guān)鍵字段和描述信息展示出來并反饋給質(zhì)檢員。質(zhì)檢員上傳完整的Excel質(zhì)檢表單之后，可以將數(shù)據(jù)與模板進(jìn)行解析、分離。通過前端網(wǎng)頁的文本框輸入將質(zhì)檢數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫中，提取數(shù)據(jù)庫中的質(zhì)檢數(shù)據(jù)，最終按照模板格式生成個(gè)性化Excel質(zhì)檢表格。該系統(tǒng)針對(duì)建立的數(shù)據(jù)庫表進(jìn)行映射關(guān)系處理，對(duì)系統(tǒng)開展準(zhǔn)確性和有效性測試驗(yàn)證，用以改善整體的質(zhì)量生產(chǎn)管理體系。

1 系統(tǒng)功能分析

本系統(tǒng)所有的功能都顯示在主頁頂部導(dǎo)航欄中。系統(tǒng)功能主要體現(xiàn)在：允許質(zhì)檢員登錄、注冊(cè)及退出操作；允許質(zhì)檢員進(jìn)行Excel質(zhì)檢模板的上傳與解析及生成與更新；允許質(zhì)檢員上傳Excel質(zhì)檢表單，再由系統(tǒng)將質(zhì)檢數(shù)據(jù)提取后，建立新的產(chǎn)品檢驗(yàn)流程實(shí)用表；允許質(zhì)檢員選擇已經(jīng)上傳過的質(zhì)檢模板，前端網(wǎng)頁動(dòng)態(tài)生成該檢驗(yàn)流程中的所有待檢數(shù)據(jù)文本框，再由質(zhì)檢員輸入本次質(zhì)檢數(shù)據(jù)，最終將所有數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，建立新的產(chǎn)品檢驗(yàn)流程實(shí)用表；允許質(zhì)檢員選擇數(shù)據(jù)庫中的已有產(chǎn)品檢驗(yàn)流程實(shí)用表，由系統(tǒng)根據(jù)該產(chǎn)品檢驗(yàn)流程的Excel模板形式，生成個(gè)性化Excel質(zhì)檢表單，最終由質(zhì)檢員進(jìn)行下載。

2 基于正則匹配的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎設(shè)計(jì)

在復(fù)雜的Excel解析問題中，需要解決2個(gè)問題：一是針對(duì)單元格中的數(shù)據(jù)內(nèi)容的識(shí)別解析以及針對(duì)關(guān)鍵字段、數(shù)據(jù)項(xiàng)與關(guān)鍵字段每一個(gè)項(xiàng)目匹配關(guān)系的解析；二是針對(duì)每個(gè)關(guān)鍵字段的數(shù)據(jù)類型、關(guān)系模式、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式等信息的解析。針對(duì)上述復(fù)雜Excel表單解析的問題，本項(xiàng)目搭建了一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型，即先行對(duì)Excel模板進(jìn)行預(yù)編輯并將預(yù)編輯后的Excel模板上傳，再根據(jù)本項(xiàng)目搭建的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將Excel質(zhì)檢表單模板中的所有信息進(jìn)行提取與解析。上述過程的關(guān)鍵之處是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎，因此本系統(tǒng)構(gòu)建了一種基于正則表達(dá)式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎。

2.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎規(guī)則制定

總述性數(shù)據(jù)共包含2項(xiàng)內(nèi)容，須按照特定位置進(jìn)行填寫。第一項(xiàng)為“overall”，表明其為總述性數(shù)據(jù)；第二項(xiàng)為“名稱：產(chǎn)品”，代表關(guān)鍵字段名稱為“名稱”，且其數(shù)據(jù)為“產(chǎn)品”。

一對(duì)一型數(shù)據(jù)和一對(duì)多型數(shù)據(jù)，其所包含的內(nèi)容信息會(huì)有許多條，除檢驗(yàn)項(xiàng)目必須在第一條外，其余的信息位置可隨意進(jìn)行調(diào)整。所包含的內(nèi)容如下：（1）檢驗(yàn)項(xiàng)目為必填項(xiàng)，且必須在第一個(gè)位置上。它表明了此單元格應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)與關(guān)鍵字段的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（2）關(guān)系模式為選填項(xiàng)。它表明了此單元格所代表的檢驗(yàn)項(xiàng)目與其數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（3）存儲(chǔ)形式為選填項(xiàng)。此屬性僅在數(shù)據(jù)的關(guān)系模式為一對(duì)多時(shí)才有作用，它表明了存儲(chǔ)形式數(shù)據(jù)是以行進(jìn)行拓展還是以列進(jìn)行存儲(chǔ)。（4）描述信息為選填項(xiàng)。它表明了該關(guān)鍵字段在表格中描述信息所處的位置。（5）數(shù)據(jù)類型選填項(xiàng)。它表明了該關(guān)鍵字段所對(duì)應(yīng)的質(zhì)檢數(shù)據(jù)類型。

2.2 具體實(shí)現(xiàn)流程

Excel質(zhì)檢模板最終通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎解析后，需要得到的信息如下：檢驗(yàn)項(xiàng)目列表；數(shù)據(jù)所處位置字典；關(guān)鍵字段所處位置字典；總體項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)字典；總體項(xiàng)目描述信息字典；關(guān)系模式字典；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式字典；關(guān)鍵字段描述信息字典；數(shù)據(jù)類型字典。第1～5個(gè)字典得到了第一個(gè)問題中需要得到的信息；第6～9個(gè)字典得到了第二個(gè)問題需要得到的信息。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎工作的具體流程，如圖1所示。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 總體框架

本系統(tǒng)總共需要實(shí)現(xiàn)4項(xiàng)功能。本文針對(duì)這4項(xiàng)功能設(shè)計(jì)了4個(gè)模塊，分別為：Excel模板解析（前端）、網(wǎng)頁端輸入質(zhì)檢數(shù)據(jù)、Excel完整質(zhì)檢表單上傳、Excel表單導(dǎo)出。總體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

3.2 數(shù)據(jù)庫層次與映射關(guān)系

為實(shí)現(xiàn)面向用戶的個(gè)性化數(shù)據(jù)與面向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的交互，直觀上來說就是Excel和MySQL數(shù)據(jù)庫的交互，需要對(duì)各種不同類型的產(chǎn)品、不同形式的檢驗(yàn)過程進(jìn)行管理，而這些管理都需要經(jīng)過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行導(dǎo)入導(dǎo)出，所以對(duì)于數(shù)據(jù)庫層次的設(shè)計(jì)方案變得至關(guān)重要。

基于上述需求，制定了3層數(shù)據(jù)庫層次。首先，每一種產(chǎn)品對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)庫。每個(gè)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)庫中有3種類型的數(shù)據(jù)庫表：產(chǎn)品總表（產(chǎn)品名稱_total表）、產(chǎn)品檢驗(yàn)流程信息表（產(chǎn)品名稱_檢驗(yàn)流程_Info表）、產(chǎn)品檢驗(yàn)流程實(shí)用表（產(chǎn)品名稱_檢驗(yàn)流程表）。一種檢驗(yàn)流程可能會(huì)存在很多張實(shí)用表單，為各次檢驗(yàn)的完整質(zhì)檢表單。產(chǎn)品總表中的一條記錄，對(duì)應(yīng)的是某種檢驗(yàn)流程，因而對(duì)應(yīng)著2種表單：一是該產(chǎn)品檢驗(yàn)流程的信息表；二是該產(chǎn)品檢驗(yàn)流程的多張實(shí)用表。產(chǎn)品檢驗(yàn)流程信息表中的每條記錄，對(duì)應(yīng)的是產(chǎn)品檢驗(yàn)流程實(shí)用表中的一個(gè)關(guān)鍵字段。

3.3 主要模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能要求，按照模塊劃分，詳細(xì)講述各模塊的展示界面、所完成的功能以及如何實(shí)現(xiàn)功能的流程。

3.3.1 主頁/登錄/注冊(cè)

系統(tǒng)在質(zhì)檢員未登錄之前，顯示的是無功能的主頁，只有登錄后才可以合法地進(jìn)入各模塊，登錄界面供質(zhì)檢員輸入用戶名和密碼。注冊(cè)界面供新的質(zhì)檢員進(jìn)行注冊(cè)，需要質(zhì)檢員提供其工號(hào)、用戶名、密碼并將這些數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。為了增加系統(tǒng)的安全性，密碼的保存會(huì)通過哈希函數(shù)進(jìn)行加密后存入數(shù)據(jù)庫。

3.3.2 通過網(wǎng)頁端上傳質(zhì)檢數(shù)據(jù)

（1）該模塊允許質(zhì)檢員在前端網(wǎng)頁已上傳的模板中進(jìn)行選擇，上傳需要提取數(shù)據(jù)的Excel完整質(zhì)檢表單。（2）將Excel質(zhì)檢表單傳入后臺(tái)，后臺(tái)對(duì)Excel進(jìn)行解析。（3）在前端將這張產(chǎn)品檢驗(yàn)流程實(shí)用表展示出來，供質(zhì)檢員查看。本模塊的流程如圖3所示。

3.3.3 Excel質(zhì)檢表單提取質(zhì)檢數(shù)據(jù)

本模塊的重點(diǎn)工作即為Excel的渲染。Excel渲染的流程如圖4所示。染的流程是先提取產(chǎn)品檢驗(yàn)流程信息表，再針對(duì)檢驗(yàn)項(xiàng)目關(guān)系模式的不同進(jìn)行分別存儲(chǔ)。

4 結(jié)語

本文針對(duì)工廠質(zhì)量檢驗(yàn)過程中存在的數(shù)據(jù)手動(dòng)采集操作復(fù)雜、耗時(shí)耗力、不易入庫進(jìn)行共享和保護(hù)、

無法在Excel和數(shù)據(jù)庫之間進(jìn)行靈活轉(zhuǎn)換等問題，設(shè)定了一種正則匹配規(guī)則，通過正則匹配規(guī)則，搭建了基于此正則匹配規(guī)則能夠提取信息的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜Excel模板解析這一關(guān)鍵步驟，最終通過系統(tǒng)測試，完成了本系統(tǒng)的各方面需求，使工廠質(zhì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)大大提高了質(zhì)檢員的工作效率，并可以與工廠質(zhì)量系統(tǒng)QMS進(jìn)行對(duì)接。

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（編輯 姚 鑫編輯）

Analysis and design of factory quality management system for personalized table structure

Ma? Yuhang1， Di? Hengye2

（1.Xian University of Science and Technology， Xian 710049， China；2.University of Science and Technology Beijing， Beijing 100083， China）

Abstract：? This paper designs the factory quality data management system， which can parse and store the user-oriented personalized data， and interact the factory quality data between the system-oriented structured language and user-oriented personalized language through the data conversion engine， so as to achieve the purpose of standardized management and improving efficiency. This system has a strong practicability and a great space for expansion.

Key words： industrial Internet; customed structure of table; industrial quality management；regular expression matching