經(jīng)編制造執(zhí)行系統(tǒng)(WKMES)是經(jīng)編車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的一項重要技術。它銜接著企業(yè)的車間生產(chǎn)現(xiàn)場與計劃管理層ERP管理系統(tǒng)，加強了車間生產(chǎn)控制與計劃管理層之間的溝通，解決企業(yè)信息“鴻溝”問題，承擔著承上啟下的作用。

    目前，國內(nèi)外的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)已經(jīng)在紡織行業(yè)相繼應用。比利時Barco公司的Knit Master為針織機提供了DU8P終端，意大利LONATI公司的NAUTILUS為圓緯機提供統(tǒng)一接口，實現(xiàn)了針織機器的數(shù)據(jù)共享。國內(nèi)在針織行業(yè)信息化方面也有一定進展，軟通科技的軟通織機電腦監(jiān)測系統(tǒng)為織機提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集與共享接口，并在福建、山東等地得到了一定的應用，但上述系統(tǒng)都為C/S結(jié)構(gòu)，必須在終端電腦安裝指定的應用程序才能作為客戶端進行數(shù)據(jù)操作，成本高且升級維護極不方便，另外上述系統(tǒng)的設計不是只針對經(jīng)編企業(yè)，經(jīng)編企業(yè)的個性化需要不能得到很好的滿足。為此，本文針對各經(jīng)編企業(yè)的個性化要求，使用C#.NET作為開發(fā)語言、IIS作為web服務器、SQL SERVER作為數(shù)據(jù)庫服務器、WKCAM作為底層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開發(fā)了易于升級維護、方便為各個企業(yè)定制不同功能需求的B/S架構(gòu)WKMES系統(tǒng)，旨在加強經(jīng)編車間的信息化與自動化，減少勞動力成本。

1 體系結(jié)構(gòu)

    在WKMES系統(tǒng)中，經(jīng)編車間里的工控機和服務器與其他部門的計算機通過局域網(wǎng)形成B/S結(jié)構(gòu)模式，即由工控機實現(xiàn)經(jīng)編機的實時數(shù)據(jù)采集、對數(shù)據(jù)整理，刪除垃圾數(shù)據(jù)，并發(fā)送到數(shù)據(jù)庫服務器。服務器保存工控機發(fā)送的機器數(shù)據(jù)。客戶端只需安裝瀏覽器作為客戶端應用的運行平臺，在局域網(wǎng)內(nèi)從服務器的數(shù)據(jù)庫中可實時檢索機臺的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對機器數(shù)據(jù)進行查詢、統(tǒng)計、分析，并可把訂單發(fā)放到具體機器。系統(tǒng)框架如圖1所示。為了滿足車間MES的需求，對WKCAM系統(tǒng)而言，一方面需要實時監(jiān)測機器的狀態(tài)，顯示給擋車工機器的實時數(shù)據(jù)；另一方面，還要實現(xiàn)為遠程在線監(jiān)控提供系統(tǒng)的生產(chǎn)參數(shù)、機器信息、生產(chǎn)品種等數(shù)據(jù)，從而為系統(tǒng)打印各類報表以及后續(xù)分析機臺能力提供參考依據(jù)。

圖1 經(jīng)編制造執(zhí)行系統(tǒng)框架圖

2 軟件功能設計

    在整個制造執(zhí)行系統(tǒng)中，經(jīng)編機集成控制系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)來源，為了實現(xiàn)對其機器生產(chǎn)狀態(tài)和數(shù)據(jù)的監(jiān)控，需要循環(huán)利用各種傳感器監(jiān)測原件采集經(jīng)編機的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)臨時保存在本地硬盤上，并在其工控機顯示器上實時顯示，同時還需通過車間的無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送到車間數(shù)據(jù)庫服務器，實現(xiàn)車間機器的數(shù)據(jù)分散、采集。其他連接在公司局域網(wǎng)絡的客戶端計算機則通過瀏覽器從車間數(shù)據(jù)庫服務器獲取機器的實時數(shù)據(jù)或者歷史數(shù)據(jù)以自定義的方式組合顯示，實現(xiàn)機器運轉(zhuǎn)狀態(tài)的在線監(jiān)測，所以在系統(tǒng)設計時，始終將機器數(shù)據(jù)作為主線，將整個系統(tǒng)的功能分成若干模塊，每個模塊完成各自的管理，功能模塊如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊

    2.1 系統(tǒng)管理

    系統(tǒng)管理模塊包括了經(jīng)編制造執(zhí)行系統(tǒng)中的系統(tǒng)參數(shù)，包括對用戶權限的控制，密碼的設置，數(shù)據(jù)庫的備份與還原，系統(tǒng)功能的開放與關閉，查看所用的登陸記錄等。另外，為了控制用戶權限，對使用系統(tǒng)的用戶進行了分組，包括系統(tǒng)管理員、工藝員、技術員以及普通用戶，不同的用戶登錄則顯示出不同的功能模塊。

    2.2 實時監(jiān)控

    機器狀態(tài)頁面實時顯示當前機器的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括機器號、當前所織花型、班次、機器狀態(tài)、主軸轉(zhuǎn)速、開車時間、調(diào)試時間、停車時間、停車次數(shù)、生產(chǎn)米數(shù)等信息。另外，系統(tǒng)同時記錄機器其他一些具體信息，例如：油溫、總開車時間、落布米長等，一旦機器當前數(shù)據(jù)中某項到達設定需要維護或者停車檢查時，則機器報警，等待采取相應措施。

    盤頭數(shù)據(jù)主要為整經(jīng)車間的工作提供依據(jù)。顯示器實時顯示所有盤頭的剩余紗線情況以便及時通知調(diào)度保全工更換盤頭。存放盤頭頁面顯示每個車間目前存放待織盤頭的情況，方便整經(jīng)車間合理分配整經(jīng)任務，及時調(diào)整工作計劃。

    2.3 質(zhì)量控制

    系統(tǒng)在與其他硬件終端連接后可以進行對織物質(zhì)量的監(jiān)測與控制，例如對織物疵點的檢測、對送經(jīng)量的控制、對油溫及剩余油量的控制、織物面密度的控制等。

    2.4 生產(chǎn)計劃

    當前訂單模塊主要提供顯示對當前機器所織造的訂單信息的查詢，包括機器號、訂單號、品名等。不同的經(jīng)編企業(yè)的訂單信息不同，可根據(jù)需要選擇所顯示的訂單信息。預約訂單模塊讓擁有權限的用戶對訂單進行發(fā)放，編輯訂單的詳細信息、指定訂單的花型文件。在信息填寫完整提交后系統(tǒng)自動將訂單信息發(fā)送到工控機并提醒擋車工是否接收訂單和花型文件。

    2.5 文件管理

    上傳花型模塊為工藝人員提高花型的上傳功能。選擇花型文件、填寫上傳者信息之后，系統(tǒng)將從所選花型文件中提取出花型信息(包括花高、花寬、機號、擁有者等)保存到數(shù)據(jù)庫，并將花型文件保存到服務器。加載花型則可實現(xiàn)機器花型的遠程加載。用戶只需確定花型文件名稱和所需加載花型的機器并提交至服務器。服務器接收信息后，從數(shù)據(jù)庫中找到該花型文件發(fā)往指定機器，如果此時機器處于接受狀態(tài)，則可實現(xiàn)花型的遠程加載。

    2.6 記錄報表

    系統(tǒng)為用戶提供自定義的設計報表，可根據(jù)自己的需求查詢出相應的報表，同時可顯示當前訂單的完成進度情況。用戶可選擇時間段查詢出所有機器報表信息，然后對查詢出來的數(shù)據(jù)進行篩選過濾。故障表可顯示所有機器的停車原因，及時找出疵點原因，為修機提供參考。

    詳細報表模塊為客戶端用戶提供數(shù)據(jù)的曲線圖或者柱狀圖查詢，用戶可選擇所需數(shù)據(jù)類型，包括機器、時間間隔、產(chǎn)量、效率、開車時間量等信息生成曲線分布和趨勢圖(如圖3示出某臺機器1周內(nèi)開車時間分布)，分析機器運轉(zhuǎn)合格情況，達到實時監(jiān)控質(zhì)量狀況，及時發(fā)現(xiàn)問題，盡快解決問題的目的。

圖3 趨勢分布圖

    也可以根據(jù)時間段對各臺機器的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行比較，方便保全工及時調(diào)修機器找出故障原因。用戶在定義完參數(shù)后可對查詢出來的報表進行打印或?qū)С鰹閑xcel和pdf文件方便保存。

    2.7 工資管理

    工資管理模塊可按照工人的擋車時間、擋車效率、產(chǎn)量等結(jié)算員工的績效工資。在職工管理模塊為各個崗位的員工設立一個工資系數(shù)后，系統(tǒng)可根據(jù)上述條件生成工資表。管理人員可根據(jù)生成的表格聯(lián)系實際情況對員工的工資進行評定。

3 關鍵技術介紹

    3.1 數(shù)據(jù)表設計

    在數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設計中，始終以機器、訂單以及用戶信息為主線設定數(shù)據(jù)庫表。例如：訂單信息與機器信息的數(shù)據(jù)表信息可表述為圖4。

圖4 數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)圖

    這樣，當需要查詢某訂單的完成情況時只需查詢在訂單表中該訂單號所在的織造時間段內(nèi)的完成情況即可。

    3.2 實時產(chǎn)量更新

    由于使用現(xiàn)有光電傳感技術監(jiān)控機器主軸速度，因此從工控機組中實時獲得的機器產(chǎn)量數(shù)據(jù)為米數(shù)。

    式中：ω為機器速度；t為時間，h；η為百分比的效率；r為成品縱密，縱行/cm。實際經(jīng)編企業(yè)里計算產(chǎn)量通常以質(zhì)量為單位，這樣就涉及根據(jù)企業(yè)訂單中要求的米長(1 kg坯布的米數(shù))來計算產(chǎn)量(kg)。

    m=l/λ

    式中：m為質(zhì)量；l為機器監(jiān)測產(chǎn)品長度；λ為米長，m/kg。因此，在班產(chǎn)數(shù)據(jù)表中插入觸發(fā)器來根據(jù)訂單表中的米長實時更新產(chǎn)量(kg)字段。當更新班產(chǎn)表中的當日生產(chǎn)米長時，實時獲取該臺機器訂單的米長參數(shù)并更新記錄的產(chǎn)量。

    3.3 數(shù)據(jù)庫視圖的應用

    在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)通常存放在表中。視圖與表不同，視圖是一種虛擬表，即視圖所對應的數(shù)據(jù)不進行實際存儲。在系統(tǒng)運行過程中，服務器接受來自工控機的實時數(shù)據(jù)并保存在數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)分不同類別存放在不同的表，例如，機器的實時運行狀態(tài)、轉(zhuǎn)速等存放在機器狀態(tài)表中，班次數(shù)據(jù)如開車時間、停車時間、實時效率等存放在班產(chǎn)數(shù)據(jù)表中。而視圖是一種虛擬表，只是定義在1個或多個基表上或其他視圖上，并且提供一種訪問基表數(shù)據(jù)的方法。實時監(jiān)測視圖從2張表中取出機器的狀態(tài)和當天的班產(chǎn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給客戶端。這樣不僅為用戶集中數(shù)據(jù)，簡化用戶的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)庫使用的復雜性，節(jié)省了服務器的使用量、極大地提高了檢索效率。用戶不必連接復雜的數(shù)據(jù)庫中的表結(jié)構(gòu)，并且數(shù)據(jù)庫表的更改也不影響用戶對數(shù)據(jù)庫的使用。且只需授予用戶使用視圖的權限，也增加了安全性。

    3.4 使用cookies和session控制權限

    系統(tǒng)為了保證檢索效率使用ADO.NET實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫服務器的連接，服務器與客戶端并不是時時保持連接狀態(tài)，而是服務器被動地等待客戶發(fā)送請求，服務器才進行響應，因此，在大部分情況下，服務器并不會管客戶端是否還依然存在。為了避免讓客戶頻繁重復登錄，使用會話狀態(tài)對象記錄登錄者信息，每次頁面生成時只需驗證會話狀態(tài)對象中是否包含必要信息，如果沒有對應客戶端的信息或者信息超時，則提示用戶沒有權限或者登陸超時并返回相關頁面。具體權限分配如表1所示。

表1 權限實現(xiàn)表

    編寫了1個基礎類庫繼承于ASP.NET的基類，并且在其構(gòu)造函數(shù)中訂閱了其加載事件，在其加載事件中編寫驗證過程的代碼。這樣，在用戶登錄時添加會話狀態(tài)信息，相應功能模塊的頁面只需繼承其各自的父類就可實現(xiàn)登錄的權限控制。

4 應用情況分析

    該套MES系統(tǒng)已經(jīng)投入江蘇常熟某經(jīng)編企業(yè)正式使用，現(xiàn)隨機抽取3組雙針床班次的手抄日報表與系統(tǒng)查詢報表進行對比，結(jié)果如表2所示。

    由表知，系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集準確，數(shù)據(jù)計算結(jié)構(gòu)能為管理者提供比較真實、直觀、清晰的依據(jù)，很大程度上減少了手工操作，其主要表現(xiàn)在：1)直觀性，及時反映機臺運轉(zhuǎn)的狀況。2)準確性，客觀反映機臺的實際運轉(zhuǎn)，排除人為因素產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不準確。3)實時性，擋車工下班時系統(tǒng)即可查詢班次報表，大幅度縮短了數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)匯總時間。實現(xiàn)了生產(chǎn)的科學化、信息化、自動化管理，主要功能滿足了經(jīng)編車間生產(chǎn)管理工作的實際需要。

5 結(jié)論

    1)基于B/S結(jié)構(gòu)的MES系統(tǒng)由于其自身的特點，很好地解決了經(jīng)編企業(yè)的機器型號眾多、機器生產(chǎn)廠家各異、各企業(yè)生產(chǎn)品種不同等導致很難有統(tǒng)一的應用模式的困境。所以B/S結(jié)構(gòu)更適合作為經(jīng)編企業(yè)的MES系統(tǒng)框架。

    2)所設計系統(tǒng)的功能滿足了經(jīng)編企業(yè)的實時需求，并為車間甚至整個企業(yè)的生產(chǎn)管理與統(tǒng)計提供有效真實數(shù)據(jù)，有利于為管理者提供決策依據(jù)。

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