CIQ監管系統中企業生產過程數據采集方案設計

摘 要:準確全面地實現企業生產過程數據采集是進行監管及報檢批合格評定的依據與保證。在分析企業運行模式、產品屬性的基礎上，設計了企業生產過程數據采集方案，通過在企業端設立工控采集設備、儀器儀表、視頻儀、條形碼采集器來進行數據采集，選用SQL Server 2000作為數據庫服務器，企業端及監控端通過Internet進行連接，遵守HTTP協議。該數據采集方案基本能滿足監管系統的要求。

關鍵詞:生產過程數據采集; 架構設計; 數據交互設計; 接口設計

中圖分類號:TN98;TP311 文獻標識碼:B

文章編號:1004-373X(2010)14-0067-03

Data Acquisition Plan Design of Enterprise Productive Process in CIQ Supervising System

ZENG Shui-xiang1， YUAN Zhi-bao2

(1.College of Information Science Technology， Hainan University， Haikou 570228， China;

2.Hainan Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau， Haikou 570206， China)

Abstract: The data acquisition of enterprise productive process should be achieved accurately and entirely for supervision and conformity assessment. On the basis of analyzing operation mode and product attributes， a data acquisition scheme of enterprise productive process was designed. The industrial control acquisition equipments， instruments and meters， video devices， and bar code collectors were built in the business side to collect data， SQL Server 2000 was used as database server， business side and control side were connected through the Internet to comply with HTTP protocol. The data acquisition scheme of enterprise productive process can meet the requirement of CIQ supervising system.

Keywords: data acquisition of productive process; architecture design; data interaction design; interface design

數據采集是將被測對象的各種參量通過各種傳感元件做適當轉換后，再經信號調理、采樣、量化、編碼、傳輸等步驟，最后送到控制器進行數據處理或存儲記錄的過程[1]。

CIQ(China entry-exit inspection and quarantine bureau)監管系統中數據采集可采用企業產品質量數據申報模式和企業生產過程數據實時采集模式。產品質量數據申報是指企業將在管理過程中早已獲得的產品質量數據依據監管部門的要求以文檔形式拷貝、上傳或現場錄入等方式傳送給電子監管系統;企業生產過程數據實時采集是指依據監管需要，在企業生產過程中進行質量數據采集后傳送給電子監管系統，供檢驗檢疫管理職能部門進行檢驗評定。生產過程數據實時采集強調即時性、安全性與共享性，對數據采集方法提出了更高的要求。本文將主要對企業生產過程數據實時采集方案進行分析與設計。

1生產過程數據實時采集在電子監管系統中的功能描述

企業過程數據實時采集在檢驗檢疫出口貨物電子監管系統中的功能包括(如圖1所示)。電子監管系統下達實時采集指令，并在“CIQ分類商品監控項目參數庫”中，以監控項目參數的形式，設定各種不同商品的監控要求以及過程數據采集模式;然后企業質量管理軟件讀取電子監管系統的“CIQ分類商品監控項目參數庫”中的相關內容，以數據庫中的監控項目參數為依據，結合企業自身生產運作特點，定義企業的監控項目參數，完成企業監控數據的實時采集。所采集的生產過程質量數據，一方面傳送給企業質量管理軟件，供企業進行質量控制和生產批合格評定使用;一方面傳送給電子監管系統，供監管使用或進行報檢批合格評定使用，為企業報檢報批綜合評定提供依據。

2 生產過程數據實時采集系統結構設計

檢驗檢疫電子監管系統中，所監控的數據包括:企業生產控制數據、合格評定數據、檢驗檢疫監管強制性記錄、其他支持性數據等。

在企業生產過程中進行實時采集的質量數據主要包括[2-3]:

(1) 企業生產資料數據:原材料品名、生產商、型號與規格、數量等;

(2) 企業生產過程數據:原材料消耗情況，生產環境溫度、濕度、外購原材料及零部件檢測數據，零件加工過程中在線檢測和序后檢測數據，過程狀態監測數據，零件最終檢驗數據，裝配過程檢測數據，成品試驗數據等;

(3) 檢驗數據:原材料消耗率、產品合格率;

(4) 生產過程關鍵點數據和記錄:檢驗檢疫監管所要求的過程關鍵點控制數據、強制性記錄、原料/成品檢驗數據。

圖1 企業生產過程數據實時采集功能圖

進出口企業運作模式各不相同、管理信息化水平參差不齊、產品屬性、工藝特點千差萬別，因此在進行生產過程質量數據實時采集時，要求數據采集的手段多樣化，同時因為采集的質量數據不僅數據量大、屬性也復雜，對數據庫服務器容量、功能有一定的要求。充分考慮以上因素，生產過程數據實時采集系統結構設計如圖2所示。

圖2 生產過程數據實時采集架構圖

2.1 數據庫服務器的選擇:

Microsoft SQL Server 2000[4]能提供超大型系統所需的數據庫服務，還能在多個用戶之間有效地分配可用資源，因此選用SQL Server 2000作為數據庫服務器，方便與企業質量管理系統或其他計算機輔助管理系統對接。

2.2 數據采集儀選擇及應用

隨著現代企業競爭意識和質量管理意識的不斷增強，企業管理信息化水平不斷提高，質量管理系統在企業的應用日益普遍，因此企業本身已具有比較完備的數據采集和質量監控手段，電子監管系統只需從企業質量管理系統中導入需要的數據即可，然后在生產過程關鍵點或疑問點增設部分數據采集儀進行監管。

該系統在分析國內數據采集儀功能和使用范圍的基礎上，選用了工控采集設備、儀器儀表采集設備、視頻監控設備、條形碼采集器作為主要的數據采集手段，PDA、簡易終端作為輔助手段，使用如下:

(1) 對于原材料批次、半成品/成品批次、出庫品批次信息可采用條形碼技術[5]進行采集，并與供應商信息、型號與規格信息建立關聯;

(2) 對于企業生產現場，半成品/成品的數量、規格、生產環境溫度、濕度、半成品的流轉等信息可采用儀器儀表進行采集。現在儀器儀表采集技術非常先進，如坐標機測量技術可測量產品的三維尺寸、有的采集儀器自帶數據處理終端。若生產現場不便于人員進出或不宜于人員進出，可采用工控采集設備進行數據采集[6]，如木包裝的滅害處理、農產品加工中特殊工序的監控等。

(3) 對于生產過程關鍵點質量數據的采集，對于生產過程關鍵點不僅需要了解產品的數字信息，還需了解更詳細的操作規范、材料流轉、現場環境等信息，為此可設立視頻監控及視頻采集設備。

(4) 對于生產規模較小或條件較簡陋的企業可利用PDA技術[7]或安裝簡易終端進行必要的監控數據采集。

一個企業可以選用一種或多種設備進行數據采集，以保證采集的數據全面、完整、有效、安全，為監管系統進行監管及報檢合格批評定提供有力的依據。

3 企業端數據采集軟件接口及數據交互格式設計

企業與電子監管系統數據交互的內容包括:企業向電子監管系統發送的各種數據、電子監管系統觸發請求調用企業相關的質量監控信息、企業端數據查詢、電子監管系統向企業發送監管信息。

3.1 企業端數據采集軟件接口基本技術要求

企業管理系統與監控系統之間通過Internet連接，企業端要具備與電子監管系統進行數據同步的能力，數據接口規范要嚴格采用標準化的XML文件描述的數據接口規范;數據通信方式采用HTTPS協議傳輸標準規定的數據接口文件格式，數據的打包和解包由各自的軟件系統完成;加密方式可通過數字個人證書和HTTPS，實現第三方的數字簽名。

企業數據采集軟件與監控系統接口圖3:

圖3 企業數據采集軟件接口流程圖

3.2 數據交換格式定義

報文是企業端數據采集軟件與電子監管系統業務平臺進行數據交換的最基本要素，數據交換的報文結構如下:企業端數據交換的報文包括信封、報文頭、報文體三個部分。信封由版本、語言、命名空間、規范性引用文件等組成;報文頭由報文的標識、創建時間、報文類別、來源、目的和路由信息等組成;報文體是該報文承載的具體業務電子數據，由于報文需要承載各種不同類別、不同結構的業務數據，所以報文體部分要采用通用的格式定義。

(1) 報文結構的類圖

報文結構的類圖表如圖4所示。

圖4 報文結構的類圖表

(2) 報文實體定義

報文實體定義如下:

報文頭

報文標識

報文創建時間

報文創建人

報文來源

報文目的

報文路由

路由時間

來源

目的

報文體

報文類別

數據集

數據段

報文實體的唯一標識

創建時間

創建人

發布人

發布時間

版本號

有效期

屬性集

屬性

屬性唯一標識

屬性名稱

屬性數據類型

屬性值

屬性長度

(3) 數據交換格式定義

數據交換格式定義如下:

數據集

4 結 語

本文在充分分析企業生產模式、產品工藝特性及質量數據屬性的基礎上，認真研究現有數據庫技術及數據采集技術與設備，結合電子監管需求進行了CIQ監管系統中企業生產過程數據實時采集方案的架構設計、接口及數據交互方式設計。在系統架構設計中，由于企業是虛擬的，因此未能實現企業數據的真正采集。

隨著數據庫技術和數據采集技術的不斷進步與發展，該系統的功能將會進一步完善。

參考文獻

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