面向紡織廠的生產管理與統計分析系統設計

邵景峰，李永剛，任克儉，黨金房，李 敏，秦蘭雙(.西安工程大學 教務處，西安 70048；.嘉興學院 數學與信息工程學院，浙江 嘉興 400；.陜西風輪紡織股份有限公司，陜西 咸陽 7000)

面向紡織廠的生產管理與統計分析系統設計

邵景峰1，李永剛2，任克儉3，黨金房3，李 敏3，秦蘭雙1
(1.西安工程大學 教務處，西安 710048；2.嘉興學院 數學與信息工程學院，浙江 嘉興 314001；3.陜西風輪紡織股份有限公司，陜西 咸陽 712000)

針對目前紡織廠生產管理與統計分析工作的低效性，現有DOS信息管理系統不能滿足生產管理工作需要的現狀，對業務管理流程進行了研究。借助企業內部局域網，構建了一種C/S模式的系統體系結構，開發了一種網絡化的生產管理與統計分析系統。同時，對系統設計過程中遇到的技術難點進行了深入分析，并利用數據庫技術、網絡技術、通信技術提出了相應的解決方案，對系統的工作原理、數據庫結構的設計、主要管理功能等進行了詳細介紹。實際應用表明，在局域網環境下，該系統實現了生產管理與統計分析工作的網絡化，提高了工作效率，加強了生產過程的管理，為企業內部的生產車間、業務管理部門提供了及時、準確、可靠的產量、質量、臺賬及疵布數據。

紡織廠；生產管理；統計分析；C/S模式

在國外，如瑞士、比利時、日本等國家，紡織廠的生產管理與統計分析工作已實現了信息化和網絡化，而且開發了相應的業務管理系統[1-2]，在技術上已位居世界先進水平。但是在中國，大部分紡織廠的生產管理與統計分析工作仍處于傳統的人工管理階段，很少使用計算機管理系統，這種管理模式已不適應信息化發展的要求，很難對生產過程做出及時的管理和決策，報表數據的正確性和準確性也很難得到保證，更無法適應生產管理信息化的發展要求[3]。據調研得知，一些紡織廠在生產管理與統計工作方面雖采用信息管理系統，但大部分處于DOS系統環境下，大量數據主要靠手工輸入，無法進行批量的導入導出操作，加重了數據庫管理員的系統操作負擔，不利于系統的升級和業務擴展，而且還需要記住很多操作命名符；還有少部分系統是基于Windows平臺的，雖然提高了工作效率，方便了用戶操作，但都是單機系統，并沒有提供數據接口，不能實現聯網功能和信息共享，無法達到人們對信息的準確、高效與實時的要求，造成信息傳遞堵塞、流轉失真且速度慢等弊端，從而難以滿足紡織廠信息化的實現和發展[4]。為了提高紡織廠的工作效率，減少繁重的手工操作，從根本上推動紡織廠信息化的發展，方便廠級領導的生產管理和決策分析，本研究利用現代化的計算機技術和網絡技術，構建了一個既能實現紡織廠的生產管理與統計分析工作的網絡化，又能較通用的生產管理系統。

1 系統目標

面向紡織廠的生產管理與統計分析系統，是針對目前紡織廠生產管理工作的復雜性和現有管理體制的局限性，廠級生產統計工作的低效性和決策分析工作的不確定性而提出的，主要目的是為紡織廠設計和開發一個柔性、動態、高效的客戶/服務器模式的生產管理與統計分析系統，以解決生產管理工作效率低下、費人費時的現狀，從根本上改變傳統的人工管理方式，實現生產管理方式的信息化和網絡化，以提高工作效率，降低勞動力成本，保證企業產量、質量、疵點、品種、設備利用率等數據的正確性和準確性，為廠級生產管理者提供準確、及時、可靠的生產管理和統計分析所需的數據依據，及時反映各個車間的生產執行過程并做出調整，從而達到促生產、抓效益的目的。

2 業務流程分析

根據紡織廠生產管理和統計工作的實際需求，將整個生產管理工作的工藝流程劃分為企業、車間級的生產管理和企業級的統計分析兩部分，其中企業、車間級的生產管理功能為：首先從各個生產車間和部門的信息管理系統、監控系統及企業ERP系統中獲取當日當班的生產數據，形成生產管理業務工作所需的各類基礎數據，然后通過本系統所構建的信息管理平臺，根據需要對系統數據庫中的數據進行統計、分析，形成數據決策結果，經廠級領導審核后，將其反饋到相應的生產車間和管理部門。這樣，本系統不但要為廠級生產管理者提供車間的下機產量、質量、臺賬、品種及各個車間的疵點數據，對生產過程做出合理有效的評估，使其形成客觀、科學、正確的生產管理數據依據，又要將各個生產車間的數據進行綜合統計、分析、實時更新，為車間主任、班長提供準確、實時的品種產量、質量、疵點、臺賬、設備利用率等數據，使其對生產執行過程中出現的異常情況做出及時決策，以提高設備利用率，加強生產過程的管理和實時調度。同時，通過企業內部局域網，其他生產車間和部門的系統管理員可實現生產管理指標、系統運行參數、報表格式及生產管理所需數據的錄入、查詢、統計、分析及打印功能。業務流程如圖1所示。

圖1 業務管理流程Fig.1 Flowchart of Business Management

3 系統結構設計

生產管理與統計分析系統的主要目的是在企業局域網內實現生產數據的共用共享，為整個紡織廠的產量、質量、紗織疵、臺賬、品種、設備利用率等數據的管理提供基礎服務，故在系統體系結構的設計方面，處于上層企業級ERP系統和底層各車間、部門的生產監控系統、信息管理系統的中間層，起著承上啟下的作用[5]，其數據來源于各個車間和部門的數據庫管理系統、監控系統以及企業的ERP系統。整個系統的體系結構如圖2所示。

圖2 系統的體系結構Fig.2 Network Architecture of the System

4 技術難點

4.1 統計分析

統計分析功能的主要目的是為企業的生產管理者提供生產管理與統計分析所需的數據依據，通過一定的車間考核指標，對影響各個生產車間生產管理數據正確性的主要因素進行分析，對一些隱性因素進行深入挖掘，從中找出影響整個生產過程的主要原因。因此，此功能的開發，需對業務管理流程進行深入分析，對各項系統任務需求進行細化，充分考慮影響整個生產過程的各種可能性，除去一些人為主觀因素所造成的管理偏差，使其形成一定的任務數據流，由量化的數據結合量化的生產管理指標形成生產管理和決策分析所需的數據結果，從中挖掘影響生產數據正確性的主要因素，并得出數據關聯程度，供廠級生產管理者在生產決策時參考，這是一個難點。

4.2 數據的正確性、完整性和一致性

本軟件中涉及到的數據項要根據行業規則交叉引用、交叉運算形成最終的匯總結果，其間關聯比較復雜，常常是牽一發而動全局，但是又很難找出合適的優化策略。如果將其各自獨立出來，形成各自功能獨立的子功能，這樣就會加大系統軟件開發的難度。因此，無論是在數據庫設計過程中，還是在應用程序的編寫過程中，都應時刻注意數據項更新的正確性、完整性和一致性。這也是本系統設計過程中的一個難點。

5 總體設計

通過紡織廠生產管理與統計分析工作流程的分析，其業務數據均以品種信息為主軸，貫穿于每個工序和任務中，以及各個生產車間的每道工序中，并在地域上具有一定的分布性。因此，要構建既通用又具有特殊性的系統結構模型，實現系統數據的統一化和集中式管理，以解決系統設計過程中的技術難點，則必須對生產管理工作流程進行規范化處理和優化，使系統中的所有數據以品種信息為中心，實現品種工藝數據、生產數據、業務管理數據等相互間的有機整合，并采用功能和數據復制型冗余策略，達到系統數據的集中式管理。

5.1 數據庫邏輯結構設計

由于本系統涉及的系統用戶來源于整個紡織廠，對具有業務需求的所有用戶提供基礎數據，故系統用戶眾多、數據訪問量大，訪問頻率過高，尤其是在每個生產車間交接班后的一段時間，容易引起網絡瓶頸，更容易導致因人為的誤操作破壞數據庫中數據的安全性。因此，在系統設計過程中，采用SQL Server 2005作為數據庫管理系統[6]。

由于SQL Server 2005實現了用戶和架構(Schema)的分離，統一使用GRANT語句管理主體對安全對象的權限，簡化了系統數據庫的管理。SQL Server 2005一方面支持證書(Certificate)，能有效地防止敏感數據的泄漏和篡改；另一方面，支持非對稱密鑰和對稱密鑰，其中，對稱密鑰支持RC4，RC2和AES算法，而非對稱密鑰使用RSA算法。SQL Server 2005每一層都使用證書、非對稱密鑰和對稱密鑰的組合對它下面的一層進行加密，提高了密鑰安全性[7]。當多個用戶對系統數據庫進行并行操作時，SQL Server 2005默認加鎖方式，將鎖定第一個系統用戶對數據庫中的數據進行操作，并給予修改當前記錄的權限，而其他用戶處于等待狀態，并按訪問線程的優先級別進行排隊等待，只有當前用戶更新完數據后，SQL Server 2005開始解鎖，才允許隊列中的其他用戶對此記錄進行修改。如果多個用戶沒有對同一個數據表中的同一條數據進行操作，則不存在數據庫鎖定問題。

系統數據庫中主要數據表之間的邏輯結構關系如圖3所示。

圖3 數據表之間的邏輯結構關系Fig.3 The Logical Structural Relationship of Data Tables

整個系統的數據能夠按著ID順序檢索到相應的下一子ID的內容，而不必檢索其他不需要的內容，使系統能夠有條不紊地運行，既減輕了服務器的負擔，又提高了數據庫的性能。主要的系統數據表的具體內容為：

產量信息(TempYield)：YieldID、品種編碼、品種名稱、匹長、實際產量、計劃產量、車速、所屬車間、分車間、效率、標志、日期、班次、備注等；

品種信息(Zlbreedxh)：AssortmentID、品種編碼、品種英制名稱、品種公制名稱、緯密、匹長、計劃單產、計劃效率、計劃車速、有效標志、理論單產、理論效率等；

疵點信息(Zlflaw)：DefectID、品種編碼、品種名稱、疵點編碼、疵點通用編碼、疵點名稱、匹長、所屬車間、疵點米數、疵點匹數、疵點分類、錄入時間、錄入班次等。

用戶信息(Employee)：UserID，用戶編碼、用戶名稱、用戶密碼、角色、用戶權限、所屬車間、工種、職稱、職務、工資系數、工作時間、工齡等。

車間信息(GroupChw)：WorkgroupID，車間編碼、車間名稱、車間名稱簡稱、車間屬性、分車間個數、分車間編碼、車間負責人等。

機臺信息(Machine)：MachineBH，機臺編碼、機臺名稱，機臺類型、機臺屬性、所屬車間、組、崗位、生產品種、品種名稱等。

5.2 數據接口設計

要實現生產數據信息的共享，合理的數據庫接口是一個重要環節，通過接口來實現系統之間的數據調用和交換。

為了滿足數據交換的需要和很好地保證系統的可擴展性，在生產管理與統計分析系統中設計了一個標準化的數據接口。通過數據接口，各個生產車間和部門的信息管理系統、監控系統可以方便地與本系統實現生產數據共享，隨時了解車間內部的或各個生產車間的生產信息，設備的實時運轉狀況和機臺數據、輪班產量、停機狀況、設備利用率及機臺的歷史數據等相關信息，清楚地掌握每個車間的生產情況，同時，生產管理與統計分析系統通過數據接口，也可以方便地把每個車間的品種信息、產量數據信息、質量數據信息、設備利用率數據、紗織疵數據信息等轉入歷史數據信息表中，進行永久性存儲。更重要的是，根據紡織廠生產信息化建設的需求，需從企業ERP系統中每月檢索車間的生產計劃數據，觸發調用接口程序(DLL)[8]。通過接口程序傳送數據，將其分配到相應的計算機管理系統中，觸發相應的操作，形成日計劃，使生產管理與統計分析系統和ERP系統之間形成一個良好的互動模式。

在系統的實現過程中，采用了MFC ODBC數據庫訪問技術，因為MFC ODBC數據庫訪問技術是比較傳統的數據庫訪問技術，為訪問數據庫提供了統一的接口，提供了2個類CDatabase和CRecordset來進行技術支持。其中，CDatabase對象描述了到一個數據源的連接，通過它就可以對數據源進行操作；CRecordset對象描述了從數據源中所選擇記錄的集合個數據源。在應用程序中，由于每個記錄集的字段不同，因此不應該直接使用CRecordset類，可以從CRecordset類中產生一個導出類，以對應具體的記錄集，此時派生記錄集類中就添加了相應字段的成員變量，并通過記錄字段交換(RFX)完成與結果記錄集的數據交換，將結果記錄集中的數據賦值給CRecordset派生類的成員變量。

5.3 存儲過程的使用

存儲過程(Stored Procedure)是一組為了完成特定功能的SQL語句集，經編譯后存儲在數據庫中，是數據庫中的一個重要對象[9]。由于生產管理與統計分析系統功能的實現需要從系統數據中查詢和統計大量的數據，而且很多操作都是針對同一個數據表的同一功能的同一操作，容易造成系統資源的浪費，故在實現過程中采用存儲過程，大大提高了系統性能和用戶響應時間。現以統計產量數據為例，其存儲過程的定義過程如下：

create procedure StaticticsData

@machineBH varchar(10) //機臺編號as

begin

--在更改產品表中檢索品種序號

declare @breedXH varchar(20) //品種編碼

select @breedXH=breedXH

from ChangeProduct

where machineBH=@machineBH and effect=1

--在產品工藝參數表中檢索緯密

declare @wm float // 緯密

select @wm=wm

from Parameter

where @breedXH=breedXH

--在當班數據表中檢索產量、質量數據

declare @data1 int

select @data1=data1

from CurrentData

where @machineBH=machineBH

--利用緯密計算產量

declare @Yield float, //下機產量

set @Yield=@data1/(@wm/10.0)

--修改當班數據表中記錄

update CurrentData

set Yield=@Yield,

breedXH=@breedXH,wm=@wm

where @machineBH=machineBH

end

GO

這樣，使用存儲過程的優點在于：①存儲過程的能力大大增強了SQL語言的功能和靈活性；②通過存儲過程可以使沒有權限的用戶在控制之下間接地存取數據庫，從而保證數據的安全，通過存儲過程也可以使相關的動作在一起發生，從而維護數據庫的完整性；③可以降低網絡的通信量；④使體現企業規則的運算程序放入數據庫服務器中，以便集中控制，當企業規則發生變化時在服務器中改變存儲過程即可，無需修改任何應用程序。

5.4 多機通信

要保證整個生產執行過程的正確運行，實現生產數據的共用共享和網絡化管理，必須使主服務器與各客戶端之間實現合理有效的數據通信，故需采用.NET分層架構，將系統分解成UI(User Interface)、數據存儲、通訊、實體定義及業務邏輯等層次，使數據在高端軟件定義中以對象和消息機制來傳遞，其中數據存儲包含數據庫的連接及操作通信，業務邏輯包含數據處理及協議分解等，通信層包含了與各客戶端計算機的網絡通信功能[10]，這樣，既能夠保證數據傳輸的完整性，又能較充分地利用系統資源，加快數據的存取速度，有效地提高系統的穩定性。

圖4 系統功能模塊Fig.4 Function Modules of the System

6 主要管理功能

生產管理與統計分析系統的主要功能主要包括生產數據的管理和管理信息的統計與分析兩部分。其中生產數據的管理主要包括：系統運行參數的維護，系統用戶的維護，品種數據信息的維護，布下機產量、產品產量、布入庫產量、系統參數、臺賬、設備利用率、生產管理指標等數據信息的錄入、導入、導出與維護，疵布數據信息的錄入、導入、導出與維護，質量數據信息的維護，各類報表格式的維護，以及一些人機界面操作等；管理信息的統計與分析功能主要包括：生產管理指標的建立與維護，不合理數據的百分比設置，統計分析結果的顯示形式標準設置，以及各類統計結果的導出與打印等。

在進行應用軟件設計時，結合系統功能需求，采用模塊化程序設計方法，把整個系統功能按照生產數據管理和管理信息的統計與分析2個主要功能進行細化，使其形成系統管理、參數設置、產量管理、質量管理、疵點管理、統計分析與綜合報表等七大功能模塊，其模塊間的關系如圖4所示。

7 應用分析

生產管理與統計分析系統以紡織廠企業局域網為基礎，利用SQL Server 2005為數據庫管理系統，實現了C/S模式的系統結構，在紡織廠正式投入試運行以來，實際應用證明，系統運行穩定、生產數據統計準確，數據結果能夠比較真實、直觀、清晰地為生產管理者提供管理所需的數據依據，很大程度上減少了手工操作，實現了生產管理的科學化管理，主要功能滿足了紡織廠生產管理與統計分析工作的實際需要。系統的優點主要表現為：

1)權限管理的角色擴展。根據RBAC96模型理論[11]，采取了一種基于擴展角色的權限管理模型，將每個用戶根據所屬部門或車間進行歸類，使每個部門(車間)在系統中所擔當的角色不同，并按照系統的業務需求和管理功能，將角色分為廠級和車間級2個級別，其中廠級包括廠級生產管理者、系統管理員、車間、部門，車間級包括部門(車間)、部門(車間)負責人、輪班、普通人員。通過角色的細化可定義出各種不同的角色，使每個角色之間具有不同級別的系統訪問權限，并根據用戶在系統中所承擔的責任不同，再將其分配到不同的角色中，使用戶和系統功能權限通過角色相關聯，形成2種方式，即權限與角色相關聯，角色與用戶關聯，從而實現了用戶與訪問權限的靈活對應關系。

2)系統結構的實用性。結合生產管理工作的業務流程，采取客戶/服務器模式的體系結構，其數據流程清晰，業務規范明了，具有高度集成、參數關聯性、安全自由的功能要求，建立了統一管理的信息平臺。

3)融入現代企業的先進管理思想，可實現生產管理工作的網絡化，完成無紙化辦公，解決產量和質量數據的管理及生產計劃、統計等人工抄表、手工制表統計的低效狀態，保證生產統計數據的正確性和實時性，也可實現生產數據在局域網內的共用，給管理人員和管理決策者提供了指導性的、可靠的數據依據；對企業管理層而言，通過相關數據的統計、分析，便于及時了解、分析企業的生產運營情況，實現對整個企業的有效管理，以此更好地協調和組織生產。

8 結 語

自生產管理與統計分析系統在陜西某紡織有限公司成功投入使用以來，主要管理功能滿足了整個紡織廠產量、質量、臺賬、品種信息、設備利用率及紗織疵等數據的管理和統計分析需要，大大提高了企業的工作效率，降低了勞動力成本，提高了設備利用率，增加了企業利潤；同時，該系統成功使用以后，為構建生產管理數據共用共享的信息平臺提供了技術保障，并促進了生產管理與統計分析工作的網絡化。

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Design of Production Management and Statistics Analysis System Oriented to the Textile Factory

SHAO Jing-feng1, LI Yong-gang2, REN Ke-jian3, DANG Jin-fang3, LI Min3, QIN Lan-shuang1
(1. Xi'an Polytechnic University, Xi'an 710048, China; 2. School of Mathematics and Information Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314001, China; 3. Shanxi Wind Wheel Textile Co., Ltd., Xianyang 712000, China)

In view of the inefficiency of the production management and statistical analysis work of the textile factory, and the present status existed information management system can't meet the requirements of the production management, business management processes have been studied. Using LAN (local area network) theory, system architecture based on Client/Server mode is constructed, and a network-based production management and statistical analysis system is developed. Then, technical difficulties encountered during the system design process are analyzed deeply, the corresponding solutions are proposed by using database technology, network technology, communication technology, etc. Meanwhile, the system work principle, database structure design, the main management functions are described in detail. Practical application show that, under the LAN environment, the system achieves the networking of production management and statistical analysis, improves work efficiency, strengthens the management of the production process, and provides a timely, accurate and reliable yield, quality, as well as the fabric defect datum for workshops and business management departments.

Textile factory; Production management; Statistics analysis; C/S mode

TS108.8；TP311.13

A

1001-7003(2010)07-0012-06

2010-01-05

西安工程大學校管科研項目(09XG15)

邵景峰(1980－ )，男，工程師，主要從事紡織企業生產信息系統的分析與設計，算法設計和智能計算。