鋼鐵企業可視化管理系統中動畫模擬的設計與實現

郝璞玉，馮玉芬，葛衛軍，趙光峰

（唐山師范學院 數學與信息科學系，河北 唐山 063000）

可視化管理是指利用信息技術系統，讓管理者有效掌握企業信息，實現管理的透明化與可視化，使管理效果可以滲透到企業人力資源、供應鏈、客戶管理等各個環節[1-3]。

鋼鐵企業可視化管理是通過利用煉焦、煉鐵、煉鋼、軋鋼、冷軋、能源動力、原料庫存、成品和半成品庫存、質量檢驗等生產過程中的相關信息，實現訂單跟蹤和對訂單外部條件的有效監控，結合生產計劃對各生產工序中的主體設備運行狀態、成品/半成品庫存數據、質量檢驗數據進行數據整合，實現對生產過程和生產結果的可視化跟蹤管理，從而實現鋼鐵企業全過程成本的集中有效地管控，大大提升企業的整體管理水平和創效能力[4-5]。

本文研究了動畫模擬功能模塊的設計和實現技術，提出采用 Flash技術設計動畫界面，可在生成調度室大屏全屏顯示，或在客戶端顯示器上顯示動畫畫面，采用客戶端與服務器端以HTTP協議進行數據交換技術，數據來源可視化管理系統中的相關動畫數據表，最終實現實時顯示煉鐵、煉鋼、軋鋼等生產主體設備的運行狀態，查詢顯示主體設備的運行參數；實時顯示原料車輛、成品車輛進出廠情況；實時顯示主要物料庫存情況等功能。這種技術的使用不僅達到動畫界面漂亮美觀，數據真實可靠的效果，更為后期設備的增添，功能的擴充提供了便利。

1 研究背景和系統設計目標

目前，鋼鐵企業內部現有系統多種多樣，但是它們沒有能很好地協同工作。主要的管理系統有 PLC（Programmable Logic Controller）生產控制系統、EDNA（Enterprise Distributed Network Architecture）能源管理系統、進出廠計量系統、廠內倒運計量系統、火車磅計量系統、輥道磅計量系統、軋鋼線MES（Manufacturing Execution System）、ERP（Enterprise Resource Planning）系統采集數據?？梢暬芾硐到y的目標是科學地整合這些已有的系統資源，讓這些系統成為可視化系統的數據提供者，通過數據采集的方式把數據定時采集到可視化系統中，供給數據表示模塊使用，其中一部分數據提供給動畫功能模塊。數據在各個系統中的流向如圖1所示。

圖1 可視化管理系統中數據流向圖

2 研究背景和系統設計目標

數據庫結構設計的好壞會直接影響管理信息系統的執行效率，好的數據庫結構設計會減少數據冗余，減少數據存儲量，提高數據的完整性和一致性，提高系統的響應速度[6,7]?；谝陨显瓌t，動畫數據庫的數據庫結構設計如下，它主要包括為動畫及動作提供動作參數的動畫參數表（Anima_Param），為動畫參數表提供設備分類的動畫參數分類表（Anima_Param_class），為動畫提供當前動作狀態的動畫當前狀態表（Anima_state）和為動畫提供動作參數的動畫動作表（Anima_actions）。

動畫參數分類是根據鋼鐵企業的整個工作流程劃分了多個分類，例如對于原料進廠和原料倒運、燒結機運行狀態，成品庫和銷售；根據對動畫畫面的控制功能又可把動畫參數分為兩類，即動作控制參數類和狀態參數類。狀態參數就是指這些數據是動畫畫面上需要顯示數據，比如顯示當前庫存狀態，包括顯示成品庫板材鋼質、庫存板材鋼質塊數、庫存板材鋼質重量、庫存板材總塊數、庫存總重量?？刂茀凳怯脕砜刂苿赢媽嵗膭幼?。如果當前在出廠磅上有成品車輛出廠，則動畫畫面發貨車輛就會有出廠動作，如果當前有鋼板在冷床上加工，那么動畫頁面上就能顯示鋼板進冷床的畫面，這些動畫的動作就由動作控制參數類來控制的。但是如果想在發貨車輛上能顯示該車的車牌號、鋼材種類、鋼材規格、鋼板塊數、貨品凈量、貨品合同號和客戶名稱等信息，在進入冷床的鋼板上顯示，這塊鋼板是為哪個客戶生產的，該產品的合同號是多少，顯然這些數據又是狀態參數。因此，動畫頁面需要通過動畫數據庫中幾個數據表結合共同實現動畫模擬效果。

圖2為動畫數據模型的E-R圖，反應了動畫數據表之間的關系。

圖2 動畫數據表E-R圖

3 在Asp.Net運行環境下Flash動畫與數據庫的通信

3.1 Flash動畫與數據庫實現通信原理

在ActionScript中Loadvars類用于實現應用程序和服務器之間傳輸變量，它的load方法是從指定的URL地址載入變量，send方法是從一個Loadvars對象中提交變量到指定的URL，那么sendAndload方法則是從一個LoadVars對象提交變量到指定的URL，并且下載服務器端應答到指定對象[8,9]。

本動畫環境中設備動作數據需要從動畫數據表取得，故應設計一個去訪問數據庫頁面，組織動畫動作所需的一些數據作為驅動動畫的變量，然后動畫顯示頁面去該頁面載入這些變量。顯示設備運行狀態時，也同樣需要去訪問數據庫頁面加載變量，從而讓設備狀態信息顯示在動畫頁面上，這個訪問數據庫的頁面是動畫控制頁面。圖3為動畫顯示頁面、數據處理頁面和數據庫三者之間的數據通信原理圖。

圖3 Flash頁面與數據庫通信原理圖

3.2 動作控制和設備運行參數協議

服務器端返回一個采用UTF-8格式的字符串。字符串的形式類似網頁請求參數的形式：即以&符隔開的“變量名=值”的形式。

每一行數據為用制表符（ ）分隔的三項內容。第一項是動畫對象的名稱，第二項是對動畫對象的控制方式，第三項是控制參數。

當用戶單擊某個主體設備時 Flash動畫以如下形式向服務器請求設備運行參數：

AnimaControl.Aspx?qCode=aaa&p1=bbb...&p99=zzz。

圖4 動畫控制數據處理算法流程圖

圖5 動畫頁面

3.3 Flash動畫中腳本的實現

Flash動畫通過每3秒鐘訪問一次AnimaControl.Aspx以獲取設備動作數據。Flash動畫載入 AnimaControl.aspx頁面產生的數據，然后用ActionScrip進行解析，根據主體設備名、動作編號、設備動作、屬性值或開始播放或停止播放幀來控制畫面的動態效果。圖4為數據處理流程圖，圖5為動畫頁面效果。

4 結論

研究了鋼鐵企業可視化管理系統數據呈現方式中的一種數據展示方式——動畫模擬。研究成果在實際應用中的驗證結果表明，系統穩定、數據準確、運行速度快，真正實現了鋼鐵企業內部信息的可視化管理。

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