工廠級備件可視化管理的研究

劉平

（貴陽職業技術學院，貴州貴陽，550008）

0 引言

在許多生產企業，特別是大中型生產企業中設備工程師大都比較頭痛備件的問題。根據筆者分析，主要原因體現在兩個方面：第一是備件管理方式落后，造成信息傳遞煩瑣；第二是沒有一種適合于設備工程師使用的備件管理軟件。基于以上分析筆者認為備件管理應該建立在一個大框架下面：一個以內部以太網為骨架、以設備主管部門為首腦、以生產車間為單元、以設備工程師為基礎的管理框架。很顯然，這種模式的關鍵在于人的因素，特別是在生產現場的設備工程師。作為生產備件的直接使用者，設備工程師是備件管理工作的基礎，調動他們的積極性自然是關鍵中的關鍵[1]。和設備工程師對備件管理興趣不高形成鮮明對比的是許多人對網絡游戲卻情有獨鐘，所以筆者探索了將網絡游戲的某些特征引入到工廠備件管理當中來的方法。經過筆者的分析網絡游戲的主要特點是趣味性和操作簡單，體現在能夠實實在在的看見操作對象即可視化，這個特征很有意義，因為工程師最熟悉的就是現場的場景和設備的樣式，而數量眾多的型號、生產廠家等繁瑣和枯燥的設備信息正是設備工程師對備件管理工作厭煩的主要原因。同時，設備點檢是設備工程師每天的例行工作，所以他們非常清楚什么區域的什么設備出現了問題，但是不一定知道其型號、生產廠家等信息。所以，如果能夠在備件信息平臺上引入可視化的元素（包括場景、對象等），讓設備工程師通過可視化的場景輕松地找到目標對象，并查看庫存及其它信息，然后填寫備件申請發送到備件管理中心。這樣勢必能夠使備件管理在一種輕松而趣味的環境中完成，從而大大調動人的因素，使備件管理工作差錯減少、效率提高。

1 系統結構

該可視化備件管理在結構上具有較強的柔韌性，小到一個車間，大到一個企業都可以組織在其框架內。其操作終端是分布在現場（或是辦公室）的裝有WINCC的計算機，它們通過內部以太網連接到車間備件管理中心（庫房）的服務器上。這是車間級的管理模式；如果是企業級的備件管理，只需要將各個車間的服務器通過二級以太網連接到企業備件管理中心的服務器上，就可以實現該備件管理中心對各個車間備件的使用和庫存進行查詢，以便對現有備件進行綜合的調配和管理。本文僅以一個車間級的模式（如圖1所示，其中，小虛線框中的是車間內某區域的控制室）。為重點介紹其構成和功能。

圖1 工廠級設備管理網絡圖

2 軟件及功能的實現

2.1 可視化的信息載體

目前，現代化工廠已經廣泛使用的HMI（人機交互軟件）[2]，例如，西門子的WINCC 、的FIX 等主流的HMI工控軟件。但是遺憾的是這些軟件是為實時信號監控設計的并沒有備件管理功能，以西門子的WINCC 為例，其提供的所有對象控件都沒有備件管理所需要的方法和屬性，更沒有和指定數據庫通訊的功能。但經過筆者對西門子的WINCC軟件的進一步學習發現該軟件支持第三方控件[3]，即完全可以通過VC、VB等高級語言制作具有要求的屬性和方法的控件然后將其置入WINCC軟件的控件庫，使其具有完成備件管理的功能。在實踐過程中筆者發現要制作象WINCC 對象庫里面數量龐大而精美的可視控件工作量非常的大是非常困難的，一個折中而可行的辦法是只制作一個滿足需要的很小的按鈕控件，在畫面組態時將它布置在WINCC 庫對象的上面或是周圍，然后通過通過“自定義對象”將用戶自己創建的控件和WINCC上提供的可視化控件幫定，形成一個不但具有原先的實時監控功能還能夠實現備件管理功能的可視化對象。

2.2 控件的創建

正如前面提到，實現可視化備件管理的關鍵是創建具有特定屬性和方法的可視化控件。在當前較為主流的高級語言平臺中VisualBasic在控件制作方面較為簡便。在其中的ACTIVEX開發環境中創建一個按鈕控件，其應該具有 名稱（string類型）、型號（string類型）、當前數量（integral類型）、下限數量（integral類型）、生產廠家（string類型）、擺放位置（string類型）、備注（string類型）七個屬主對象的基本屬性（要對用戶開放）和一個鼠標點擊（on click）事件，然后在 鼠標點擊（on click）事件中編寫代碼實現對一個小窗體（form）的打開。在該窗體中建立和上面七個備件屬性對應的七個文本框以及對備件記錄進行創建、修改和保存的功能按鈕。這些功能按鈕實際上是實現和車間備件管理中心數據庫的聯接，在VB環境中提供的數據庫連接方式有多種，筆者選用了其中較為常用的ADODC數據庫連接方式，在其中需要申明并創建一個ADODC對象，并用其“Connection”方法和“ConnectionString”指定其連接的方式以及連接的數據庫（包含服務器名稱以及數據源）等目標數據庫的標準信息和功能按鈕對應的數據庫SQL（結構化查詢語言）操作指令。最后用ADODC的“open”方法和“excute”來打開連接 和執行對數據庫的SQL操作[4]。在正確地完成了以上程序編寫工作以后，通過VB的向導指引就可以生成一個通用的ActiveX控件。

2.3 在WINCC 上實現備件管理可視化功能

在安裝有SIEMENS WINCC的設備工程師終端上，首先要根據實際需要在WINCC畫面編輯器中虛擬一個現場設備場景，然后在其“組件”選項中根據向導就可以將先前創建的ActiveX控件導入WINCC的控件庫中，至此就可以象使用WINCC的控件庫中其它控件一樣使用它：在控件庫中找到該控件并將其拖放到屬主對象（例如畫面中一臺虛擬的電機 ）上面并且在該控件屬性表內填寫對應的名稱、型號等屬性，然后通過 “自定義對象”將該控件與畫面上的屬主對象綁定成為一個既能夠對現場相應設備對象進行狀態監控，又能夠實現對現場相應設備進行備件管理的可視化對象。用同樣的方法改造畫面上需要納入備件管理的設備虛擬對象，不需要任何真正意義上的編程，便可得到一個在現場模擬場景中進行可視化備件管理的操作平臺。

3 操作方式和功能

3.1 設備工程師終端的功能

在WINCC畫面編輯器中做了以上工作并進入到WINCC運行運行狀態后，設備工程師將可以利用它實現以下功能：第一，備件信息查閱：如果現場設備需要更換備件，設備工程師點擊可視畫面上設備對象就可以顯示備件信息窗口查閱到其當前備件狀況：即 名稱、型號、生產廠家、現有備件數量以及備件的位置；第二，備件申請：如果發現備件有問題需要更換，設備工程師只需要通過對話框輸入數量（名稱、信號等信息已經和點擊的圖標綁定），然后點擊備件信息畫面上的“備件請求”按鈕，一條包含完備信息的備件申請信息將立即提交到備件管理服務器上以等待備件管理人員的審核。

3.2 備件管理中心的功能實現

在該模式下所有備件信息都保存在備件管理中心的服務器上，所以需要在該計算機上建立相應的數據庫和表格并通過ODBC 作為數據源向外開放[5]。其中需要建立以下幾個表格：一個備匯總件表格，用于保存車間所有備件信息；一個備件申請匯總表格，用于收集并保存來自各現場終端報告的備件申請情況，包括“設備名稱”、“型號”、“廠家”、“申請車間”等信息。備件管理中心管理人員根據實際情況，向工程師終端發送“等待”或是“來取”等信息。另一個表格式備件取用：到設備管理中心取備件的設備工程師簽字后，通過自己的用戶名和密碼登陸到數據庫確認，此時，相應備件的數目就被刷新。考慮到WINCC這類工控軟件的價格較高以及備件人員對備件的認知特點，筆者認為用文本式的人機交流方式更為適合。鑒于此要求，在備件管理中心的服務器上用一般的高級語言編程軟件（例如VB）進行編程就可以實現要求的功能。VB、VC對數據庫操作的方式非常成熟，類似的范例也很多，限于篇幅本文就不再累述。