藥芯焊絲生產設備管理軟件設計和開發

王賀彬 李友堂 呂永津 白銳

（1.遼寧工業大學電氣工程學院 遼寧省錦州市 121001 2.遼寧航天凌河汽車有限公司 遼寧省凌源市 122500）

1 引言

隨著“中國制造2025”規劃的逐步落實，國內眾多制造企業不論是從硬件設備還是軟件系統各方面都在加快企業的轉型升級[1-2]。其中，設備管理系統作為實現企業智能制造的重要組成部分[3-4]，眾多企業都將此提上日程。在藥芯焊絲生產行業，隨著車間生產規模與生產線信息化建設需求的提高，需要管理維護的數字化設備越來越多，目前該行業車間設備管理系統轉型升級的過程中需要解決的問題包括：

（1） 建立完善的信息采集統計系統代替原本的人工現場填表統計方式，進而提高數據采集效率與正確率，保證為企業計劃層提供更加完善的基礎數據，實現高水平的信息數據管理；

（2）建立針對生產設備的故障檢測模塊，快速確認故障發生位置、造成原因以及提供針對當前故障的預處理方案，為員工對現場故障的初步判斷與維護處理提供依據；

（3）加強對產品生產過程的信息管理，實現對每一個生產工藝流程的生產信息記錄，并將上一個工藝流程的生產信息與下一個工藝流程的生產信息融合，實現后期的產品信息追蹤溯源功能；

（4）建立生產車間網絡化通信體系，進行廣域設備聯網，自動數據采集,實現設備管理系統與現場控制器以及各類檢測設備之間的數據傳輸，快速柔性排產，制程防錯防漏等，最終實現車間的信息集成化[5]。

2 系統組成

本文藥芯焊絲設備管理系統總體設計如圖1所示，系統由客戶端、現場控制設備、系統服務器以及數據庫服務器四部分組成。綜合考慮藥芯焊絲車間生產線設備管理過程中對產品信息、關鍵工藝指數等信息的保密需要，對良好的人機交互界面設計需求以及客戶端對數據的處理能力等因素，本系統采用C/S 架構設計開發[6]，系統各部分之間通過車間局域網互聯。其中，現場控制設備主要包括車間生產線上的機械以及電氣設備，其主要功能是實現車間生產任務以及完成車間基礎數據的信息采集；系統服務器主要作用是處理軟件系統運行過程中的數據信息，包括讀取控制設備中的數據信息，根據系統需求對數據信息進行相應的邏輯處理等；數據庫服務器主要作用是存儲系統數據信息；客戶端負責用戶與系統之間的信息交互。

圖1：藥芯焊絲設備管理系統總體設計

3 軟件功能

本文根據藥芯焊絲生產車間對生產設備的實際管理需求對軟件系統進行了功能設計，主要功能模塊包括生產監視、備件管理、潤滑管理、故障報警、維修管理、設備點檢、通信設置、用戶管理、設備調度、生產信息管理、設備信息管理和用戶管理，軟件系統功能框圖如圖2所示。

圖2：藥芯焊絲設備管理系統功能框圖

軟件系統中生產監視模塊主要功能為實現生產過程中關鍵數據及相關信息的監測與趨勢圖顯示以及保存查詢功能。備件管理模塊主要實現車間備品備件的臺賬管理與出入庫管理。潤滑管理模塊主要功能是制定潤滑計劃及標準制定，同時記錄與查詢相關的潤滑信息。故障報警模塊主要實現設備故障的實時監測、狀態顯示和報警提示，以及故障的預處理方案提示、報警信息的保存、查詢、歸檔與打印等。維修管理模塊主要實現制定設備維修計劃，維修信息的記錄與查詢以及設備使用狀況分析功能。設備點檢模塊主要實現點檢信息的記錄與查詢功能。設備通信模塊實現系統與現場控制器之間的通信，建立數據交換的平臺。設備調度模塊依據車間生產計劃進行有效的生產任務分配，實現生產過程中設備調度使用的最優方案。生產信息管理模塊主要針對產品生產過程中的所有工藝環節，實現對應生產信息的記錄與保存，并結合二維碼技術對產品信息進行跟蹤溯源，實現信息交互傳遞的功能。設備信息模塊主要記錄保存與查詢車間設備的基本信息數據。用戶管理模塊實現用戶信息的記錄與修改，并完成對系統登錄人員的身份識別與權限給定。

4 軟件實現

4.1 軟件開發技術架構

本文采用三層架構模式作為軟件開發過程中的程序設計模式，系統由用戶界面層、業務邏輯層以及數據層三部分組成[7]。用戶界面層作為用戶與系統的交互平臺，本系統依據軟件功能并考慮用戶在使用過程中的操作簡捷因素，設計了各功能模塊的相應操作界面；業務邏輯層主要是根據具體問題完成對相關數據業務的邏輯處理功能，包括系統信息通信、業務邏輯處理以及對數據庫中數據表的操作，本文在設計過程中針對軟件的每一個功能模塊建立了相應的數據處理邏輯服務類；數據層主要為業務邏輯層提供數據，本文依據業務邏輯層中不同的數據服務類建立了相應的數據表。藥芯焊絲設備管理軟件開發技術結構框圖如圖3所示。

圖3：藥芯焊絲設備管理軟件開發技術架構圖

4.2 生產信息管理模塊中二維碼技術的應用

本文生產信息管理系統界面如圖4所示，其中包含三道生產工序的生產信息管理：鋼帶層繞工序、配粉站工序和藥芯焊絲成型工序。用戶根據生產工序選擇或錄入相應的工藝信息，并根據需求在當前生產信息統計界面通過識別二維碼錄入上一工序的統計信息，最后完成本環節工藝信息的歸檔與對應二維碼信息的生成，如此累計至最后一道工序對應生成的二維碼信息中將會包含整個生產線的所有必要生產信息。在生產過程中，每一個工序生產的產品結合對應工序記錄的二維碼信息將會為后期的產品生產信息跟蹤與溯源提供便利的條件，更是加強了產品信息的智能信息化管理的理念。圖4 中，在生產工序1A：鋼帶層繞工序中，選擇或錄入生產廠家、產品規格、產品材料、生產產線、產品編號、產品下線時間和操作員等相應的工藝信息后，通過“生成二維碼及信息提交”，生成鋼帶層繞工序中對應的二維碼信息。

圖4：生產信息管理模塊界面

為實現系統對生產過程中每一個工藝流程詳細生產信息的記錄功能，本文在生產信息管理模塊的設計中引入二維碼技術以解決此問題[8-9]，通過二維碼技術可有效保存每一道生產工序中信息的完整性，更是便于每一道生產工序中數據信息的提取與載入。在工序初始階段，讀取已有的二維碼信息或重新錄入相應的工序信息，通過判斷工藝流程詳細生產信息的完整性，進行信息歸檔，并加密形成二維碼信息。如圖5所示為系統信息統計程序流程圖。

圖5：系統信息統計程序流程圖

4.3 故障報警系統的設計與實現

本文故障報警系統界面如圖6所示，包括報警信息提示、信息歸檔、故障預處理方案提示、歷史報警信息查詢等部分。系統在“報警信息顯示”頁面可顯示系統當前故障發生的位置以及預警程度，當用戶點擊顯示的報警事件時，系統在右側“報警處理提示”信息框中會經過數據搜索之后顯示當前故障的預處理方案，并且可將報警顯示的信息進行歸檔。用戶還可通過“歷史報警信息查詢”頁面根據設備編號查詢相應設備的歷史報警信息，包括報警時間、設備編號、設備名稱、報警類型、故障原因等，同時可實現報警信息的打印功能，為設備的狀態數據在日常生產中的存檔與管理提供方便。

圖6：系統故障報警模塊界面

本文的故障報警模塊程序流程設計如圖7所示。系統運行之后會持續掃描刷新以判斷當前設備的故障發生狀態，當系統監測到設備發生故障時，報警顯示界面就會提示相應報警信息，之后用戶可根據當前工作需求依據圖7所示流程對故障事件進行后續處理，其中引入了事件預處理方案，當報警信息進行歸檔處理后，可根據實際需求，選擇是否需要提示事件預處理方案，并搜尋匹配符合解決當前報警事件的與處理方案并顯示，進一步方便了故障事件的后續處理。

圖7：故障報警模塊程序流程圖

4.4 數據庫設計

系統數據庫的有效合理設計對軟件的開發流程以及后期的運行、管理維護等工作至關重要。本文選擇SQL Server2014 作為藥芯焊絲設備管理系統數據庫[10-12]。系統采用ADO.NET 技術，在C#的數據庫編程中，利用SqlConnection 對象鏈接Sqlserver 數據庫，利用CreateCommand()方法創建SqlCommand 對象，對數據表執行增加、刪除、修改以及單一結果和結果集的查詢等操作。本文依據系統功能和軟件開發流程共設計了9 個數據表，分別是用戶信息表、設備信息表、備品備件信息表、潤滑信息表、點檢信息表、報警信息表、生產監檢測信息表、生產材料信息表、產品統計信息表。整個系統數據庫的設計不僅包含了生產設備在日常的維護管理中所涉及的數據信息及狀態，同時也涵蓋了工藝生產流程中，生產設備在各個工序中的工作狀況、報警信息、故障方案處理等與之相關的各類數據信息。

4.5 系統實現

如圖8所示為設備管理系統主界面，主要包含系統管理模塊中的生產監視模塊、故障報警模塊、設備點檢模塊、備件管理模塊、維修管理模塊、潤滑管理模塊和設備信息模塊，以及用戶管理模塊、生產信息管理模塊、生產信息解碼模塊和生產調度模塊。整個拉絲機設備系統實現了藥芯焊絲生產車間在實際的生產管理過程中對生產設備的軟件系統的所有功能需求，且結構完整、操作簡捷，易于日常的維護與管理。

圖8：設備管理系統主界面

5 結語

本文針對藥芯焊絲生產車間設計開發了一套基于C/S 架構的設備管理系統。該軟件系統將先進的管理理念、信息技術與實際生產工藝和現場管理需求相結合，實現了對生產車間的產品和設備的智能信息化的管理與監控，對生產過程各項數據信息的監測、記錄、導出和打印操作，在實際應用中對比傳統的現場設備管理模式，節省了人工投入并優化了車間管理方式。