基于B/S架構的雙塊式軌枕智能生產管理系統設計與應用

丁小平，施 成，李 飛，蘇雅拉圖

（1.中鐵三局集團有限公司，山西 太原030001；2.中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所，北京100081；3.中國鐵道科學研究院集團有限公司電子計算技術研究所，北京100081）

經濟與科技的發展帶動鐵路行業的技術創新與變革，傳統鐵路制造業逐步朝著施工管理精細化、施工作業自動化、過程控制信息化、施工環節智能化[1-2]的方向發展，從而實現從“中國制造”向“中國創造”的跨越式發展[3]。

傳統的雙塊式軌枕生產管理存在裝備落后、信息孤島等問題[4]，軌枕生產過程質量事故頻發[5]。因此智能化、信息化的雙塊式軌枕生產管理問題亟待解決[6-7]。本文基于B/S架構，搭建雙塊式軌枕制造信息綜合管理平臺，構建流水生產線中央控制系統，管控全生命周期追溯技術，便于軌枕場全要素在線集中管理以及軌枕生產、檢驗、物流各環節的信息互聯、互通，便于軌枕預制的生產進度和過程控制以及質量的追溯，實現軌枕生產的全壽命周期管理模式的信息化管理[8]，減少及避免生產過程中質量等事故的發生。

1 B/S架構介紹

B/S架構是革新、優化C/S客戶端/服務器而形成的一種新型系統設計模式[9-10]。C/S架構分為客戶機和服務器2層，第一層是用戶表示層，主要負責將業務邏輯功能應用于客戶機；第二層是數據庫層，主要負責連接數據庫與網絡。

網絡的發展促使系統設計模式尋求變革與發展，B/S模式逐步得到廣泛應用。B/S是三層架構，瀏覽者可借助WEB瀏覽器直接訪問數據庫，獲取相關數據信息。B/S架構如圖1所示。

圖1 B/S架構

第一層是瀏覽器，瀏覽器為用戶提供簡易的操作界面。用戶在瀏覽器上輸入網址，實現用戶與系統的信息交互。第二層是Web服務器，Web服務器主要負責連接瀏覽器和數據庫。用戶借助瀏覽器發布指令，瀏覽器將用戶的請求發送至Web服務器，Web服務器處理指令，并以SQL語句向數據庫服務器提出訪問數據庫的請求。第三層是數據庫服務器，數據庫服務器主要用于存放系統的數據信息。數據庫系統接收到Web服務器發送的請求之后，會自動進行識別，并將其處理結果反饋于Web服務器。Web服務器接收到處理結果后，會將其轉換成HTML文本形式，將處理結果傳達給瀏覽器進行展示。

B/S架構相比C/S架構有如下優點：①B/S架構主要應用于廣域網，網速要求不高，故不限制用戶數量；同時，該模式不需要安裝客戶端，用戶能夠隨時隨地訪問數據庫。②數據安全性高，可通過增加服務器來增加負載能力。③便于維護，共享性更強。B/S架構能實現信息共享，及時同步頁面的更新信息，降低維護費用。

考慮到上述B/S架構的優勢，本文基于B/S架構進行雙塊式軌枕智能生產管理系統的設計。

2 智能生產管理系統設計

2.1 總體架構設計

雙塊式軌枕智能生產管理系統是實現京張高鐵雙塊式軌枕生產各關鍵工序的信息化管理和數字化管控的重要支撐手段。中國鐵路主數據中心為系統運行提供計算資源、存儲資源和網絡資源等基礎設施環境支撐，依托標準規范體系、安全保障體系開展系統建設，確保系統安全穩定運行。系統通過構建計劃、進度管理、各關鍵工序管理、成品追溯管理等相關業務功能應用，并與其他業務系統進行數據共享，實現軌枕生產全過程的數字化管控，構建生產高效的業務協同與管理體系，滿足建設管理需求。系統總體架構設計如圖2所示。

圖2 總體架構

2.2 邏輯架構設計

結合雙塊式軌枕生產管控的業務實際需求出發，充分利用云、物、大、移等前沿技術，從數據采集、傳輸、存儲、分析、應用及展示等信息流的全過程管理方面構建雙塊式軌枕智能生產管理系統，構建軌枕生產、工序管控、質量追溯等方面的業務應用，提升鐵路工程雙塊式軌枕生產全過程管理和信息共享能力，系統支持大屏幕、PC端等不同終端類型的接入顯示，采用N層架構體系，包括感知層、網絡層、設施層（云平臺）、數據層、應用層和訪問層。系統邏輯架構設計如圖3所示。

圖3 邏輯架構

系統的感知層通過傳感器和相應電子元件收集雙塊式軌枕生產各部位數據，采用人工加自動的方式，動態實時智能化地識別、感知、采集、監控、管理鐵路工程雙塊式軌枕生產全過程信息，為系統提供及時、準確的數據來源。

網絡層可借助互聯網、移動網、無線網，實時上傳數據和調度信息，各級管理員可以隨時隨地獲取數據、聲音、視頻和報警消息。同時，在交通不便、通訊基礎薄弱的地區可以借助衛星通訊等技術傳輸上下行數據。

設施層運用計算資源、安全資源、存儲資源和網絡資源，保障鐵路建設管理系統高性能、高可靠穩定運行，且可靈活擴展，對業務發展能輕松應對。

數據層主要包括基礎數據、建設過程業務數據、非結構化數據，基礎數據涵蓋人員、組織、項目、工程實體分解結構、工作任務分解結構等；建設過程業務數據囊括進度、質量、安全、設備等；非結構化數據包含文檔資料、影像資料等。系統綜合運用數據匯集、轉換、分析等技術，將上述相關數據集成和共享。

業務應用層是技基于感知層、網絡層、設施層、服務層構建的服務工程建設信息化的業務應用，應用內容主要服務雙塊式軌枕生產管理。

訪問層基于HTTPS、Web、移動互聯等技術，便于訪問瀏覽器、智能終端、調度指揮大屏等多個平臺。

2.3 數據架構設計

雙塊式軌枕智能生產管理系統的數據主要包括進度管理數據（生產進度數據、計劃批次數據、累計進度數據等）、質量管理數據（養護數據、脫模數據、砼拌和數據、砼澆筑數據等）。通過業務數據共享接口、基礎數據服務共享接口接入至雙塊式軌枕智能生產管理系統。系統數據架構設計如圖4所示。

圖4 數據架構

3 系統功能及應用

智能系統通過傳感器和相應電子元件收集各部位數據，并通過系統設定參數或特定程序監控、計算、分析、反饋、留存數據，實現對設備和雙塊式軌枕的預警和追溯。系統對軌枕生產過程中原材料的生產信息進行統一管理，從進場統計、消耗及庫存，無縫對接管理系統。對比分析生產計劃管理和實際進度，確定試生產階段和批量生產階段的月生產計劃，并借助RFID技術，自動采集和對比實際進度，合理管理生產進度，確保按計劃完成軌枕作業。系統功能架構如圖5所示。

圖5 功能架構

統計分析。通過信息集成，遴選系統海量數據中工作層所關注的零散信息，整合出建設管理層最為關注的“產量、計劃、質量”等欄目及其數據信息[7]。用戶可以通過首頁了解項目的重點動態信息，管理者可以及時獲取關鍵信息。主要包括計劃產量與實際進度、每日產量推移圖、工作提醒（代辦事項及數量）、不合格管理等信息數據。

計劃/進度。通過對進度計劃的電子化管理，不僅可以為用戶提供生產信息及生產狀況，還可以為管理者把控生產進度提供決策輔助。主要包括錄入總體生產計劃、錄入計劃批次、原物料使用日計劃、開工累計進度滯后報告單、停/復工報告單等。

模板管理。模板管理主要進行模板的日常檢查記錄，包括前置信息、歷史信息以及作廢信息。通過對軌枕模板的管理，把控軌枕的生產質量。

鋼筋加工。鋼筋加工主要包括鋼筋桁架檢查記錄表、箍筋檢查記錄表、鋼筋組裝及預埋件安裝檢查記錄表、鋼筋原材料追溯單等。通過對鋼筋加工報表的電子化管理，用戶可實時查詢鋼筋加工信息，實現對鋼筋加工數據的質量追溯。

砼拌和/澆筑。砼拌和/澆筑主要包括混凝土施工配料通知單、混凝土攪拌生產記錄表、混凝土澆筑記錄表、混凝土施工記錄表、混凝土原材料追溯單等。通過對砼拌/澆筑信息的記錄表的電子化管理，用戶可以把控軌枕生產過程的質量數據進，便于其對過程質量數據的實時化追溯與查詢。

脫模養護。通過對軌枕養護及脫模的信息化管理，用戶可以實時了解養護及脫模數據記錄，便于用戶進行軌枕生產過程的質量管控。主要包括養護數據及曲線圖、軌枕入出池養護記錄表、軌枕脫模通知單等。

成品檢驗。成品檢驗信息主要包括軌枕外觀質量檢查記錄表、軌枕外形尺寸檢查記錄表、預埋套管抗拔試驗記錄表、軌枕自然養護記錄表等。通過對成品檢驗信息報表的電子化管理，實現對前置信息、歷史信息和作廢信息等成品檢驗信息的實時化追溯及查詢。

成品進發存。對軌枕生產的入庫、發貨、庫存等信息進行統一管理，實現對軌枕生產全過程信息的追蹤和集成管控。主要包括軌枕入庫單、軌枕發貨單及軌枕庫存明細表等。

軌枕追溯。軌枕追溯主要包括制造技術證明書、制造技術證明書基本信息、檢驗批、檢驗批基本信息、軌枕生產臺賬等。通過對軌枕生產的技術證明和檢驗批信息的統一管理，實現對軌枕相關信息的實時化追溯與查詢。

不合格管理。統一管理軌枕生產過程中的不合格產品，主要包括生產批號、發生日期、工序名稱、不合格項目、不合格數量、存放倉庫、標準值、實際值、以及操作處理（查看、作廢）等。通過管理不合格處置單中的前置信息和已審核信息，提高軌枕生產質量。

4 結語

本文依托國鐵集團“鐵路工程管理平臺”，研發了基于B/S架構的雙塊式軌枕生產管理系統，對接工程管理平臺中人員、組織機構、項目信息、檢驗批等基礎模塊，消除數據孤島實現基礎數據的互通。

基于B/S架構的雙塊式軌枕智能生產管理系統為軌枕場提供一種新的管理模式，系統可為軌枕生產的全過程提供完整的數據庫，實現了質量追溯。系統通過試點應用發現，與傳統生產管理系統相比，提高了混凝土軌枕生產的質量水平和軌枕場技術管理水平，可以為項目后期的運維提供數據支持，具有良好的推廣應用前景，同時為進一步推廣和發展鐵路工程的信息化應用提供了支撐。