李 静

（晋中职业技术学院，山西 晋中 030600）

0 引言

目前制造型企业机械加工车间在生产作业计划的制定和执行过程中存在不衔接现象，造成设备的负荷失衡，工时定额不能合理地调整，影响了生产管理效率，因此机械加工车间的生产计划与控制系统开发运用势在必行。

1 系统设计目标与相关集成

1．1 系统设计目标

机械加工车间动态生产计划与控制系统开发的主要任务就是运用合理的生产计划与控制方法来优化一定的生产指标参数，比如减少在制品数量、缩短整个生产周期以及降低生产成本等。动态生产作业计划与控制系统应能够促进与生产相关数据的规范准确，对生产过程资源进行有效管理，为整个生产计划的实施与执行提供可靠的保证。系统要实现规范化、自动化和科学化，要达到提高生产效率的目的，减少生产控制不当而引起的资源浪费等现象。

1．2 功能的集成

整个生产作业计划系统应包括多方面的功能，例如基础信息查询功能、生产加工状态信息查询功能、生产计划与调度功能、资源状态查询功能等。

生产计划与控制系统作为生产系统的核心，要保证其顺利运行，必须将该系统与其他相关系统进行集成，相互支持与配合，这些系统包括工况／机器数据采集系统（PDA）、MRPII／ERP系统、计算机辅助制造（CAM）系统、计算机辅助工艺过程设计（CAPP）系统以及资源管理系统。各系统功能集成如图1所示。

通过MRPII／ERP系统把作业生产计划下达给生产计划与控制系统；通过PDA采集现场数据并且传递给生产计划与控制系统，对现场作业调度进行反馈；通过计算机辅助工艺过程设计系统来设计工件的工艺过程，将工艺信息传递给生产计划与控制系统；通过资源管理系统来管理现场资源，并且将资源状态信息传递给生产计划与控制系统；通过计算机辅助制造系统来执行生产计划与控制系统下达的具体任务。

图1 各系统功能集成示意图

1．3 信息的集成

信息集成的关键在于各系统间数据的传输与共享，及时准确的信息是整个系统有效运行的决定因素，所以信息数据的存储、传输及共享等问题是解决信息集成的关键所在。

（1）系统采用分布式数据库来实现数据信息的共享，各站点独立自治，相互支持，相互配合，服从组织的分布式管理与控制，提高了数据库系统的可用性、可靠性以及通信效率。

（2）数据分配：根据各类数据的用途将其分别放在相应的存储数据的站点中，以达到局部自治的要求，减少站点间的通信次数和数据传输量，提高系统效率和安全性。对于固定的基础数据或不经常更新的数据，应考虑它们的可用性，根据需要可以适当设置多个副本；对于频繁更新的数据，应减少冗余，维护数据的一致性，及时对历史数据进行处理。

（3）资源共享：在多用户查询的情况下，应充分利用其可并行性并优化各类数据的分布，向用户提供一个完全透明的数据平台，设置统一的访问接口，以达到查询的并行性；对于不同用户的访问权限给予不同的设置，防止对数据非法改动，从而保证数据的准确性和系统的安全性。

（4）数据传输：系统间的访问与信息共享都是通过网络来实现的，数据访问使用浏览器和服务器的接口机制。生产作业计划系统要能够与现有的环境进行信息交换，并作为其中的一部分，因此应提供与标准系统通讯的通用接口，利用ADO完成数据访问。ADO通过OLE DB作为中间件进行访问。利用OLE DB作为中间件的ADO可以访问不兼容的数据源，其中包括 SQL Server、Oracle、Excel、Access、Outlook等。

（5）数据维护：由于数据库采用分布式，因此对于数据更新的处理容易引起数据的不一致性，而采用本地数据更新的操作方法，虽然需要对数据的完整性和一致性进行检测，但应用起来比较简单可靠。

2 系统的体系结构设计

生产计划与控制系统的体系结构各组成部分之间的相互关系包括硬件、软件、算法和语言。常用的系统体系结构有两种：C／S结构（Client／Server模式）和B／S结构（Browser／Web）。C／S结构将事务处理逻辑和显示逻辑放在客户端，数据库和数据处理逻辑放在服务器端。而B／S结构是基于Web技术的新型模式，该模式将服务器分解为一个Web服务器和一个数据服务器，从而构成三层结构体系。用户通过浏览器软件与Web服务器进行交互，通过Web服务器将用户的请求转换成数据查询语言，最后通过与第三层数据库进行交互，把交互的结果转换成HTML代码，在浏览器上显示。两种模式各有优点，C／S结构具有较强的交互性和系统安全性，网络通信量较低，完成任务的速度较快，不存在较复杂的分布式应用，容易开发。而B／S结构系统反应速度快，适应性强，只要客户端安装了浏览器和网络协议即可，对于软件和硬件也没有什么限制，系统维护也比较容易。

通过上面两种结构模式的比较分析，决定采用三层B／S结构模式。因为车间生产作业计划系统面向的用户较广，安全性和交互性要求不太高，功能变动频繁，适合采用该结构模式。

3 数据库与软件工具的选择

3．1 后台数据库的选择

MySQL数据库是一个小型的数据库服务器软件，它应用于Linux环境下。其主要优点是：简单易用，数据库管理人员容易上手，容易控制。本文选用SQL Server 7．0数据库系统，SQL Server 7．0的功能和规模都比较适中，既能够满足功能要求，建立和维护数据库的费用也相对较低。

3．2 软件工具的选择

软件工具的选择关系到生产计划与控制系统前台界面设计的好坏。本文选用PowerBuilde。PB（Power－Builder）支持多种数据库管理系统以及多种数据源和数据窗口技术，具有编程语言功能强大、支持多种对象、内置数据管理系统、面向对象等特点。

4 制造过程控制与网络、数据库的集成

4．1 Web与数据库的集成

常用的Web与数据库集成的技术有IDC技术、CGI技术、Java技术、ASP技术和PHP技术。

4．2 制造过程控制与Web数据库的集成

Web数据库的可视化功能可以使用户使用数据库更加直观简便，数据的交互性可以使生产过程控制与数据库有效地结合起来。制造过程控制与Web数据库的集成主要考虑以下几个方面：

（1）交互性和人机接口：制造过程控制与Web数据库的集成应考虑良好的交互性和友好的人机接口。在生产计划与控制系统中，编制生产计划，调度运算，添加、删除、更新数据，处理反馈的信息，实时调整生产计划等都需要设计良好的人机接口，从而发挥人的最终决策职能。

（2）用户界面：任何一个系统的开发，都要考虑给系统用户提供友好的交互界面，对于制造过程控制系统来讲，用户要在前台界面完成各种操作，如查询各种生产数据、监控生产计划、分析反馈信息、实时调整生产计划等；同时，作为一个开放的系统，就要求不同用户在不同的使用情况下都能够根据自身需要完成各种操作，如企业领导需要对整个系统的操作进行查看，计划编制员要实时了解计划的执行情况，并且根据反馈的信息进行计划的实时调整等，因此友好的用户界面设计显得极其重要。这就要求在系统设计过程中，应充分了解各类用户的需求，根据用户需求来设计用户要看到的界面，避免用户在访问系统时出现多次链接后的“迷路”，同时应避免一些危险操作，并及时给予警示和提醒。

（3）数据输入校验：企业在生产过程中会出现很多的数据，如生产计划的执行情况、实时的反馈信息等，用户需要将这些数据输入到计算机系统中，因此需要系统能够在明显的地方给予友好的提示，包括数据格式要求、输入方法以及合适的样列。

5 系统维护

系统开发完毕之后，在使用当中会出现一些问题，因此需要做好后期的系统维护，包括系统初始化、数据恢复、数据备份、用户权限设定等。若操作不当，就会造成系统数据丢失或破坏，甚至整个系统的崩溃。

6 系统应用

从企业应用的角度来讲，本文所介绍的动态生产作业计划系统是适用于机械加工及制造型企业生产作业计划编制和动态调整的比较好的工具，其中包括了动态生产作业计划的制定和执行过程中的调整、设备的负荷平衡、工时定额的动态调整等方面的功能。利用这些工具，一方面，能够减少车间调度的任务量，提高生产作业计划的执行力度和准确率；另一方面，为机械加工车间生产作业计划制定者提供了相对较准确的工时定额依据以及工时定额调整依据。

［1］ 孙绍文．中小型单件制造企业CAPP系统中工时定额编制子系统的开发［D］．武汉：华中农业大学，2010：25－32．

［2］ 邢科家．基于遗传算法和多Agent协同的调度指挥系统研究［D］．北京：铁道科学研究院，2011：61－66．

［3］ 王军强，孙树栋，司书宾，等．组件化和集成化车间生产管理系统的研究与实现［J］．计算机集成制造系统，2011，12（2）：231－239．