李 勇 赵彦杰 齐晓冰 吕 琼 朱荣全

（河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南 郑州 450016）

0 引言

为了使信息化技术能更好地推动传统产业的发展，根据我国关于深入开展智能制造中的要求，构建深度应用、上下联动、纵横协管、数据互通的协同应用系统，跨地区、跨部门、跨层级的数据互通共享将成为今后信息化建设的规范标准［1］。统一接入业务管理系统，从而形成物理分散、逻辑集中、数据互通、资源共享的信息管理系统，是当前信息化建设的政策要求、发展方向和应用趋势［2-5］。

当前，工业锅炉产品质量追溯中存在数据不能互联互通、数据处理重复滞后、工作效率低等问题。同时，也存在监检人员的劳动强度大、信息化建设应用滞后等现象，不利于提高特种设备安全与节能工作水平以及全面提升产品和服务质量，也不利于提升中国生产的装备质量，更不利于推动“三个转变”和实施“一带一路”等国家战略。

因此，为了加快推动工业锅炉制造过程中的信息整合和共享，构建深度应用、上下联动、纵横协管的信息化管理系统，是当前工业锅炉产品追溯的当务之急［6-8］。

1 目标及内容

1.1 目标

近年来，突发的锅炉安全事故对社会健康发展造成严重的威胁，同时还对人民群众的生命财产安全造成极大威胁，损害政府部门的公信力。导致锅炉事故发生的因素有多种，其中最主要的因素是锅炉产品制造质量问题。制造过程中的任何一个环节出现问题，都有可能导致锅炉产品出现缺陷，最终造成事故的发生。因此，为了避免锅炉设备安全事故的发生，提高锅炉产品制造工艺、优化制造流程，建立可追溯的工业锅炉制造过程溯源系统就显得越来越重要。

目前，锅炉制造采用的制造工艺普遍比较落后，制造过程中仍采用纸质登记管理的方式，不但手续烦琐，还易受到制约因素的限制，导致对设备制造过程的监控存在盲区，无法及时有效地查看锅炉制造的状态，同时企业管理人员也无法及时查看相关信息，不利于提升锅炉产品的质量。此外，锅炉产品制造过程存在信息追溯化程度不均衡、总体水平较低，容易形成“信息孤岛”，这就导致相关监管部门、制造厂商和用户之间存在信息追溯不兼容、无流转、难共享等问题，缺乏有效的信息化监管手段，难以实现对锅炉从微观个体状态的稽查到宏观整体情况掌控的管理。

因此，将互联网技术应用于锅炉产品制造过程中，可实现在锅炉产品部件制造过程中的产品追溯、产品质量控制。为我国锅炉产业的转型升级、智能制造、信息化管理创造良好的基础和条件，进一步形成独具特色的产业优势和区域品牌，增强产品的综合竞争力和品牌价值。

1.2 内容

在逻辑功能上，工业锅炉产品质量溯源系统自上而下分为业务层、数据层、接口层等，其系统功能架构图如图1所示。

图1 系统功能架构图

2 总体设计

2.1 系统整体设计思想

根据信息化管理系统的要求和一般规律，运用网络技术对工业锅炉全流程的信息化管理系统进行设计，从而实现锅炉制造过程的模块化和透明化。该系统的设计方案要满足以下两个要求。

2.1.1 技术领先。系统的技术先进性是系统高性能的保证和基础，同时可有效减少使用人员和系统维护人员的工作量，从而实现协同高效的目标。工业锅炉制造过程溯源系统是基于规范化、标准化的智慧管理模式，利用先进的互联网技术来构建具有多源多层次的系统框架，从而实现对锅炉制造生产成本的有效控制。

2.1.2 安全可靠。在系统架构方面，由于该系统具有独特性，因此对整个系统的安全性、数据保密性和内容可扩展性等提出较高的要求，可使用多层分布式结构。在多层分布式结构中，客户端和服务器之间可加入一层或多层应用服务程序，开发人员可将应用的业务逻辑放到中间层的服务器上，而不是客户端上，从而将应用的业务逻辑与用户界面隔离开来。中间层的出现使客户无法直接访问底层数据库，从而提高数据库的安全性。

2.2 系统设计原则

2.2.1 功能完备。工业锅炉制造过程溯源系统要功能齐全完备，保证其能覆盖锅炉制造的整个过程，同时还具备原材料的信息采集、制造过程的质量管理、检验信息的录入和查询、问题的处理及反馈、产品完工信息和销售信息的录入、售后处理等功能，从而满足用户的需求。

2.2.2 兼容性。系统中的各项数据要能前后关联、顺序可调，并根据用户的需求进行有机结合，且制造过程中的相关参数也可互相传输，并能随时调用显示。此外，且兼具数据的导入和导出功能，导出的数据能兼容主流办公系统和应用软件。

2.2.3 性能稳定。工业锅炉制造过程溯源系统要能安全、稳定、可靠地运行，且在最大访问量出现时能保证系统运行的稳定性，各项数据的录入和输出不受限制。另外，工业锅炉制造过程溯源系统应采用模块化结构设计，可根据需求来增加或减少部分模块，也可修改部分模块的功能，便于对系统进行改进和扩充，使系统处于不断完善的过程中，有利于系统的扩充和完善。同时，其还具有扩容性，以备系统升级改造的需求。

2.2.4 简单易用。工业锅炉制造过程溯源系统要面向不同的用户，所以要满足不同层次使用者的使用需求。在工业锅炉制造过程中，普遍存在工人文化水平偏低的现象。因此，系统必须具有友好的用户界面，便于用户操作，提高效率，从而扩大工业锅炉制造过程溯源系统的应用范围。

3 开发环境及服务器环境

3.1 开发语言

本研究采用Java/XML（包括JavaScript）作为软件开发语言，软件开发要符合J2EE5规范，可在TOMCAT8及以上版本、WEBLOGIC8.1及以上版本上运行，浏览器支持主流浏览器，支持通过JDBC、Java Bean等方式存取数据库。

3.2 开发框架

本研究采用SSM（spring SpringMVC MyBatis）框架，其是继SSH后比较主流的Java EE企业级框架，适用于搭建大型的应用系统。系统的开发框架见图2。

图2 开发框架图

3.3 高并发负载设计

系统的上线使用对系统的稳定性有较高的要求。由于该系统主要应用于大流量、高并发的场景中，建立底层系统架构作为系统平台的支撑，从而保证系统应用的平稳运行。

3.4 硬件防火墙

硬件防火墙是保障内部网络安全的一道重要屏障，其直接关系到整个内部网络的安全。由于系统涉及监督检验数据、科研数据及内部工作流程，为了减少恶意攻击，硬件防火墙是必不可少的。

4 系统的应用和特点

4.1 工业锅炉制造过程分级管理体系

4.1.1 单位管理。可实现对锅炉制造单位的基础信息管理，并为单位分配账号和操作权限，单位通过验证账户信息来登录系统，对单位的材料、产品等信息进行维护。

4.1.2 材料管理。可实现对锅炉制造单位材料的信息管理，单位可登录系统自行添加材料信息，并生成材料二维码，可将其打印在材料上，通过手机扫码来查看材料的基础信息及所属产品信息。

4.1.3 产品管理。可实现对锅炉制造单位产品的信息管理，增加产品时需要关联材料信息，并生成产品二维码，可将其打印在产品上，并可通过手机扫码来查看产品的基础信息及材料信息。

4.1.4 检验管理。可实现对锅炉制造的监督检验，根据锅炉制造监督检验记录表来设计表单，通过制造单位名称、检验时间区间等来查询数据，并以记录表格的形式导出。

4.1.5 基础信息管理。可对检验项目、工作见证、检验情况或结果、检验类别等进行管理，检验员在进行制造监督、检验记录信息填报时，通过下拉框的方式将数据直接录入，在减少录入工作量的同时，也降低了错误率。

4.1.6 系统管理。可实现对整个系统涉及的部门、用户、角色进行管理，对不同类型的用户设置不同的角色，并赋予用户不同的操作权限，支持设置用户的电子签名，从而实现用户处理业务的痕迹化。

4.1.7 移动终端。可实现锅炉制造监督检验记录的填报功能。首先选择单位信息和产品信息，然后根据锅炉制造监督检验记录来录入相关数据，从客户端获取检验项目、工作见证、检验情况或结果、检验类别等，监检员可使用电子签名，确认日期为当前日期，并可进行二次修改，客户端采集到的信息可实时传输到电脑端。

4.2 工业锅炉制造系统管理优势

4.2.1 实现对工业锅炉制造全过程控制。根据现有业务环境及过程需求，该系统可对制造过程进行优化，保留项目扩展接口，把握后期需求，实施分阶段、循序渐进的方案。

4.2.2 便捷实用。该系统在满足使用者对制造过程控制需求的同时，又尽可能使用简单、统一、符合使用者习惯的功能。该系统还具有大众化特点，满足不同阶段的用户需求，以及完善的系统承载能力。

4.2.3 全过程可追溯。该系统在应用过程中所记录的数据是有联系的，即每个过程的输出会成为下一个过程的输入。同时，这些过程不是离散的，而是具有因果关系的，即后一个过程必须在前一个过程完成后才能开始。在最终产品形成后，通过简单扫描二维码就能对整个制造过程进行追溯，有利于在工业锅炉的安装及使用过程中对产品质量管理。

5 结语

实现对锅炉制造单位基础信息管理，并为单位分配账号和操作权限，其通过账户信息登录系统，维护单位的材料、产品等信息，单位可登录系统自行添加材料信息，并生成材料二维码，可把二维码打印在材料上，通过手机扫码可查看材料的基础信息及所属产品信息，实现对锅炉制造单位产品的信息管理。同时，也可实现锅炉制造监督检验功能，根据锅炉制造监督检验记录表来设计表单，并根据制造单位名称、检验时间区间等来查询数据，并能将记录表格导出，对检验项目、工作见证、检验情况或结果、检验类别等进行管理，让检验员在填报制造监督检验记录信息时，通过直接下拉框的方式录入，减少录入工作量，并降低错误率。