面向纺织厂的生产管理与统计分析系统设计

邵景峰，李永刚，任克俭，党金房，李 敏，秦兰双(.西安工程大学 教务处，西安 70048；.嘉兴学院 数学与信息工程学院，浙江 嘉兴 400；.陕西风轮纺织股份有限公司，陕西 咸阳 7000)

面向纺织厂的生产管理与统计分析系统设计

邵景峰1，李永刚2，任克俭3，党金房3，李 敏3，秦兰双1
(1.西安工程大学 教务处，西安 710048；2.嘉兴学院 数学与信息工程学院，浙江 嘉兴 314001；3.陕西风轮纺织股份有限公司，陕西 咸阳 712000)

针对目前纺织厂生产管理与统计分析工作的低效性，现有DOS信息管理系统不能满足生产管理工作需要的现状，对业务管理流程进行了研究。借助企业内部局域网，构建了一种C/S模式的系统体系结构，开发了一种网络化的生产管理与统计分析系统。同时，对系统设计过程中遇到的技术难点进行了深入分析，并利用数据库技术、网络技术、通信技术提出了相应的解决方案，对系统的工作原理、数据库结构的设计、主要管理功能等进行了详细介绍。实际应用表明，在局域网环境下，该系统实现了生产管理与统计分析工作的网络化，提高了工作效率，加强了生产过程的管理，为企业内部的生产车间、业务管理部门提供了及时、准确、可靠的产量、质量、台账及疵布数据。

纺织厂；生产管理；统计分析；C/S模式

在国外，如瑞士、比利时、日本等国家，纺织厂的生产管理与统计分析工作已实现了信息化和网络化，而且开发了相应的业务管理系统[1-2]，在技术上已位居世界先进水平。但是在中国，大部分纺织厂的生产管理与统计分析工作仍处于传统的人工管理阶段，很少使用计算机管理系统，这种管理模式已不适应信息化发展的要求，很难对生产过程做出及时的管理和决策，报表数据的正确性和准确性也很难得到保证，更无法适应生产管理信息化的发展要求[3]。据调研得知，一些纺织厂在生产管理与统计工作方面虽采用信息管理系统，但大部分处于DOS系统环境下，大量数据主要靠手工输入，无法进行批量的导入导出操作，加重了数据库管理员的系统操作负担，不利于系统的升级和业务扩展，而且还需要记住很多操作命名符；还有少部分系统是基于Windows平台的，虽然提高了工作效率，方便了用户操作，但都是单机系统，并没有提供数据接口，不能实现联网功能和信息共享，无法达到人们对信息的准确、高效与实时的要求，造成信息传递堵塞、流转失真且速度慢等弊端，从而难以满足纺织厂信息化的实现和发展[4]。为了提高纺织厂的工作效率，减少繁重的手工操作，从根本上推动纺织厂信息化的发展，方便厂级领导的生产管理和决策分析，本研究利用现代化的计算机技术和网络技术，构建了一个既能实现纺织厂的生产管理与统计分析工作的网络化，又能较通用的生产管理系统。

1 系统目标

面向纺织厂的生产管理与统计分析系统，是针对目前纺织厂生产管理工作的复杂性和现有管理体制的局限性，厂级生产统计工作的低效性和决策分析工作的不确定性而提出的，主要目的是为纺织厂设计和开发一个柔性、动态、高效的客户/服务器模式的生产管理与统计分析系统，以解决生产管理工作效率低下、费人费时的现状，从根本上改变传统的人工管理方式，实现生产管理方式的信息化和网络化，以提高工作效率，降低劳动力成本，保证企业产量、质量、疵点、品种、设备利用率等数据的正确性和准确性，为厂级生产管理者提供准确、及时、可靠的生产管理和统计分析所需的数据依据，及时反映各个车间的生产执行过程并做出调整，从而达到促生产、抓效益的目的。

2 业务流程分析

根据纺织厂生产管理和统计工作的实际需求，将整个生产管理工作的工艺流程划分为企业、车间级的生产管理和企业级的统计分析两部分，其中企业、车间级的生产管理功能为：首先从各个生产车间和部门的信息管理系统、监控系统及企业ERP系统中获取当日当班的生产数据，形成生产管理业务工作所需的各类基础数据，然后通过本系统所构建的信息管理平台，根据需要对系统数据库中的数据进行统计、分析，形成数据决策结果，经厂级领导审核后，将其反馈到相应的生产车间和管理部门。这样，本系统不但要为厂级生产管理者提供车间的下机产量、质量、台账、品种及各个车间的疵点数据，对生产过程做出合理有效的评估，使其形成客观、科学、正确的生产管理数据依据，又要将各个生产车间的数据进行综合统计、分析、实时更新，为车间主任、班长提供准确、实时的品种产量、质量、疵点、台账、设备利用率等数据，使其对生产执行过程中出现的异常情况做出及时决策，以提高设备利用率，加强生产过程的管理和实时调度。同时，通过企业内部局域网，其他生产车间和部门的系统管理员可实现生产管理指标、系统运行参数、报表格式及生产管理所需数据的录入、查询、统计、分析及打印功能。业务流程如图1所示。

图1 业务管理流程Fig.1 Flowchart of Business Management

3 系统结构设计

生产管理与统计分析系统的主要目的是在企业局域网内实现生产数据的共用共享，为整个纺织厂的产量、质量、纱织疵、台账、品种、设备利用率等数据的管理提供基础服务，故在系统体系结构的设计方面，处于上层企业级ERP系统和底层各车间、部门的生产监控系统、信息管理系统的中间层，起着承上启下的作用[5]，其数据来源于各个车间和部门的数据库管理系统、监控系统以及企业的ERP系统。整个系统的体系结构如图2所示。

图2 系统的体系结构Fig.2 Network Architecture of the System

4 技术难点

4.1 统计分析

统计分析功能的主要目的是为企业的生产管理者提供生产管理与统计分析所需的数据依据，通过一定的车间考核指标，对影响各个生产车间生产管理数据正确性的主要因素进行分析，对一些隐性因素进行深入挖掘，从中找出影响整个生产过程的主要原因。因此，此功能的开发，需对业务管理流程进行深入分析，对各项系统任务需求进行细化，充分考虑影响整个生产过程的各种可能性，除去一些人为主观因素所造成的管理偏差，使其形成一定的任务数据流，由量化的数据结合量化的生产管理指标形成生产管理和决策分析所需的数据结果，从中挖掘影响生产数据正确性的主要因素，并得出数据关联程度，供厂级生产管理者在生产决策时参考，这是一个难点。

4.2 数据的正确性、完整性和一致性

本软件中涉及到的数据项要根据行业规则交叉引用、交叉运算形成最终的汇总结果，其间关联比较复杂，常常是牵一发而动全局，但是又很难找出合适的优化策略。如果将其各自独立出来，形成各自功能独立的子功能，这样就会加大系统软件开发的难度。因此，无论是在数据库设计过程中，还是在应用程序的编写过程中，都应时刻注意数据项更新的正确性、完整性和一致性。这也是本系统设计过程中的一个难点。

5 总体设计

通过纺织厂生产管理与统计分析工作流程的分析，其业务数据均以品种信息为主轴，贯穿于每个工序和任务中，以及各个生产车间的每道工序中，并在地域上具有一定的分布性。因此，要构建既通用又具有特殊性的系统结构模型，实现系统数据的统一化和集中式管理，以解决系统设计过程中的技术难点，则必须对生产管理工作流程进行规范化处理和优化，使系统中的所有数据以品种信息为中心，实现品种工艺数据、生产数据、业务管理数据等相互间的有机整合，并采用功能和数据复制型冗余策略，达到系统数据的集中式管理。

5.1 数据库逻辑结构设计

由于本系统涉及的系统用户来源于整个纺织厂，对具有业务需求的所有用户提供基础数据，故系统用户众多、数据访问量大，访问频率过高，尤其是在每个生产车间交接班后的一段时间，容易引起网络瓶颈，更容易导致因人为的误操作破坏数据库中数据的安全性。因此，在系统设计过程中，采用SQL Server 2005作为数据库管理系统[6]。

由于SQL Server 2005实现了用户和架构(Schema)的分离，统一使用GRANT语句管理主体对安全对象的权限，简化了系统数据库的管理。SQL Server 2005一方面支持证书(Certificate)，能有效地防止敏感数据的泄漏和篡改；另一方面，支持非对称密钥和对称密钥，其中，对称密钥支持RC4，RC2和AES算法，而非对称密钥使用RSA算法。SQL Server 2005每一层都使用证书、非对称密钥和对称密钥的组合对它下面的一层进行加密，提高了密钥安全性[7]。当多个用户对系统数据库进行并行操作时，SQL Server 2005默认加锁方式，将锁定第一个系统用户对数据库中的数据进行操作，并给予修改当前记录的权限，而其他用户处于等待状态，并按访问线程的优先级别进行排队等待，只有当前用户更新完数据后，SQL Server 2005开始解锁，才允许队列中的其他用户对此记录进行修改。如果多个用户没有对同一个数据表中的同一条数据进行操作，则不存在数据库锁定问题。

系统数据库中主要数据表之间的逻辑结构关系如图3所示。

图3 数据表之间的逻辑结构关系Fig.3 The Logical Structural Relationship of Data Tables

整个系统的数据能够按着ID顺序检索到相应的下一子ID的内容，而不必检索其他不需要的内容，使系统能够有条不紊地运行，既减轻了服务器的负担，又提高了数据库的性能。主要的系统数据表的具体内容为：

产量信息(TempYield)：YieldID、品种编码、品种名称、匹长、实际产量、计划产量、车速、所属车间、分车间、效率、标志、日期、班次、备注等；

品种信息(Zlbreedxh)：AssortmentID、品种编码、品种英制名称、品种公制名称、纬密、匹长、计划单产、计划效率、计划车速、有效标志、理论单产、理论效率等；

疵点信息(Zlflaw)：DefectID、品种编码、品种名称、疵点编码、疵点通用编码、疵点名称、匹长、所属车间、疵点米数、疵点匹数、疵点分类、录入时间、录入班次等。

用户信息(Employee)：UserID，用户编码、用户名称、用户密码、角色、用户权限、所属车间、工种、职称、职务、工资系数、工作时间、工龄等。

车间信息(GroupChw)：WorkgroupID，车间编码、车间名称、车间名称简称、车间属性、分车间个数、分车间编码、车间负责人等。

机台信息(Machine)：MachineBH，机台编码、机台名称，机台类型、机台属性、所属车间、组、岗位、生产品种、品种名称等。

5.2 数据接口设计

要实现生产数据信息的共享，合理的数据库接口是一个重要环节，通过接口来实现系统之间的数据调用和交换。

为了满足数据交换的需要和很好地保证系统的可扩展性，在生产管理与统计分析系统中设计了一个标准化的数据接口。通过数据接口，各个生产车间和部门的信息管理系统、监控系统可以方便地与本系统实现生产数据共享，随时了解车间内部的或各个生产车间的生产信息，设备的实时运转状况和机台数据、轮班产量、停机状况、设备利用率及机台的历史数据等相关信息，清楚地掌握每个车间的生产情况，同时，生产管理与统计分析系统通过数据接口，也可以方便地把每个车间的品种信息、产量数据信息、质量数据信息、设备利用率数据、纱织疵数据信息等转入历史数据信息表中，进行永久性存储。更重要的是，根据纺织厂生产信息化建设的需求，需从企业ERP系统中每月检索车间的生产计划数据，触发调用接口程序(DLL)[8]。通过接口程序传送数据，将其分配到相应的计算机管理系统中，触发相应的操作，形成日计划，使生产管理与统计分析系统和ERP系统之间形成一个良好的互动模式。

在系统的实现过程中，采用了MFC ODBC数据库访问技术，因为MFC ODBC数据库访问技术是比较传统的数据库访问技术，为访问数据库提供了统一的接口，提供了2个类CDatabase和CRecordset来进行技术支持。其中，CDatabase对象描述了到一个数据源的连接，通过它就可以对数据源进行操作；CRecordset对象描述了从数据源中所选择记录的集合个数据源。在应用程序中，由于每个记录集的字段不同，因此不应该直接使用CRecordset类，可以从CRecordset类中产生一个导出类，以对应具体的记录集，此时派生记录集类中就添加了相应字段的成员变量，并通过记录字段交换(RFX)完成与结果记录集的数据交换，将结果记录集中的数据赋值给CRecordset派生类的成员变量。

5.3 存储过程的使用

存储过程(Stored Procedure)是一组为了完成特定功能的SQL语句集，经编译后存储在数据库中，是数据库中的一个重要对象[9]。由于生产管理与统计分析系统功能的实现需要从系统数据中查询和统计大量的数据，而且很多操作都是针对同一个数据表的同一功能的同一操作，容易造成系统资源的浪费，故在实现过程中采用存储过程，大大提高了系统性能和用户响应时间。现以统计产量数据为例，其存储过程的定义过程如下：

create procedure StaticticsData

@machineBH varchar(10) //机台编号as

begin

--在更改产品表中检索品种序号

declare @breedXH varchar(20) //品种编码

select @breedXH=breedXH

from ChangeProduct

where machineBH=@machineBH and effect=1

--在产品工艺参数表中检索纬密

declare @wm float // 纬密

select @wm=wm

from Parameter

where @breedXH=breedXH

--在当班数据表中检索产量、质量数据

declare @data1 int

select @data1=data1

from CurrentData

where @machineBH=machineBH

--利用纬密计算产量

declare @Yield float, //下机产量

set @Yield=@data1/(@wm/10.0)

--修改当班数据表中记录

update CurrentData

set Yield=@Yield,

breedXH=@breedXH,wm=@wm

where @machineBH=machineBH

end

GO

这样，使用存储过程的优点在于：①存储过程的能力大大增强了SQL语言的功能和灵活性；②通过存储过程可以使没有权限的用户在控制之下间接地存取数据库，从而保证数据的安全，通过存储过程也可以使相关的动作在一起发生，从而维护数据库的完整性；③可以降低网络的通信量；④使体现企业规则的运算程序放入数据库服务器中，以便集中控制，当企业规则发生变化时在服务器中改变存储过程即可，无需修改任何应用程序。

5.4 多机通信

要保证整个生产执行过程的正确运行，实现生产数据的共用共享和网络化管理，必须使主服务器与各客户端之间实现合理有效的数据通信，故需采用.NET分层架构，将系统分解成UI(User Interface)、数据存储、通讯、实体定义及业务逻辑等层次，使数据在高端软件定义中以对象和消息机制来传递，其中数据存储包含数据库的连接及操作通信，业务逻辑包含数据处理及协议分解等，通信层包含了与各客户端计算机的网络通信功能[10]，这样，既能够保证数据传输的完整性，又能较充分地利用系统资源，加快数据的存取速度，有效地提高系统的稳定性。

图4 系统功能模块Fig.4 Function Modules of the System

6 主要管理功能

生产管理与统计分析系统的主要功能主要包括生产数据的管理和管理信息的统计与分析两部分。其中生产数据的管理主要包括：系统运行参数的维护，系统用户的维护，品种数据信息的维护，布下机产量、产品产量、布入库产量、系统参数、台账、设备利用率、生产管理指标等数据信息的录入、导入、导出与维护，疵布数据信息的录入、导入、导出与维护，质量数据信息的维护，各类报表格式的维护，以及一些人机界面操作等；管理信息的统计与分析功能主要包括：生产管理指标的建立与维护，不合理数据的百分比设置，统计分析结果的显示形式标准设置，以及各类统计结果的导出与打印等。

在进行应用软件设计时，结合系统功能需求，采用模块化程序设计方法，把整个系统功能按照生产数据管理和管理信息的统计与分析2个主要功能进行细化，使其形成系统管理、参数设置、产量管理、质量管理、疵点管理、统计分析与综合报表等七大功能模块，其模块间的关系如图4所示。

7 应用分析

生产管理与统计分析系统以纺织厂企业局域网为基础，利用SQL Server 2005为数据库管理系统，实现了C/S模式的系统结构，在纺织厂正式投入试运行以来，实际应用证明，系统运行稳定、生产数据统计准确，数据结果能够比较真实、直观、清晰地为生产管理者提供管理所需的数据依据，很大程度上减少了手工操作，实现了生产管理的科学化管理，主要功能满足了纺织厂生产管理与统计分析工作的实际需要。系统的优点主要表现为：

1)权限管理的角色扩展。根据RBAC96模型理论[11]，采取了一种基于扩展角色的权限管理模型，将每个用户根据所属部门或车间进行归类，使每个部门(车间)在系统中所担当的角色不同，并按照系统的业务需求和管理功能，将角色分为厂级和车间级2个级别，其中厂级包括厂级生产管理者、系统管理员、车间、部门，车间级包括部门(车间)、部门(车间)负责人、轮班、普通人员。通过角色的细化可定义出各种不同的角色，使每个角色之间具有不同级别的系统访问权限，并根据用户在系统中所承担的责任不同，再将其分配到不同的角色中，使用户和系统功能权限通过角色相关联，形成2种方式，即权限与角色相关联，角色与用户关联，从而实现了用户与访问权限的灵活对应关系。

2)系统结构的实用性。结合生产管理工作的业务流程，采取客户/服务器模式的体系结构，其数据流程清晰，业务规范明了，具有高度集成、参数关联性、安全自由的功能要求，建立了统一管理的信息平台。

3)融入现代企业的先进管理思想，可实现生产管理工作的网络化，完成无纸化办公，解决产量和质量数据的管理及生产计划、统计等人工抄表、手工制表统计的低效状态，保证生产统计数据的正确性和实时性，也可实现生产数据在局域网内的共用，给管理人员和管理决策者提供了指导性的、可靠的数据依据；对企业管理层而言，通过相关数据的统计、分析，便于及时了解、分析企业的生产运营情况，实现对整个企业的有效管理，以此更好地协调和组织生产。

8 结 语

自生产管理与统计分析系统在陕西某纺织有限公司成功投入使用以来，主要管理功能满足了整个纺织厂产量、质量、台账、品种信息、设备利用率及纱织疵等数据的管理和统计分析需要，大大提高了企业的工作效率，降低了劳动力成本，提高了设备利用率，增加了企业利润；同时，该系统成功使用以后，为构建生产管理数据共用共享的信息平台提供了技术保障，并促进了生产管理与统计分析工作的网络化。

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Design of Production Management and Statistics Analysis System Oriented to the Textile Factory

SHAO Jing-feng1, LI Yong-gang2, REN Ke-jian3, DANG Jin-fang3, LI Min3, QIN Lan-shuang1
(1. Xi'an Polytechnic University, Xi'an 710048, China; 2. School of Mathematics and Information Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314001, China; 3. Shanxi Wind Wheel Textile Co., Ltd., Xianyang 712000, China)

In view of the inefficiency of the production management and statistical analysis work of the textile factory, and the present status existed information management system can't meet the requirements of the production management, business management processes have been studied. Using LAN (local area network) theory, system architecture based on Client/Server mode is constructed, and a network-based production management and statistical analysis system is developed. Then, technical difficulties encountered during the system design process are analyzed deeply, the corresponding solutions are proposed by using database technology, network technology, communication technology, etc. Meanwhile, the system work principle, database structure design, the main management functions are described in detail. Practical application show that, under the LAN environment, the system achieves the networking of production management and statistical analysis, improves work efficiency, strengthens the management of the production process, and provides a timely, accurate and reliable yield, quality, as well as the fabric defect datum for workshops and business management departments.

Textile factory; Production management; Statistics analysis; C/S mode

TS108.8；TP311.13

A

1001-7003(2010)07-0012-06

2010-01-05

西安工程大学校管科研项目(09XG15)

邵景峰(1980－ )，男，工程师，主要从事纺织企业生产信息系统的分析与设计，算法设计和智能计算。