基于C/S 与B/S 的机务段生产管理系统研究

2015-05-27刘传波周廷美莫易敏

武汉理工大学学报（信息与管理工程版） 2015年1期

刘传波，廖军，周廷美，莫易敏

(武汉理工大学机电工程学院，湖北武汉430070)

随着现代铁路的发展，机车的行车安全已成为机务段所有任务的重中之重。在机车整备、检修和运用的各个阶段，如果出现信息交流不畅或者错误的信息，将对行车安全构成极大威胁。为了进一步确保和提高机车在途中的行车安全，需要机务段在机车整个出入库阶段和运用阶段都能做到信息共享，各部门协同运作，整个生产过程透明可控。

为了使机务段生产效率和管理水平进一步提高，机车行车更加安全，建立了基于C/S(Client/Server)与B/S(Browser/Server)混合模式的机务段生产管理系统。通过分析机务段工作流程和工作性质，结合C/S 模式和B/S 模式的优点，确定两种模式的使用区域。该系统的建立使信息交换更加方便快捷和准确无误，降低了管理者的工作强度，提高了生产质量和生产效率，同时为决策层提供了有力的决策支持。

1 C/S 与B/S 模式

1.1 C/S 与B/S 模式的基本结构

传统C/S 模式是一种客户机/服务器的两层结构模式［1］，将表示层和业务逻辑层驻留在客户机端，把数据处理和数据存储放在服务器端。如果将客户机端的业务逻辑层剥离出来，就能形成一种三层的C/S 结构。

B/S 模式是随着Internet 技术的发展而兴起的一种网络结构模式，其以Web 技术为基本支撑，将传统C/S 模式中的服务器分解为Web 服务器和数据库服务器，从而构成了一个包括客户端、Web 服务器和数据库服务器的3 层结构体系［2］。其结构模型如图1 所示。

图1 B/S 结构模型

1.2 C/S 与B/S 模式比较

C/S 模式面向的客户群比较固定，对数据的存取速度快，适用于大量数据的交互，且其安全性策略强［3］。但C/S 模式在升级维护方面需要付出很大的代价，每一次的系统升级都需要所有的客户机重新安装，且需针对不同的操作系统开发出不同的软件版本，对系统的兼容性较差。

B/S 模式面向的群体分散度高，只需通过Web 服务器调用不同处理程序响应请求即可。由于所有的客户端只是浏览器，不需要做任何维护［4］，每次对程序的更新升级只需要重新在服务器上发布，且其操作界面基本风格也与一般上网方式一样，不需要对使用者进行过多的培训，操作简单方便。

将C/S 与B/S 模式结合起来运用到系统中，能避开其各自的缺点，充分发挥其优点。这种混合模式既能保证数据传送的高效和安全，又能充分利用硬件资源，减少系统维护成本，同时还可满足生产现场的实际需要，也可满足各级管理部门依据生产信息制定决策和发布消息的需要。

2 系统分析

2.1 系统工作流程

机务段生产管理系统是一个集机车的运用、整备和检修为一体的管理系统，其主要包括机车运用管理系统、机车整备生产管理系统和机车检修生产管理系统。根据机车检修计划和机车分类管理信息来判断机车入段后是进入整备场还是检修库，进入整备场的机车在完成所有整备过程后会发放出场合格证，之后机车就能投入到下一次的运用中。若机车进入检修库，则需要进行所有的检修流程，直到检修完成，机车交验并出检修库。机务段生产管理系统的整个工作流程如图2 所示。

图2 机务段生产管理系统工作流程图

2.2 模式使用区域分析

机车运用管理系统是整个系统的核心部分，控制着整个机务段的生产秩序。运用管理系统掌握着机车的状态信息，其数据处理量大，信息交互频繁，使用范围单一，应用客户固定。综合这些因素，将运用管理系统中管理机车状态信息和动态信息模块的使用模式确定为C/S 模式。在机车整备和机车检修管理系统中，一些基本数据采集点较多且地域分布较广的模块采用B/S 模式，基本数据采集量大、采集点单一、集中的模块采用C/S 模式。将这两种模式结合，发挥其各自的优势，使系统运行更加安全、稳定和高效。

2.3 系统功能

生产管理系统可以为机务段管理决策层提供图形化的实时机车运用、整备和检修等信息，通过相应的分析模块，可生成一些直观的图形报表。此外，业务决策系统还可以为领导的各项决策及时下发和即时传送提供技术支持，保证相关部门在第一时间接收。

生产管理系统通过信息共享平台，可以与机车运用管理系统、机车整备生产管理系统机车检修生产管理系统的信息实现共享和互换。机车运用管理系统、机车整备生产管理系统和机车检修生产管理系统分别将机车运行状态、机车计划、机车整备信息、机车整备情况、机车检修信息和机车检修情况等发送至信息共享平台［5］。获取生产管理系统信息共享平台中的相应数据并进行处理，将处理结果提供给决策层，方便其实时了解机车状态。同时，通过生产管理系统，管理决策层的各项决策也可以经信息共享平台发送至相关部门。各系统之间的关系如图3 所示。

图3 各系统之间的关系

3 系统设计与实现

3.1 系统设计

机务段生产管理系统采用三层C/S 与B/S结构［6］，把生产信息平台按功能划分为表示层、功能层和数据层，分别放置在客户端、应用服务器端和数据服务器端。三层结构将业务逻辑单独剥离出来，置于应用服务器上，使整个系统的逻辑结构更加清晰［7］。同时，通过业务层将表示层和数据层相隔离，避免了用户与数据库的直接作用，有效地提高了系统数据信息的安全性。在功能层，又将系统分为3 个层次，即决策层、职能部门和生产作业部门，如图4 所示。决策层根据职能部门和生产作业部门反馈的信息，向职能部门和生产作业部门做出相应的指令。职能部门接到决策层管理者的指令后，向生产作业部门下达技术文件等作业标准，并把生产作业部门反馈的信息整理后反馈给决策层，为其下个决策提供事实依据。

生产管理系统的3 个主要子系统的组成模块如下：

(1)机车运用管理系统。机车运用管理系统主要由机车运用安全系统、机车行车安全信息系统和远程诊断与监控系统3 个子系统构成，如图5 所示。这3 个子系统共同工作，可及时准确掌握在途运行机车和非在途运行机车的主要机车信息，为机务段对机车运用、整备、检修等作业进行合理安排提供支持，便于提高机车使用寿命，降低机车故障率，保证机车处于最佳状态。由于这3个子系统中的大部分功能已经在现有机务段相关系统中使用，因此只需将大部分功能接入到新开发的生产管理系统中，使其在网页模式下显示即可。在新开发的机车运用管理系统中，主要开发了机车分类管理模块，提供机车状态信息和机车动态信息。该模块的应用部门单一，地点固定，且要求数据安全性高，故采用C/S 模式。但对其机车状态信息和机车动态信息的显示查询功能采用B/S 模式开发，可供全段人员查询。

图4 系统功能层架构

图5 机车运用管理系统功能结构

(2)机车整备生产管理系统。机车整备生产管理系统主要由机车整备调度管理系统、机车活件提报系统、轮对及受电弓检测系统和日常整备分析系统4 个子系统构成，如图6 所示。这4 个子系统相互支持、相互依赖，对机车日常整备作业实行流程化控制，为机车整备作业提供强有力的信息支持。由于机务段现有5 个不同的整备场，因此机车整备调度管理系统需要在不同整备场使用，且各整备场之间相距很远，不方便客户端软件的安装，应使用B/S 模式开发。对机车活件提报系统、轮对及受电弓检测系统的录入采用C/S 模式开发，对其查询功能采用B/S 模式开发。日常整备分析系统主要负责对收集的各种整备信息进行分析，将分析结果以图表的形式呈现出来，对其功能开发采用B/S 模式。

(3)机车检修生产管理系统。机车检修生产管理系统的主要功能是实现对检测过程的规范化管理，同时实现检修信息与其他相关部门的共享，其主要包括机车检修计划管理系统、机车检修调度管理系统、检修生产组织管理系统、机车探伤管理系统、油水化验管理系统、顶轮检测管理系统、机统-28 管理系统和“合”字验收管理系统，如图7 所示。机车检修计划管理系统和机车检修调度管理系统采用B/S 模式开发，以方便各检修作业库实时了解机车检修动态，安排各自的检修作业。对检修生产组织管理系统中5 个分系统的录入全部采用C/S 模式开发，对其查询功能全部采用B/S 模式。这样能有效管理数据采集源，实现数据的安全性，同时也能为上层领导决策提供方便。

图6 机车整备生产管理系统功能结构

图7 机车检修生产管理系统功能结构

3.2 系统实现

(1)系统实现关键技术。所述的混合式系统在使用过程中数据操作频繁，且数据交换量大，这对整个系统的运行速度提出了挑战。在数据处理过程中，采用ADO 作为应用服务器访问到数据库服务器的“桥”，能较好地解决上述问题，提高系统运行效率。

ADO 能提供对不同数据库的连接，不仅能连接到ODBC 兼容的数据库，也能连接到OLE DB兼容的数据源。尤其在B/S 模式下，ADO 能使信息在Internet 上传输时减少数据量的传送，提高数据库的访问效率［8］。基于ADO 的生成数据库连接语句程序和自定义SQL 命令执行语句示例如下。

生成数据库连接语句程序：

将上述程序写在类中，可方便整个解决方案的调用，减少代码的重写。根据自定义的SQL 命令执行语句，可实现数据的查询、添加、删除和修改等功能。

(2)系统实现过程。根据机务段生产管理系统采用的C/S 与B/S 混合模式构架，将系统结构分为客户端、应用服务器和数据服务器3 层结构模式。实现该系统的过程如图8 所示。

图8 基于混合模式实现的生产管理系统

在C/S 模式下，客户端将用户输入数据提交到中间层服务器，中间层服务器接收到输入数据并寻找到相应的应用程序进行处理，通过ADO 连接数据库服务器，数据库收到请求后执行相应的SQL 语句，将处理结果返回到中间层服务器，中间层服务器再经Internet 把结果传回客户端显示。

在B/S 模式下，用户端的浏览器可以将HTML 代码转化为具有一定交互功能的网页，允许在网页上输入信息，提交后台程序处理［9］。浏览器以超文本形式向Web 服务器提出访问请求，通过URL 访问Web 服务器，Web 服务器在注册库中寻找到相应的服务，调用这些服务来响应相应的请求［10］。如果Web 服务器还需要访问数据库服务器，则Web 服务器通过ADO 连接数据库服务器，数据库执行相应的SQL 语句并返回结果给Web 服务器，Web 服务器生成一串动态的HTML代码，返回给用户端浏览器显示。

在混合模式的生产系统中，机车首先根据机车状态和机车检修计划，通过C/S 模式下的客户端录入机车的基本信息，然后决定机车进入整备场还是检修库，在整备场和检修库中对大部分数据的采集采用C/S 模式录入，只对一些需要调度生产的模块采用B/S 模式录入，待机车整备或检修完成后，机车即可转入运用状态。对所有基本信息的查询都采用B/S 的模式，方便全段各级部门紧密配合，提高工作效率。