分布式制造系統(tǒng)
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現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡技術(shù)的飛速發(fā)展，給機械制造業(yè)的各個領域帶來了巨大的變革，使生產(chǎn)效率有了很大的提高，但無論自動化程度達到何種先進的水平，目前仍然無法保證設備管理的“無故障”生產(chǎn)。設備的維修也是不可避免的。尤甚是隨著制造系統(tǒng)的高度自動化、智能化和設備功能的日趨復雜化，設備維修信息的管理是一項復雜而繁重的工作，只靠人工的管理是不可靠的，而且沒有系統(tǒng)的管理也很難實現(xiàn)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息。針對目前不少工廠設備維修信息管理狀況，設計了該維修信息管理系統(tǒng)，不僅可以保證故障信息的實時傳輸和故障的及時維修，把維修費用降低而且可以對繁雜的維修數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的管理，提取特征信息。該系統(tǒng)主要包括故障信息的實時監(jiān)控、故障信息的傳輸以及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫管理。
一 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系
該系統(tǒng)主要針對分布式制造系統(tǒng)中的維修問題，整個結(jié)構(gòu)體系是基于工廠或企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)的，采用 Client/Server 結(jié)構(gòu)模式，工廠的各個部門通過網(wǎng)絡緊密相連，保證故障信息傳輸?shù)膶崟r性和維修操作的快速性，把生產(chǎn)的損失降到最低。其中服務器分為應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器即三層體系結(jié)構(gòu)，三層體系結(jié)構(gòu)中，客戶（請求信息）、服務（處理請求）和數(shù)據(jù)（被操作）被物理地隔離。這樣的結(jié)構(gòu)體系比較靈活，有利于系統(tǒng)擴展，而且具有更好的移植性，可以跨不同類型的平臺工作。
服務器是整個系統(tǒng)的核心，主要功能是處理網(wǎng)絡命令、接受客戶端的連接請求、訪問數(shù)據(jù)庫服務器返回客戶端的查詢信息等。使用了多線程同步技術(shù)來確保為多個客戶端同時提供服務的準確性，并且提供了日志記錄功能。
客戶端主要有監(jiān)控終端、維修部門和生產(chǎn)計劃部門、采購部門、財會部門等，都可以從該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中獲取相關(guān)的信息，這樣使得設備的維修部門不再孤立于生產(chǎn)鏈之外，而是與其他部門相互通訊，使企業(yè)真正成為一個閉環(huán)管理系統(tǒng)。同時為了保證整個系統(tǒng)的安全性和可靠性，系統(tǒng)設置了客戶端的登陸權(quán)限，不同級別的用戶界面功能不同。監(jiān)控終端的功能是實時的監(jiān)控設備的故障狀況，并且傳送故障通知，接收故障回復信息，核實故障修復信息，維修記錄輸入數(shù)據(jù)庫。
二、系統(tǒng)功能模塊
該系統(tǒng)主要分為四個功能模塊，分別為數(shù)據(jù)庫管理、故障信息的獲取和傳送、故障修復后信息核實、信息查詢和統(tǒng)計模塊。下面分別介紹這幾個模塊的功能。
1 、數(shù)據(jù)庫管理模塊
設備故障信息主要是設備發(fā)生故障的時間、地點、故障原因、現(xiàn)象、維修費用等，但是要對維修信息形成系統(tǒng)的管理，只管理故障信息是不夠的，必須對設備的相關(guān)信息如傳感器、重要的零配件等進行系統(tǒng)化的管理，只有這樣才能形成一個較為完善的設備維修信息管理系統(tǒng)。
該功能模塊獨立于系統(tǒng)中的其他客戶端模塊，原因是系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)本身就是 C/S 模式，把僅對數(shù)據(jù)庫表的基本操作分離出來，不必通過應用服務器和其他客戶端通訊，這樣可減輕應用服務器的負荷，提高系統(tǒng)中其他客戶端的訪問速度。
基本庫提供一些靜態(tài)的基本數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在該系統(tǒng)中改動較少或者不變化，但又是該系統(tǒng)管理必不可少的基本信息，便于在查詢模塊中以不同的方式查詢、統(tǒng)計等。此外設備管理人員或操作人員的人事變動情況、都要及時更新數(shù)據(jù)庫，以確保庫中保存的信息的準確性。
動態(tài)庫中維修信息的管理子模塊是核心，它記錄歷史發(fā)生的故障時間、部位，傳感器檢測到的信息，故障歷時、現(xiàn)象、原因等一些重要數(shù)據(jù)?？梢詾楣收显\斷專家系統(tǒng)的自學習提供必要知識。這部分的信息可以在客戶端登陸并以不同的方式查詢。其次，零部件的管理是針對該故障維修中更換的重要零配件的情況進行詳細記錄。在該系統(tǒng)中對零配件的管理設計專門的子系統(tǒng)，對其出庫信息、入庫信息和現(xiàn)有的庫存量都進行詳細的記錄和特征顯示，當現(xiàn)有的庫存量大于設定的最大數(shù)量或者小于最小的設定量時，以不同的顏色進行警告顯示，這樣即可以保證生產(chǎn)的連續(xù)性、安全性、又不導致過多的積壓而浪費資金。維修人員還可以從其他的客戶端界面中查詢庫存信息，于維修人員的決策操作，盡量減少維修時間。第三，維修計劃對設備進行定期檢修而制定的計劃，需要根據(jù)故障歷史記錄來制定合適的計劃，這些信息都保存在數(shù)據(jù)庫服務器中，維修人員可以從客戶端登陸查詢。
系統(tǒng)維護主要是針對該系統(tǒng)數(shù)據(jù)的維護，而整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的維護由數(shù)據(jù)庫管理員管理。這里的備份和回復操作主要是在一些重要的操作之前、后進行的，防止工作人員的誤操作行為而造成數(shù)據(jù)的丟失或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的破壞。對該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本操作有查詢、添加、刪除和修改，使該系統(tǒng)具有一定的靈活性，這里的查詢只提供一些基本的功能，主要是為了便于添加、刪除和修改，主要的查詢功能在查詢模塊中介紹。
用戶的權(quán)限管理是針對該系統(tǒng)的客戶端的用戶級別、用戶名和密碼進行驗證，新用戶的賬號申請、密碼維護和權(quán)限的分配。這也是確保系統(tǒng)安全性的重要的一個環(huán)節(jié)。
2 、故障信息的獲取和傳送
該模塊主要提供和數(shù)據(jù)采集及分析模塊的接口，使該系統(tǒng)具有可擴展性。故障診斷模塊對采集到的數(shù)據(jù)進行診斷，并將處理后的數(shù)據(jù)文件送到終端指定的目錄或者數(shù)據(jù)庫中，該文中包含設備號、傳感器號和采集的數(shù)據(jù)等必要信息，分為故障信號文件和正常的信號文件，對每一個故障都保存相關(guān)的前后幾個周期的檢測信號，以便于維修人員參考，快速診斷故障原因。
監(jiān)控終端分為人工監(jiān)控和自動監(jiān)控兩種方式，以人工監(jiān)控為主，人工監(jiān)控需要報告的故障信息包括設備和傳感器編號、故障描述，有選擇附帶檢測的數(shù)據(jù)文件，通過應用服務器為中介發(fā)送到維修部門；自動監(jiān)控是輔助的監(jiān)控方式，主要是為了預防設備臨時無人監(jiān)控的情況，無法及時報告故障信息而設計的，它是通過一個系統(tǒng)定時器來定時檢測是否有新的故障數(shù)據(jù)，若有則自動傳送到維修部門并顯示故障信號圖。
故障信息通過應用服務器向相關(guān)部門傳送，具有不同權(quán)限的部門，對故障的處理的功能不同，只有維修部門才有權(quán)限分析并回復故障信息，采取決策操作；同時應用服務器向數(shù)據(jù)庫服務器中記錄該故障的一部分信息。
3 、故障修復后信息核實
當終端的故障信息在網(wǎng)絡傳輸?shù)倪^程中，服務器已經(jīng)向數(shù)據(jù)庫中記錄了該條故障的一部分相關(guān)信息，如設備和傳感器編號、故障的發(fā)生時間和現(xiàn)象描述等。在終端接收到的故障回復信息中包括了決策人員、采取的維修方式、回復時間、故障編號。維修操作完成后要對維修信息進行核實，包括設備的故障原因、處理結(jié)果、故障歷時，維修費用、操作人員和該故障相關(guān)的檢測數(shù)據(jù)文件，這樣才完成一條完整的維修記錄。故障記錄分兩步寫入數(shù)據(jù)庫主要是為了減輕網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)呢摵?，也保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安生，以保證維修信息的閉環(huán)管理。工作流程如圖 2 所示。
4 、信息查詢模塊
信息查詢功能主要是在各個客戶端，為不同級別的用戶提供相應的信息，包括設備的基本信息和故障信息、傳感器信息、人員信息和車間信息。每一類信息的查詢又可以根據(jù)用戶的需要采取多種方式，如設備的故障歷史查詢分為按設備名稱、按故障時間、維修費用或維修周期多種方式查詢。
該模塊也包括信息統(tǒng)計功能，主要有按車間統(tǒng)計設備的相關(guān)信息，如某車間的設備總數(shù)、設備資產(chǎn)總值、不同類別設備的數(shù)量；維修信息的統(tǒng)計，包某個車間或某臺設備在一定時期的故障頻率、故障停機時間、維修總費用及月平均費用等。這些信息主要是為企業(yè)中的其他部門提供信息，如生產(chǎn)計劃部門在制定生產(chǎn)能力需求計劃時，需要從該系統(tǒng)中獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)；設備管理部門也要通過這些信息來制定設備的維護保養(yǎng)計劃等。
三、系統(tǒng)實現(xiàn)
開發(fā)平臺為 Windows2000 ，系統(tǒng)的開發(fā)語言環(huán)境采用 VisualC++6.0 ，主要考慮系統(tǒng)的快速響應性，便于維修信息在工廠或企業(yè)的不同部門之間進行信息傳遞，而且 C++ 語言的底層開發(fā)性能好，有利于提高程序的整體性能。
后臺數(shù)據(jù)選擇了 oracle ，這是利用工廠現(xiàn)有的條件，而且 oracle 是一種對象關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，建立在易于理解的關(guān)系模型之上的。同時它也是世界上使用最廣泛的數(shù)據(jù)庫，可以運行在各種計算機上。它提供的豐富功能使數(shù)據(jù)系統(tǒng)維護簡單而且可移植性好。
該系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫接口方式采取 ODBC ，主要是考慮不同的企業(yè)對數(shù)據(jù)庫平臺的選擇，為使作不同的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供方便。
四、結(jié)論
設備維修信息管理系統(tǒng)是一個基于網(wǎng)絡的 C/S 結(jié)構(gòu)體系，可以實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部各部門之間與設備維修部門緊密聯(lián)系?？杀ＷC故障信息傳送的實時性和提高故障診斷的快速性，而且隨時為生產(chǎn)決策部門提供設備的運行狀況，有利于對設備缺少的一個環(huán)節(jié)。
該管理系統(tǒng)已經(jīng)在某軍工企業(yè)試用，它代替了人工對維修信息的簡單記錄管理，改善了以前的設備故障信息傳送不及時、維修效率低的狀況。