基于CS架构订单生产管理系统设计与开发

0 引 言

    步入21世纪，人类已进入了一个高速发展的信息化时代。在计算机普及的今天，计算机技术已渗透到社会的各个方面，对人们的生活和工作都产生了深刻的影响。随着信息高速公路的建设和信息技术的飞速发展，必然要求人们不断提高信息化管理技术，以适应社会的发展需求。

    制造业的发展现状告诉我们，企业信息化发展程度、水平的高低已成为制约其进一步发展的重要因素。信息处理与传播技术对制造业的发展作用越来越大，产品已由“大量生产”过渡到“中小批量生产”，现在又过渡到满足用户需求且性能价格优良的单件小批生产。最终在形成全球化市场需求群的情况下发展为适应大规模定制模式的面向知识和信息网络的敏捷制造。敏捷制造是信息化时代最具竞争力的生产模式。

    最根本最关键是信息系统配合企业发展战略的使用来改变企业的经营模式，使企业在持续的竞争中立于不败之地，是当今企业突破瓶颈、寻求发展的方向。本设计从企业的角度出发，对生产中信息化技术的运用和管理进行了分析，实现了产品订单化生产管理系统的设计和开发，有效地对信息流的信源、信道、信宿进行了控制和管理，达到了利用信息管理技术使得信息化服务于生产过程的目的，极大地提高了生产效率，降低了生产管理成本。

    目前该系统已成功在某企业投入运行一年多，所带来的效益随着长期的稳定运行不断得到增长。

1 产品订单化生产管理系统

    这里所说的产品订单化生产管理系统是指在成品装配车间运行的生产管理系统。

    1.1 系统作用

    通过系统将客户订货信息、车间生产信息、成品检验信息、出厂产品信息等有效地管理起来，保证信息传递的及时和畅通，服务于生产流程，达到满足客户需求、按时保质提供合格满意产品的目的。

    1.1.1 客户订货信息
    通过本系统与企业销售管理系统的接口，及时获取最新的客户订货信息，了解客户需求，对车间生产进行宏观上的调控。

    1.1.2 车间生产信息
    通过本系统对客户订货信息的分解处理，生成满足不同客户需求的生产任务（也可手工制定生产任务），并可获取当前车间已有生产任务的下发情况信息，了解生产任务状态（进行中、已完成）的动态变化，再通过系统合理、有秩序地下发生产任务。

    1.1.3 成品检验信息
    对完成装配的成品进行出厂检验，系统记录其检验信息，并可通过本系统获取产品出厂检验的历史信息，具有很强的可追溯性。

    1.1.4 出厂产品信息
    出厂产品信息包括了产品的订货信息（型号、规格、选装件、参数设置等）、生产信息（装配人员、日期、关键部件编号、出厂编号等）、检验信息（检验项目、检验数据、检验人员、检验El期、检验结论等）。通过系统均可方便快速地获取，便于查询。

    1.1.5 其他信息
    其他信息包括：工时计算、工号信息、定制查询信息等。

    1.2 系统组成

    本系统由主系统、本体系统、总装系统、检测完成系统组成，文中采用集群模式设计。集群模式是指将整个系统的各组成部分分布于不同的主机上，特别是本体系统、总装系统安装在由多台客户终端组成的计算机集群上，相互独立，在主系统的进程调度下，并行处理，满足系统大规模信息处理的需求。

2 系统工作原理

    系统工作原理：将客户的订货信息转变成具体的生产任务，并将任务通过系统下发到某一工位，工人按照接受到的任务信息进行装配，并经流水线流转进行检测，最终进行包装入库。该产品结构上主要由本体、抽屉座两大部分组成。本体结构复杂，常规组件、选装附件众多，因此，本体产品信息的客户性非常强，需要按照客户的订单信息进行客户化生产，相比之下，抽屉座部分并无太多的客户化信息，为精简系统，减少对不必要信息的管理，在生产管理系统中，仅建立了本体系统，另外，建立了总装系统，对本体与抽屉座的总装进行管理。

    系统的核心是如何保证正确地将用户订货信息转换成具体的生产任务，并将此生产任务信息流畅地传递至生产工人，最终完成生产任务。本节将着重讨论生产任务信息的信源、信道、信宿的工作原理和实现方法。

    2.1 信源

    生产任务信息来源于公司销售管理系统。通过两个管理系统之间的数据接口，实时动态地获取用户订货信息，保存到订单化生产管理系统数据库中，管理人员通过对主系统中任务分解功能模块的操作，可实现订单信息到适用于指导工人装配任务信息的转换。

    产品系列、型号、规格的众多，给如何快速、准确地进行任务分解提出了要求，这就要求判断条件必须准确、简练。事先对产品系列、型号、规格和对应组建信息进行了系统的整理和归纳，总结出了一套完善的任务分解判断条件，实践证明，是行之有效的，实现了设计目的。

    2.2 信道

    这里的信道指的是如何将已生成的生产任务信息通过某种方式或渠道准确地传递至装配工人处，以正确指导生产。
 
    生产任务按照系统设置，分为两大类，分别是本体安装任务和总装任务。本生产管理系统中，本体装配工位共设有12个，总装工位设有2个。那么如何通过系统设计来达到查询当前车间装配工位已有生[NextPage]产任务的下发情况信息及动态变化，合理进行生产任务传递的目的呢？本系统对生产任务信息的信道作如下设计。

    以12个本体装配工位为对象来说明。每个本体装配工位装有一个计算机终端，安装本体系统程序。每个本体系统程序以工位编号和IP地址来区分，通过本体系统程序与主系统并行连接。一旦管理人员在主系统中传递生产任务时，在程序中指定任务需要传递至的工位代号和工人工号，确定发送，系统会以消息方式提示本体装配工位装配工人，接受到最新任务信息，传递至各本体装配工位的任务信息会显示在计算机终端上，指导工人进行本体装配。

    总装工位的设计同本体工位的设计一样，只是换成了主系统与总装系统的信息交互，这里不再赘述。

    2.3 信宿

    信宿指信息流最终的归宿。在本生产管理系统中，分成客户订货信息、车间生产信息、成品检验信息三类。它们组成了一个完整的出厂产品信息。

    当工人完成某一本体装配任务后，可在计算机终端中运行的本体系统程序中进行任务完成确认，此时，主系统及本体系统中本工位当前任务信息将进行自动刷新，已完成的任务将不再显示。按照流水线流转到总装工位进行总装，同理，完成后进行确认，至此，车间生产信息流转结束。

    流转至流水线检测系统后，按产品出厂检验要求进行检验，完成后，检验人员进行检测完成确认，生成成品检验信息，至此，信息流结束，产品合格，包装入库。

3 系统设计

    产品订单化生产管理系统主要由系统架构、核心系统、集群式客户系统以及数据库服务等组成。下面将分别讨论各组成部分的主要设计要素。

    3.1 系统架构

    3.1.1 系统架构选择
    常见的软件体系架构主要有客户机朋艮务器（C／S）和浏览器／服务器（B／S）两种模式。表1列举了两种架构的主要区别。

表1 C／S与B／S两种架构的主要区别

    订单化生产管理系统是针对如何有效利用信息管理技术对信息流进行管理，促进物流管理水品的提高，按时保质地提供产品，提升用户满意度而进行设计和开发的，应用层面限制在车间生产管理这一用户面，可建立专用网络，通过局域网专门服务器提供连接和数据交换服务来达到目的。为了达到实时动态地对生产状况进行宏观调控。要求系统响应迅速，而且一旦有必要，服务器可以直接通知客户端做出对应响应。另外，从安全性来看，应对信息流进行集中的管理，对信息安全要有很强的控制能力。

    综合两种架构的利弊和满足系统开发的目的和适用性来看，C／S架构软件系统具有非常强大和便捷的数据操纵和事务处理能力，以及数据的安全性和完整性约束。将采用基于C／S架构来对此产品订单化生产管理系统进行设计和开发。

    3.1.2 系统架构设计
    为满足本系统C／S架构的硬件需求，搭建了一个局域网，其组成部分如图1所示。

图1 系统组成结构图

    从图1中可以看出，主系统部分作为服务器端，本体系统、总装系统、检测完成系统组成了客户机端。在分布式C／S体系架构中，实时应用构件之间的交互基于接口的消息交换。服务器端与公司内部局域网相连，用于接收用户订单信息，客户机端按照产品装配流程分成三大部分，每一部分均可通过网络连接与服务器端进行交互操作，实时反馈信息处理状态。一方面生产或检验人员将当前工位信息反馈至服务器端，另一方面，服务器端管理人员按照客户机端实时反馈回来的信息及时对生产安排进行调度，保证信息流与物流的畅通流转。

    本系统软件分成任务分解服务、任务传递服务、任务完成确认服务、检测完成确认服务及数据库服务。任务分解服务面向车间管理人员，任务传递服务面向装配工人，任务完成确认服务和检测完成确认服务面向主系统，主系统通过TCP／IP协议和客户终端交流，通过与数据库的配合完成车间生产所需的操作。数据库服务负责保存和提供整个系统运行数据，包括用户订货信息、车间生产信息、成品检验信息等主要信息，以及工时信息、工号信息、定制查询信息、统计数据以及提交记录等。

    3.2 核心系统

    核心系统的开发主要是指对主系统应用程序的开发。主系统程序在整个生产管理系统中占据着最为重要的地位，具有承前启后的作用。一方面与销售管理系统进行信息交互，另外一方面与本体系统、总装系统、检测完成系统进行信息交互，好比是一个完整系统的大脑一样，任何操作指令都是经过主系统来发布和实施的，同时也接收客户系统的信息反馈。

    应用程序采用Visual C++程序设计语言开发。Visual C++是一个面向对象的、功能强大的、可视化软件开发工具。其中的MFC库是Microsoft公司基于Windows的C++应用程序编程接口。使用MFC。可以在任何时候调用Win32函数，最大程度地利用Windows。而且，基于MFC的程序不仅小巧且运行速度很快。

    主系统程序界面采用树形目录设计，各功能模块依次在主界面左侧从上到下排列，双击树形目录节点后，可打开相应功能模块。界面清晰明了，一目了然。

    主要功能模块包括：客户订货信息模块，[NextPage]订货信息分解任务模块、不同系列产品的任务制定、修改、删除模块，定制的数据查询模块，工号管理模块，产品系列型号注释模块等。

    主系统接收到客户订货信息，管理人员对订单进行分析处理，分解成产品任务后，进行任务的下达，一旦任务下达到某一工位计算机终端后，主系统程序将根据任务信息打印本体信息条形码，此条形码将在本体装配完成后粘贴于本体上，具体作用见3.3小节。

    3.3 集群式客户系统

    集群式客户系统由本体系统、总装系统、检测完成系统组成，下面着重介绍各个系统的主要设计要素。

    3.3.1 本体系统
    本体系统用于接收主系统发出的本体装配任务信息，一方面以Message的形式告知装配工人目前有新任务下达，另一方面新任务同时显示在本体系统程序界面中，指导本体装配工作。当本体装配完成后，将本体条形码粘贴在本体上，同时，在本体系统中对该任务进行完成确认，即此本体装配任务结束，反馈到主系统中，此时主系统及本体系统中本工位当前任务信息将进行自动刷新。

    由于系统架构选择了C／S模式，因此，客户机端都必须要安装客户应用程序，这必将提高系统的维护、升级成本。为了最大限度地降低这一不利影响，采用了如下技术方案来解决。

    如何来区分不同的本体工位，以便与主程序进行信息交互，并且同时达到易维护的目的呢？首先12个本体装配工位上安装的都是相同的本体系统应用程序，在程序中定义一个全局变量gszSite（工位），再生成一个函数ReadFile（）去读取本体系统应用程序根目录下一个名为control．txt的文本内容，并赋予全局变量gszSite，以此来判断当前与主系统交互的是哪个本体装配工位。预先在每个工位上定义的control．txt内容与本工位设置相匹配，这样，当需要对12个本体工位应用程序进行维护升级时，只需要编译一次生成新程序，再拷贝到12个本体工位客户机端上即可。

    3.3.2 总装系统
    总装系统用于接收主系统发出的总装任务信息，与本体系统设计相同，一方面以Message的形式告知装配工人目前有新任务下达，另一方面新任务同时显示在总装系统程序界面中，指导总装工作。当总装完成后，在总装系统中选择此任务，确认完成时需要输入产品本体条形码信息，利用扫描枪读取本体条码信息，即可完成完成确认工作。至此，总装任务结束，反馈到主系统中，此时主系统及总装系统中本工位当前任务信息将进行自动刷新。

    这里需要读取本体条形码信息的目的，是为了在完成总装后自动打印根据本体信息而生成的产品铭牌和总装条形码，使得产品的整个生产信息得以完成传递，完整的信息流程和完善的信息记录，使得产品信息具有非常强的可追溯性。

    总装系统安装在2个总装工位计算机终端上，程序也是同一个程序。它的工位区分、与主系统的交互，采取跟本体系统相同的控制方式。

    3.3.3 检测完成系统
    在安装检测完成系统的计算机上，装有一个独立的检验应用程序，此系统与产品生产管理系统通过数据接口相连，关键字为产品的出厂编号。成品检测完成后，通过检测完成系统进行完成出厂检验后最终的确认，在程序界面中，需要输入产品的出厂编号，此信息可从完成总装后粘贴于产品上的铭牌中获取，由此，将成品检验信息保存到了生产管理系统数据库中。

    3.4 数据库服务

    该系统采用Microsoft SQL Server 2000对数据库进行设计、维护，并使用ADO技术操作数据库。SQL Server是一个全面的、集成的、端到端的数据解决方案，具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成程度高等优点，可跨越多平台使用。ADO是ActiveX数据对象（ActiveX Data Object），是Microsoft开发数据库应用程序的面向对象的新接口。ADO访问数据库是通过访问OLE DB数据提供程序来进行的，提供了一种对OLE DB数据提供程序的简单高层访问接口。

    本系统中，采用了为实现可视化的数据源设置方法，实现数据访问的透明性，将通过数据连接文件（*．UDL）来创建ADO连接。UDL文件，其重要作用是创参考文献：建和管理计算机和OLE DB数据存储之间的连接。ADO连接对象可以很方便地使用UDL文件来动态连接数据源，这样一来无论数据源如何变化，在软件中都可以用统一的方法编程。当数据源改变时，只要打开相应的UDL文件即可可视化地设置数据源，无需更改软件。这样一来，又降低了因采用C／S架构而带来的系统维护、升级成本。

4 结束语

    如何更好地将信息化技术应用到制造业中，已成为制造业发展进程上的一大课题。从如何实现订单化生产管理角度出发，提出了一个面向具体产品的系统解决方案，详细介绍了系统的作用和工作模式、系统的工作原理、系统架构，并对系统的各个组成部分功能模块设置、主要设计要素进行了着重介绍，最终完成了系统的设计和开发。

    简而言之，系统是从如何保证生产过程中产品信息流和物流正确、畅通[NextPage]的流转而进行设计和开发的。信息流和物流是制造业企业中最重要的两个管理内容，企业管理水平的高低最主要还是取决于对这两个方面的控制和管理。从这个意义上来说，还是任重而道远的。

    2.3 信宿

    信宿指信息流最终的归宿。在本生产管理系统中，分成客户订货信息、车间生产信息、成品检验信息三类。它们组成了一个完整的出厂产品信息。

    当工人完成某一本体装配任务后，可在计算机终端中运行的本体系统程序中进行任务完成确认，此时，主系统及本体系统中本工位当前任务信息将进行自动刷新，已完成的任务将不再显示。按照流水线流转到总装工位进行总装，同理，完成后进行确认，至此，车间生产信息流转结束。

    流转至流水线检测系统后，按产品出厂检验要求进行检验，完成后，检验人员进行检测完成确认，生成成品检验信息，至此，信息流结束，产品合格，包装入库。

3 系统设计

    产品订单化生产管理系统主要由系统架构、核心系统、集群式客户系统以及数据库服务等组成。下面将分别讨论各组成部分的主要设计要素。

    3.1 系统架构

    3.1.1 系统架构选择
    常见的软件体系架构主要有客户机朋艮务器（C／S）和浏览器／服务器（B／S）两种模式。表1列举了两种架构的主要区别。

表1 C／S与B／S两种架构的主要区别

    订单化生产管理系统是针对如何有效利用信息管理技术对信息流进行管理，促进物流管理水品的提高，按时保质地提供产品，提升用户满意度而进行设计和开发的，应用层面限制在车间生产管理这一用户面，可建立专用网络，通过局域网专门服务器提供连接和数据交换服务来达到目的。为了达到实时动态地对生产状况进行宏观调控。要求系统响应迅速，而且一旦有必要，服务器可以直接通知客户端做出对应响应。另外，从安全性来看，应对信息流进行集中的管理，对信息安全要有很强的控制能力。

    综合两种架构的利弊和满足系统开发的目的和适用性来看，C／S架构软件系统具有非常强大和便捷的数据操纵和事务处理能力，以及数据的安全性和完整性约束。将采用基于C／S架构来对此产品订单化生产管理系统进行设计和开发。

    3.1.2 系统架构设计
    为满足本系统C／S架构的硬件需求，搭建了一个局域网，其组成部分如图1所示。

图1 系统组成结构图

    从图1中可以看出，主系统部分作为服务器端，本体系统、总装系统、检测完成系统组成了客户机端。在分布式C／S体系架构中，实时应用构件之间的交互基于接口的消息交换。服务器端与公司内部局域网相连，用于接收用户订单信息，客户机端按照产品装配流程分成三大部分，每一部分均可通过网络连接与服务器端进行交互操作，实时反馈信息处理状态。一方面生产或检验人员将当前工位信息反馈至服务器端，另一方面，服务器端管理人员按照客户机端实时反馈回来的信息及时对生产安排进行调度，保证信息流与物流的畅通流转。

    本系统软件分成任务分解服务、任务传递服务、任务完成确认服务、检测完成确认服务及数据库服务。任务分解服务面向车间管理人员，任务传递服务面向装配工人，任务完成确认服务和检测完成确认服务面向主系统，主系统通过TCP／IP协议和客户终端交流，通过与数据库的配合完成车间生产所需的操作。数据库服务负责保存和提供整个系统运行数据，包括用户订货信息、车间生产信息、成品检验信息等主要信息，以及工时信息、工号信息、定制查询信息、统计数据以及提交记录等。