1 系統分析與總體設計
0 引 言
在企業信息化的帶動下，一些科研院所先後建立了CAPP和PDM等系統，但生產加工管理方面的信息化還是一片空白，導致生產加工過程中存在大量的問題，如工藝數據和生產數據不能共享、生產調度方式落後、質量信息反饋滯後以及生產數據反饋不及時等，不利於各級領導掌握生產情況。同時由於系統建設的不連續性，各個系統之間不能進行基本的電子信息交換，形成應用系統的“信息孤島”。
科研院所是典型的研制和多品種小批量生產混合模式，與其他大型工業企業的批生產模式有一定的區別。本文分析和總結了科研院所企業的生產特點和需求，將管理和信息技術相結合，設計了基於科研院所的生產管理系統。
1 系統分析與總體設計
生產管理系統貫穿生產過程整個生命周期，是完全基於B／S架構設計和實現的，系統的開發和維護只在服務器端，基本做到了客戶端的零管理、零維護。系統使用EAI數據集成方法，與CAPP和PDM等系統集成，使之形成二個有機整體，使用戶不會感覺到多個系統的存在。
1.1 系統功能概述
系統總體功能包括：生產計劃管理、車間調度管理、加工流程管理和齊套庫房管理4大部分業務功能和與各個外部系統的接口功能。系統的功能框圖如圖1所示。
圖1 系統功能
系統實現所級生產計劃任務下達，到工廠車間作業調度及派工，再到工段工序派工、檢驗等加工流轉，最後到齊套出入庫、產品整件移交等產品生產過程中的任務生命周期管理。與其他系統的應用集成接口功能包括：與PDM接口，將設計BOM傳遞到生產和工藝；與文檔系統接口，跟蹤圖紙的發放與回收；與物資系統接口，解決與物資庫的數據集成、信息共享問題；與CAPP接口獲得生產管理流轉基本數據一工藝工序數據。同時結合車間工段工作中心條碼數據采集控制，進行現場實時問題反饋交互，解決生產過程中制約進度的瓶頸問題，提高生產交付的速度。
1.2 系統EAI方案設計
系統EAI設計全程采用基於Web服務的企業應用集成技術架構，PMS系統內部應用的表示層與業務邏輯層之間也采用Web服務的形式將業務邏輯封裝，表示層只需調用相應的接口類方法庫即可實現業務數據的調用和反饋，從而實現系統既定的功能。對於PMS系統外部接口，由於文檔系統是新建的系統，已經根據需要提供了Web服務接口，所以只需在PMS系統中引用即可實現PMS與其業務邏輯的交互。而像PDM系統、CAPP系統和物資系統，都屬於舊有遺留系統，對於這些系統，需要分析這些系統的業務模型和數據庫模型，構建相應的Web服務接口，發布這些系統相應的數據信息。
1.3 系統體系結構設計
生產管理系統采用多層體系結構設計。多層結構具有可重用、可擴充和低耦合等優點。各個層都可以單獨抽離並復用，同時層與層之間的調用降低了耦合性，實現了系統的低耦合、高內聚，方便進行二次開發，實現軟件在架構層面的重用。系統的體系結構如圖2所示。
圖2 系統體系結構
表示層為應用程序提供人機交互界面。通過各個角色的操作，調用Web服務層封裝的業務邏輯，獲取業務操作的結果，通過浏覽器界面顯示出來。
Web服務層將業務邏輯以Web服務的方式進行封裝，提供給表示層調用，並負責與表示層操作進行交互。
業務邏輯層是系統的核心層，它包括系統接口和業務功能2部分。系統接口是與PMS集成的接口，如CAPP接口和PDM接口；業務功能主要包括用戶管理和權限管理等通用功能和計劃下達、任務接收、車間流轉及齊套管理等業務功能。其中通用組件主要是對一些常用功能封裝而成的組件，可以作為未來系統的復用組件。另外，它還包括一個配置管理層對系統的基礎數據、參數和日志等配置信息進行管理。
數據訪問層為應用程序提供統一的數據訪問服務，消除上層對數據庫的直接訪問，實現與數據庫的交互。數據訪問層為Oracle提供了定制的數據訪問組件，優化了對Oracle數據庫的訪問。數據訪問層通
過使用連接池和緩存來提高數據訪問速度和效率，減少系統開銷，提高整個WEB應用系統的運行效率。數據存儲層包括數據庫和存儲文件，為業務數據、流程數據及配置數據提供持久化支持。另外利用XML和和帶格式文本進行數據的臨時存儲和業務間的交互，如不同BOM之間的轉換。
1.4 系統開發平台及技術
軟件架構支撐環境采用．NET框架。數據庫系統采用大型關系數據庫系統Oraele10g，為整個系統提供了可靠的數據保證。軟件開發及管理平台采用．NET框架的Visual Studio Team System 2005，是在結合微軟MSF成功開發經驗的基礎上，推出的軟件開發生命周期管理系統。其開發工具Visual Studio2005用於生成Web應用程序、XML Web服務、桌面應用程序和移動應用程序。
2 系統詳細設計與實現
下面闡述本系統的詳細設計與實現，以CAPP系統為例詳細介紹Web服務接口設計及實現，然後分角色介紹各子模塊的功能實現以及接口功能實現。
2.1 Web服務接口設計及實現
PMS所使用到的工藝卡數據來源於已應用多年的CAPP系統，但軟件並沒有對其系統提供交互接口，以致PMS無法將其數據直接使用。因此，需要對此編寫應用集成接口，以使CAPP能夠被其他系統讀取和識別，並將其保存到自己的數據庫中。
本系統采用基於Web服務的EAI技術-數據集成方法，處理不同數據交換方式的集成，很大程度上提高了系統數據的通用性，降低了用戶管理的難度，從而有效的解決了不同平台及語言之間進行企業應用集成的問題。
2.1.1 接口服務概述
本接口服務為PMS提供了只讀數據服務，將CAPP的數據進行封裝，PMS從CAPP系統中提取相關信息。具體功能是通過對CAPP系統存儲的數據庫進行SQL查詢，將數據集成涉及的相關表的相關字段以只讀權限發布為Web服務，PMS使用接口服務獲取CAPP數據信息，例如根據任務單工作令號來獲取獲取其下的所有工藝卡列表；通過工藝卡工作令號獲取該工藝卡的所有數據。
2.1.2 相關數據庫表分析
CAPP系統的數據表包括：CAPPTitle，保存了工藝卡表頭的基本信息，如圖號、名稱、工作令號和加工數量等；CAPPGxnr，保存了工藝卡工序內容的基本信息，如工序號、名稱、內容和工時等。對應的PMS有：PMSTitle，存儲了與CAPP工藝卡題頭有關的字段，並加人生產管理字段，如任務單編號和工程令號等；PMSGxnr，存儲了與CAPP工藝卡工序內容有關的字段，並加入生產管理字段，如操作者、完成時間等。
2.1.3 Web服務接口實現
環境設置包括安裝IIS 6．0、．NET Framework 2．0框架。工程項目實現包括項目的創建和調試運行。在VS2005中新建一個C#的ASP．NET Web服務工程，生成並運行項目後，VS2005會打開一個IE窗口，所有Web服務的函數都會顯示在IE窗口中，可以通過點擊函數名來測試相應的函數。點擊“服務說明”則可顯示WSDL的內容。
2.1.4 應用Web服務接口
添加遠程接口引用，在解決方案中，使用URI查找相應的Web服務，然後“添加Web引用”，系統會自動將CAPP服務的接口程序翻譯成本地代碼。使用遠程接口，遠程Web服務接口經過引用封裝後，被轉換為本地類，該類的成員函數一一對應Web服務的所有接口函數，在客戶端代碼中只需調用本地類的成員函數，即可實現自動調用遠程接口程序。
2.2 系統分角色各子模塊功能實現
系統管理模塊包括對系統本身的監控與維護、系統級基礎數據和系統級業務管理。例如：用戶管理、角色管理、單位編碼、工序編碼、基本參數設置、日志管理、拖期調整設置、過期數據處理和數據回退等功能。
工廠車間管理模塊實現對各類工廠車間級基礎數據的集中管理、維護和工廠車間業務管理，包括：工段編碼、用戶、工序分配和任務單回退等，為後繼的生產過程管理工作奠定必要的數據和流程流轉基礎。
研究室管理模塊包括任務單添加、清單明細表（BOM）管理、轉出任務單和任務單級計劃查詢等。
計劃員管理模塊包括工藝數據提取、工作令號編制，生產計劃表、材料清單生成，任務拖期處理、任務單接收及管理等。
工藝管理模塊包括圖紙明細表（BOM）管理、任務單錄入、工藝卡更新、工藝卡打印和廢品追加管理等。
調度管理模塊包括時間進度管理、生產計劃表查詢、給工段分配任務、轉序外協管理、圖紙樹BOM管理、廢品追加管理、預警管理和齊套信息查詢等。
工段管理模塊包括分配任務、任務狀態查詢、轉序任務接收等。
2.3 環境對天線性能的影響
讀寫器和標簽所使用的工作頻率受限於政府無線電波管理的相關規定，以避免與其他系統的相互干擾；讀寫器天線所處的周圍環境如有電噪聲，通常會影響讀寫器接收性能並減小讀寫器的讀寫距離，對讀寫器天線的朝向稍做改動，或外加接地和屏蔽可以減小其影響；電感耦合式射頻識別系統的讀寫器天線附近的金屬會給天線性能帶來負而影響，磁場不能穿透金屬或其他導磁材料，金屬物的出現會改變讀寫器天線附近磁力線的形狀，導致金屬表面磁通量衰減，讀寫器天線發出的能量被金屬吸收，讀寫距離減小，所以金屬物體要盡量遠離讀寫器天線至少在工作距離之外；臨近其他天線的存在，由於相互電磁感應的原因，將對彼此的性能產生負面影響。
3 結束語
無源射頻識別系統一般工作在低輻射功率條件下，因此天線性能的優劣直接關系到系統工作性能參數能否達到預期目標的要求，受到系統低成本、易推廣等固有屬性的制約，如何用盡可能少的開銷實現天線與系統性能的良好匹配，始終是系統設計人員的不懈追求。工作在不同頻段的RFID系統，由於應用條件的差異，其天線的等效模型和設計方法不盡相同。本文提出的高頻讀寫器天線的設計方法，兼顧了其理論要求和實際環境，具有一定的實踐指導意義。
