工厂级备件可视化管理的研究

刘平

（贵阳职业技术学院，贵州贵阳，550008）

0 引言

在许多生产企业，特别是大中型生产企业中设备工程师大都比较头痛备件的问题。根据笔者分析，主要原因体现在两个方面：第一是备件管理方式落后，造成信息传递烦琐；第二是没有一种适合于设备工程师使用的备件管理软件。基于以上分析笔者认为备件管理应该建立在一个大框架下面：一个以内部以太网为骨架、以设备主管部门为首脑、以生产车间为单元、以设备工程师为基础的管理框架。很显然，这种模式的关键在于人的因素，特别是在生产现场的设备工程师。作为生产备件的直接使用者，设备工程师是备件管理工作的基础，调动他们的积极性自然是关键中的关键[1]。和设备工程师对备件管理兴趣不高形成鲜明对比的是许多人对网络游戏却情有独钟，所以笔者探索了将网络游戏的某些特征引入到工厂备件管理当中来的方法。经过笔者的分析网络游戏的主要特点是趣味性和操作简单，体现在能够实实在在的看见操作对象即可视化，这个特征很有意义，因为工程师最熟悉的就是现场的场景和设备的样式，而数量众多的型号、生产厂家等繁琐和枯燥的设备信息正是设备工程师对备件管理工作厌烦的主要原因。同时，设备点检是设备工程师每天的例行工作，所以他们非常清楚什么区域的什么设备出现了问题，但是不一定知道其型号、生产厂家等信息。所以，如果能够在备件信息平台上引入可视化的元素（包括场景、对象等），让设备工程师通过可视化的场景轻松地找到目标对象，并查看库存及其它信息，然后填写备件申请发送到备件管理中心。这样势必能够使备件管理在一种轻松而趣味的环境中完成，从而大大调动人的因素，使备件管理工作差错减少、效率提高。

1 系统结构

该可视化备件管理在结构上具有较强的柔韧性，小到一个车间，大到一个企业都可以组织在其框架内。其操作终端是分布在现场（或是办公室）的装有WINCC的计算机，它们通过内部以太网连接到车间备件管理中心（库房）的服务器上。这是车间级的管理模式；如果是企业级的备件管理，只需要将各个车间的服务器通过二级以太网连接到企业备件管理中心的服务器上，就可以实现该备件管理中心对各个车间备件的使用和库存进行查询，以便对现有备件进行综合的调配和管理。本文仅以一个车间级的模式（如图1所示，其中，小虚线框中的是车间内某区域的控制室）。为重点介绍其构成和功能。

图1 工厂级设备管理网络图

2 软件及功能的实现

2.1 可视化的信息载体

目前，现代化工厂已经广泛使用的HMI（人机交互软件）[2]，例如，西门子的WINCC 、的FIX 等主流的HMI工控软件。但是遗憾的是这些软件是为实时信号监控设计的并没有备件管理功能，以西门子的WINCC 为例，其提供的所有对象控件都没有备件管理所需要的方法和属性，更没有和指定数据库通讯的功能。但经过笔者对西门子的WINCC软件的进一步学习发现该软件支持第三方控件[3]，即完全可以通过VC、VB等高级语言制作具有要求的属性和方法的控件然后将其置入WINCC软件的控件库，使其具有完成备件管理的功能。在实践过程中笔者发现要制作象WINCC 对象库里面数量庞大而精美的可视控件工作量非常的大是非常困难的，一个折中而可行的办法是只制作一个满足需要的很小的按钮控件，在画面组态时将它布置在WINCC 库对象的上面或是周围，然后通过通过“自定义对象”将用户自己创建的控件和WINCC上提供的可视化控件帮定，形成一个不但具有原先的实时监控功能还能够实现备件管理功能的可视化对象。

2.2 控件的创建

正如前面提到，实现可视化备件管理的关键是创建具有特定属性和方法的可视化控件。在当前较为主流的高级语言平台中VisualBasic在控件制作方面较为简便。在其中的ACTIVEX开发环境中创建一个按钮控件，其应该具有 名称（string类型）、型号（string类型）、当前数量（integral类型）、下限数量（integral类型）、生产厂家（string类型）、摆放位置（string类型）、备注（string类型）七个属主对象的基本属性（要对用户开放）和一个鼠标点击（on click）事件，然后在 鼠标点击（on click）事件中编写代码实现对一个小窗体（form）的打开。在该窗体中建立和上面七个备件属性对应的七个文本框以及对备件记录进行创建、修改和保存的功能按钮。这些功能按钮实际上是实现和车间备件管理中心数据库的联接，在VB环境中提供的数据库连接方式有多种，笔者选用了其中较为常用的ADODC数据库连接方式，在其中需要申明并创建一个ADODC对象，并用其“Connection”方法和“ConnectionString”指定其连接的方式以及连接的数据库（包含服务器名称以及数据源）等目标数据库的标准信息和功能按钮对应的数据库SQL（结构化查询语言）操作指令。最后用ADODC的“open”方法和“excute”来打开连接 和执行对数据库的SQL操作[4]。在正确地完成了以上程序编写工作以后，通过VB的向导指引就可以生成一个通用的ActiveX控件。

2.3 在WINCC 上实现备件管理可视化功能

在安装有SIEMENS WINCC的设备工程师终端上，首先要根据实际需要在WINCC画面编辑器中虚拟一个现场设备场景，然后在其“组件”选项中根据向导就可以将先前创建的ActiveX控件导入WINCC的控件库中，至此就可以象使用WINCC的控件库中其它控件一样使用它：在控件库中找到该控件并将其拖放到属主对象（例如画面中一台虚拟的电机 ）上面并且在该控件属性表内填写对应的名称、型号等属性，然后通过 “自定义对象”将该控件与画面上的属主对象绑定成为一个既能够对现场相应设备对象进行状态监控，又能够实现对现场相应设备进行备件管理的可视化对象。用同样的方法改造画面上需要纳入备件管理的设备虚拟对象，不需要任何真正意义上的编程，便可得到一个在现场模拟场景中进行可视化备件管理的操作平台。

3 操作方式和功能

3.1 设备工程师终端的功能

在WINCC画面编辑器中做了以上工作并进入到WINCC运行运行状态后，设备工程师将可以利用它实现以下功能：第一，备件信息查阅：如果现场设备需要更换备件，设备工程师点击可视画面上设备对象就可以显示备件信息窗口查阅到其当前备件状况：即 名称、型号、生产厂家、现有备件数量以及备件的位置；第二，备件申请：如果发现备件有问题需要更换，设备工程师只需要通过对话框输入数量（名称、信号等信息已经和点击的图标绑定），然后点击备件信息画面上的“备件请求”按钮，一条包含完备信息的备件申请信息将立即提交到备件管理服务器上以等待备件管理人员的审核。

3.2 备件管理中心的功能实现

在该模式下所有备件信息都保存在备件管理中心的服务器上，所以需要在该计算机上建立相应的数据库和表格并通过ODBC 作为数据源向外开放[5]。其中需要建立以下几个表格：一个备汇总件表格，用于保存车间所有备件信息；一个备件申请汇总表格，用于收集并保存来自各现场终端报告的备件申请情况，包括“设备名称”、“型号”、“厂家”、“申请车间”等信息。备件管理中心管理人员根据实际情况，向工程师终端发送“等待”或是“来取”等信息。另一个表格式备件取用：到设备管理中心取备件的设备工程师签字后，通过自己的用户名和密码登陆到数据库确认，此时，相应备件的数目就被刷新。考虑到WINCC这类工控软件的价格较高以及备件人员对备件的认知特点，笔者认为用文本式的人机交流方式更为适合。鉴于此要求，在备件管理中心的服务器上用一般的高级语言编程软件（例如VB）进行编程就可以实现要求的功能。VB、VC对数据库操作的方式非常成熟，类似的范例也很多，限于篇幅本文就不再累述。