随着纺织企业生产信息化和网络化的不断推进，各生产车间正从数量增长型逐步转化为技术增长型，进行大规模的技术改造，构建企业内部局域网，引进国外先进设备，已使车间在硬件装备上出现了新的面貌，但在生产信息的管理方面有所欠缺，大部分还停留在手工管理阶段，很少使用计算机来管理，更不能实现生产数据的网上传输和生产信息的共享共用，这已不能适应现代化生产的形势和要求。纺织企业的筒并捻车间是一个多品种、多机台的车间，为了适应现代化生产管理的要求，近几年，对车间加大了技术改造力度，同时迫切需要使用计算机来管理各项工作，以提高生产效率，降低劳动力成本，但实际上大多数企业的车间在生产管理方面仍主要靠人工进行管理，各类生产数据的计算、统计，以及所有报表的实现还需靠手工计算，很少使用计算机系统管理，即使有条件的车间购买或自主开发的信息管理系统也只不过是单机系统，不能实现生产管理的网络化和生产数据共享，缺乏对生产全过程的监测，很大程度上影响了车间的生产效率和工人的劳动积极性，致使生产数据的正确性和实时性很难得到保证。本文结合纺织企业筒并捻车间生产管理的实际需求，借助企业内部局域网，开发了一种C／S模式的生产信息监测与管理系统，实现了生产和管理的有机结合，促进了纺织企业信息化的快速发展。

　　1 系统网络拓扑结构

　　根据筒并捻车间多品种、多机型的特点，以及车间、机台地理位置分布不规则的环境现状，结合内部局域网和RS-485多机串行通信技术，构建了主从式的网络拓扑结构，即由上位机(车间主计算机)和下位机(监测器)2部分组成，经总线将二者相连形成二级主从式结构，如图1所示。

　　图1 系统的网络拓扑结构

　　在此系统结构中，上位机(车间主计算机)与其他部门的计算机通过局域网形成可靠的客户，服务器(C／S)结构模式，这种结构均衡地分配了客户和服务器的负载，减少了数据传输量和客户机的处理任务，提高了系统的性能，实现了功能的分布、生产数据的集中，而且系统结构清晰，便于实现各子功能的模块化。上位机与筒并捻监测器之间形成二级主从式结构，利用上位机的RS-232接口，采用标准转换芯片MAX1483将RS-232接口转换成RS-485接口，通过总线与筒并捻监测器进行长距离、高速的串行异步通信，并实时采集、校验、存储和处理监测器中的生产数据，然后在终端以数据列表、机台分布图及报表的形式给生产管理者提供机台运转状态和生产数据。筒并捻监测器安装在筒并捻机台上，进行实时采集、存贮筒并捻机台的产量、停机时间和次数等，通过总线接收上位机发送的各项命令，进行生产计划的调度、执行，并按照通信协议回送指定命令所需的生产数据。

　　2 系统设计

　　2.1 功能设计

　　系统软件设计时，服务器端(上位机)的管理系统除完成系统基础数据、生产参数、机台信息、职工信息、组岗信息、品种信息的分配和维护功能外，主要完成机台工作状态的在线监测和对所有监测器中生产数据的采集、判断、存储、显示、打印等功能。客户端管理软件的主要功能是当拥有权限后。与上位机相连接，远程监控所有机台的运行状态，以及生产参数、工艺等信息的网上录入、查询、统计和打印。在划分模块时，始终以“数据”为中心，进行系统整体功能的划分，采用模块化程序设计方法，把整个程序分为若干个模块，每一模块又分为若干子模块，每个子模块完成相应的管理功能。按照以上方法将其分为八大主模块：①系统管理模块；②生产参数模块；③生产过程管理模块；④产质量管理模块；⑤机台信息管理模块；⑥统计分析模块；⑦基础数据管理；⑧报表管理模块等，各模块之间的关系如图2所示。

　　图2 系统功能模块

　　2.2 主要功能

　　2.2.1 系统参数管理

　　建立和维护系统使用的主要生产参数，包括生产工艺信息、机台信息、工艺规程、质量检验标准、在机品种、机台岗位的维护，以及通信参数、系统通信功能模块的调试、机台运行效率标准、停车原因、产量完成指标、单包重量的设置等。

　　2.2.2 生产过程管理

　　主要功能是由上位机向监测器传送生产参数(包括品种信息、机台组岗、计划产量、生产指标、轮班、交接班时间等)，由监测器向上位机回送生产数据(包括产量脉冲、停机原因、停机次数、停机时间等)。该模块主要包括以机台运转状态图、数据列表的形式在线监测机台的实时生产过程，并使用不同的颜色标识出筒并捻机台运转状态、工作效率；对客户端而言，显示上位机数据库中的当班运转状态和生产数据，同样以机台运转状态图、数据列表的形式远程监测运转状态。

　　2.2.3 产量质量管理

　　主要功能包括：①故障机台的品种信息、生产数据、停机原因、设备利用情况的录入、查询、统计、分析、打印等；②销售纱线入库情况、残疵纱收付情况、气流纺盘存情况、车间盘存情况、气流纺以及倍捻设备使用情况的录入、查询、统计等；③能随时查询或打印机台的日、月报表以及与产质量相关的报表。

　　2.2.4 统计分析

　　主要包括：①对历史生产数据进行查询、统计、分析，可选择任意时间、任意机台打印设备利用情况、生产计划指标完成情况以及车间盘存等各类与质量有关的报表；②根据ERP系统产生的生产参数和品种信息，以及生产计划指标快速形成图、表、报表，以便分析各项技术指标。

　　3 系统数据库的优化设计

　　数据库的设计是整个系统设计的核心，其逻辑和物理结构的合理设计直接关系到系统的稳定性和数据库的安全性，以及数据的检索效率。因此，在设计数据库时，采取以下相应措施来提高系统的整体检索效率和保证系统的稳定性、数据库的安全性。

　　①将相关元组集中在一个物理块内或相邻物理块内，以提高数据的检索效率。鉴于筒并捻车间机台分布不规则，组、岗划分特殊，多种机型使用同一个编号的现状，要达到提高数据库检索效率的目的，必须在设计机台信息表的逻辑结构时，采取相应的措施来保证其元组数据的唯一性。机台信息表的逻辑结构见表1。

　　表1 机台信息表结构

　　由表1可知，机台编号是主键且唯一，端口和ID号是用来对机台分组，按次序和监测器进行通信，机型是筒并捻机台本身的一个属性，在本系统中占重要的位置，用Xero、Yero的坐标值在屏幕上画出筒并捻机台车间的相对位置，组、岗位是用来管理机台归属的。为了提高系统数据库的检索，该表的信息应按分机型分组岗的方式来存储，将相邻元组尽可能集中在一个物理块内或相邻的物理块内。

　　②使用冗余字段，用空间换时间，既提升检索效率又保证系统的稳定性。冗余字段大多用在检索频率较高的历史生产数据表、机台信息表和品种信息表中，其根本原因是这些表中的数据是比较固定的。常出现的操作主要有查询、统计。就历史生产数据表而言，其中存储着本系统的最终生产数据，所有报表的统计、分析都从此表中检索数据。随着系统的运行，该表的数据量不断增大，为了提高在报表统计、分析时的效率，采用了引入冗余字段的方法来解决，用空间换时间，比如品种序号、公制号数、机台的组、岗、机型等数据，这些数据在品种信息表和机台信息表中可以通过品种序号和机台编号检索到，属于冗余数据。

　　③应用存储过程可以保证数据库的安全性。通过运行存储在服务器端数据库中的存储过程，既可以提高检索数据的效率又保证了数据库的安全性，因为当应用程序访问数据库中的数据时不是直接去检索数据库，而是通过存储过程的运行来获取所需要的数据，使得数据库的访问变成了数据库提供的服务访问。

　　4 系统设计中的技术要点

　　按车间的时间要求，机台品种的更新一般是在一个班内进行，且在进行更新品种时，应该有日期、班次、品种信息的提示，这样能很好地保证数据库中数据的正确性和一致性，可避免因人为原因导致品种没有及时更新或者间隔几天没有更新，最终使监测的生产产量与机台实际产量不相符合。不能及时给车间的生产管理和决策提供可靠数据的现象。为此，在程序设计时，提出了在更新品种时，既要保证数据链表中机台信息和品种信息的正确性又要保证数据库中数据的正确性和一致性的解决方案，其方案为更新数据库的品种信息时必须更改2处。

　　①数据链表。当更新机台品种信息时，系统自动更新链表中的机台品种信息，以及机台的当班产量、车速、效率等，并将实时数据保存到数据库中的一个临时数据表中，保证客户端所显示生产信息的实时性和正确性，在交接班时，系统将按照最新的品种将生产数据保存到历史数据表中。

　　②历史生产数据表。对历史生产数据表而言，在更新品种信息时，首先检查链表中的机台品种信息是否更新，然后从所选日期、班次起用最新品种信息开始更新历史数据表中所选机台的品种、计划产量、理论产量、车速、效率、实际产量等，保证了数据库中数据的正确性和一致性。

　　5 应用分析

　　该监测系统已投入陕西某纺织厂筒并捻车间正式运行，实现了机台产量、车速、效率、停车时间的监测、质量的实际管理与各项数据的统计，现随机抽取几组分品种日抄表与日监测产量进行对比，如表2所示。

　　表2 抄表和监测产量对比表

　　表2说明：①该系统的监测效率接近于实际效率，监测产量接近于实际抄表产量，其产量误差率远小于1％(车间规定误差率小于1％是合理的)，并且系统运行稳定、数据采集准确，使用效果良好，主要功能满足了筒并捻车间生产管理、产质量的监测、报表的统计分析及质量方面的管理要求，大大提高了生产管理的效率和水平；②实现了从制定生产计划到生产任务分配，从生产过程监控到产质量的各种统计；③实现了对日常生产资料的规范化管理，满足了车间、企业对生产管理的多种需要，减少了重复的人工劳动，避免了因手工误抄而造成的不必要损失。

　　6 系统优点

　　①通过局域网实现机台运转状态的远程监测、生产数据的网上录入、查询、统计和打印，便于构建筒并捻车间生产信息管理网络；②建立了规范的业务管理模式，减少了人为差错，提高了工作效率；③提高了数据来源的准确性和实时性、实现了生产数据的共用，使车间的信息管理达到规范化和标准化；④实现了细纱车间的网络化管理，为ERP提供基础数据；⑤为企业、车间的管理者提供通盘决策的数据依据，对市场变化做出快速反应。

　　7 结 语

　　该系统加快了筒并捻车间的信息化建设，并为车间的生产管理构建了统一的信息平台，实现了生产数据的共用，提高了筒并捻车间的生产效率，降低了劳动力成本，提升企业的核心竞争能力。

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