基于条形码技术的ES109生产线管理系统的开发

引言

    ES109是东方地球物理公司主持研发的地震数据采集记录系统。为了保证ES109地震数据采集系统生产的有序进行，实现生产过程的自动化、全程化、信息化管理，保证从单板调试、站体组装，到系统测试，再到电路单板及故障站体的维修管理，各个环节的测试过程和结果都能自动记录在数据库管理系统中，做到各个部件及产品质量可跟踪和追溯，我们开发了ES109生产线管理系统。

    此系统在材料入库、材料出库、单板调试、站体组装、站体测试等各个环节，采用了条形码自动识别技术。每个材料在入库前都赋予一个唯一的条形码。生产线上的工作人员通过条码扫描器对产品的生产情况进行实时采集、跟踪和查询。管理人员也可以实时查询产品的加工、调试、测试过程及质量控制情况。

1 条形码技术

    条形码技术是把计算机所需的数据用一种条形码来表示，然后将条形码数据转换成计算机可以自动阅读的数据。作为一门系统化的数据管理技术，条形码技术的基础是成熟的计算机信息技术，它集编码、印刷、识别、数据采集和处理于一体，被用来做物品检索、资料查询、生产过程的监视等。在计算机管理的各个领域，如工业控制、交通运输、物资管理、办公自动化等方面都得到了广泛应用。

    条形码由宽度不同、反射率不同的黑条(简称条)和白条(简称空)，按照一定的编码规则编制成的，用以表达一组数字或字母符号的图形标识符。即条形码是一组粗细不同，按照一定的规则安排间距的平行线条图形。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条和白条组成的。

    条形码是迄今为止最经济、最实用的一种自动识别技术。条形码技术具有以下几个方面的优点：

    (1)数据输入速度快，出错率低

    相比键盘输入，条形码输入数据的速度是键盘输入的5倍。一般情况下，利用键盘输入数据的出错率为三百分之一，利用光学字符识别技术输入数据的出错率为万分之一，而采用条形码技术输入数据的出错率小于百万分之一。

    (2)采集信息量大

    利用一维条形码一次能采集几十位字符的信息，二维条形码能够携带数千个字符的信息，还可包括图形或汉字，并具有一定的自动纠错能力。

    (3)操作简便，易于制作

    条形码标识既可作为一种识别手段单独使用，也可以和有关识别设备组成一个系统实现自动化识别，还可和其他控制设备连接起来实现自动化管理。条形码标签易于制作，对设备和材料没有特殊要求。识别设备操作简便、经济实用，操作人员不需要进行专门培训。

    图1 ES109生产线管理系统的架构

2 系统设计

    2．1 系统架构设计

    ES109生产线管理系统采用B／S架构，即浏览器／服务器模式，用户工作界面通过IE浏览器来实现，主要事务逻辑在服务器(Server)端实现，极少部分事务逻辑在前端(Browser)实现。这样大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量。

    系统采用条形码技术，每个计算机终端配备条形码扫描器，对于需要移动作业的岗位，配备便携式数据采集器。在ES109生产加工的工程中，用户通过扫描单板和站体条形码，获取产品信息，并将调试、测试、装配等信息实时记录到数据库中。ES109生产线管理系统的架构见图1所示。

    2．2 系统功能设计

    根据整个生产信息采集系统要完成的功能以及企业实际生产的具体要求，实现对产品生产过程信息和辅助信息的全面管理，系统被分为材料管理、单板管理、站体管理、质量控制、产品编码与工序管理等模块。其中单板管理和站体管理是核心。系统的功能结构见图2所示。

    2．2．1 材料管理模块

    材料管理模块主要是对各种板件、光缆、大线、站体外板等原材料进行入库、出库登记以及库存查询。原材料入库之前，在每个产品上粘贴条形码标签。材料入库和出库时扫描每个材料的条形码即可将其录人系统中。

    2．2．2 单板管理模块

    单板管理模块主要包括单板调试、单板故障缺陷登记、单板维修等功能。

    单板调试根据各种板件的调试工序卡要求，记录存储每个板件的调试过程。进行单板调试操作时，用户只需要扫描板号，系统会自动根据板号的前三位从数据库中获取相对应的产品名称、产品型号以及相应的工序流程。每种单板会有多个调试工序，每个工序可由不同的人员来进行调试，并输入相应的调试信息。如果调试通不过，可以直接在单板调试页面填写故障缺陷报告单。

    单板维修人员只需要扫描单板上的条形码，就可以获取单板的故障缺陷信息，然后有针对性地进行维修，并将维修信息录入系统。

    2．2．3 站体管理模块

    站体管理模块主要包括站体装配、单站测试、系统级测试、系统集成测试、站体故障缺陷报告登记、站体维修等功能。

    站体装配时，首先扫描站体的条形码，系统自动从数据库中获取站体的名称及型号。然后扫描组成每个站体的单板上的条形码，将站体的组装信息录入系统。

    2．2．4 产品编码与工序管理模块

    产品编码是标识产品种类的唯一性，每个产品的条形码的前三位就是产品的编码。例如，如果A01表示采集站主控板，那么所有粘贴在采集站主控板上的条形码都以A01开头。系统在单板调试、站体装配、站体测试时读取其条码前三位就可以获取产品的名称和型号。

    每种产品的测试工序是不一样的，并且每种产品的测试工序经常会发生变动。为了提高系统的灵活行和易用性，系统提供用户自定义工序的接口。用户可以根据实际工作需要添加、编辑、删除每种产品的测试或者调试工序流程。

    2．3 网络布设

    为了保证ES109生产线管理系统的运行速度和数据安全。我们采用内外网分离的模式，为此系统布设了独立的局域网。因为生产线的所有操作员和设备都在一个面积约为3 600m 的开阔厂房里，适于布设无线局域网。

    为了使用户终端计算机更灵活地摆放，精简不必要的网络布线，局域网共使用4台无线路由器并采用WDs(wireless Distribution System)无线分布式技术连接。在工作区域中心位置安放主路由器，其余3台路由器均匀分布在主路由器四周，在主路由器无线覆盖范围内，4台路由器及终端计算机可互相访问而无需使用任何有线网络。使用WDS技术能够极大地扩展无线覆盖范围，终端计算机在此范围内，任意选择信号最好的进行连接即可。为了提高系统服务器的传输带宽，服务器特使用了一根有线网络连接主路由器(图1)。

图2 ES109生产线管理系统功能结构

    2．4 系统硬件配置

    ES109生产线的硬件部分由数据库服务器、终端计算机、条码扫描器和便携式数据采集器组成。

    (1)数据库服务器

    为了便于服务器的安全存放和管理，选用机架式服务器。可以将服务器主机、UPS、显示器统一放到机柜里。本项目选用Dell公司的PowerEdgeR410机架式服务器，此服务器采用英特尔至强E5503处理器，运行速度快、性能稳定。

    为了保证系统数据的安全，选用RAID 5磁盘阵列来存储数据。RAID 5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。RAID 5不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID 5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID 5的某个磁盘数据损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息即可恢复被损坏的数据。

    (2)终端计算机

    为了节约工作台的操作空间，采用一体台式机作为终端计算机。一体台式机是将显示器和主机集成在一起的，只需一根电源线就可完成所有连接，可以节省大量的桌面空间。一体台式机的尺寸为472mmX 70mmX 356mm，也就是说最厚处仅70mm。

    (3)条码扫描器

    每个终端计算机配备一个条码扫描器，本系统选用的是摩托罗拉公司的Symbol LS1203型号的条码扫描器。LS1203可以读取所有标准的一维条形码，最大扫描距离为20．32cm。

    (4)便携式数据采集器

    本系统选用摩托罗拉公司的MC5590数据采集器。此数据采集器将移动计算机、条形码扫描器等功能组合到一起，具有携带方便、操作简单等特点。它可以直接与服务器进行连接，随时随地采集和传送数据。

3 关键技术

    3．1 数据库分页技术

    为了提高数据的查询速度，通常采用数据分页的方法。经典的数据分页方法是ADO记录集分页法，也就是利用ADO 自带的分页功能来实现分页。这种分页方法是把数据库中所有的数据都读取到客户端，然后在客户端进行分页处理。当数据量小时，这种方法是可行的。但是数据量特别大时，这种方法就很难满足系统的要求。因为海量数据一次到达客户端，很容易使程序进入漫长的等待甚至死机。这时就需要一种更高效的数据分页方法，即数据库分页。

    数据库分页就是在数据库中进行分页处理，从源头减少数据处理量。到达客户端的数据仅仅是当前页面中的数据，而不是满足条件的所有数据。ES109生产线管理系统的所有数据查询页面都采用了数据库分页技术。实现的方法是，在SQL Server数据库里，编写存储过程，在程序里直接对存储过程进行参数传递，获取需要的数据。

    3．2 AJAX技术

    本系统在多个地方使用了AJAX(Asynchronous JavaScript and XML)技术。AJAX是多种技术的综合，它使浏览器可以为用户提供更为自然的浏览体验。在AJAX之前，Web站点强制用户进入提交一等待一重新显示范例，用户的动作总是与服务器的“思考时间”同步。AJAX提供与服务器异步通信的能力，从而使用户从请求一响应的循环中解脱出来，使Web站点看起来是即时响应的。

    3．3 MD5加密技术

    系统采用MD5加密技术，当用户登录时，系统把用户输入的密码计算成MD5值，然后再与保存在文件系统中的MD5值进行比较，进而确定输入的密码是否正确。通过这样的步骤，系统在并不知道用户密码的明码情况下就可以确定用户登录系统的合法性。这不但可以避免用户的密码被具有系统管理员权限的用户知道，而且还在一定程度上增加了密码被破解的难度。

4 结束语

    ES109生产线管理系统利用条码技术实现产品的入库、出库、调试、测试、组装等过程的信息采集与跟踪、管理，具有操作简单、易学易用等特点，使企业用较低的成本实现了较高的信息化管理。该系统不仅具有广阔的应用前景，同时对其他行业的管理信息系统也有很好的借鉴意义。