MES柔性報(bào)表子系統(tǒng)的開發(fā)研究*

喻道遠(yuǎn) 何世林 陸 遠(yuǎn) 張三強(qiáng) 史登松 李蘇珂

(①華中科技大學(xué)數(shù)字制造裝備與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074①南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江西南昌 330031)

報(bào)表生成是MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))的核心功能之一，其主要功能是對(duì)MES中大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工分析，形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、樣式多樣的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，力求能夠直觀、綜合、概括生產(chǎn)過程中各業(yè)務(wù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，為企業(yè)的生產(chǎn)決策層提供準(zhǔn)確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息［1］。目前很多企業(yè)的 MES報(bào)表系統(tǒng)采用以EXCEL的形式呈現(xiàn)［2-4］，采用此方法的報(bào)表系統(tǒng)，用戶容易掌握，結(jié)構(gòu)容易調(diào)整，但是代碼重用度低，報(bào)表發(fā)布和管理困難，且容易摻雜人為因素，報(bào)表格式?jīng)]有統(tǒng)一的規(guī)范，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性相對(duì)較低。

近年來隨著.NET技術(shù)的迅速發(fā)展，使得其自帶的水晶報(bào)表成為報(bào)表系統(tǒng)新的研究對(duì)象［5-6］，水晶報(bào)表的優(yōu)點(diǎn)是外觀顯示效果好，代碼開發(fā)量少，但是在其具體應(yīng)用中會(huì)遇到了很多問題，如：后期的維護(hù)不方便，只有開發(fā)人員才可以修改報(bào)表結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)源，用戶無法或只能少量的定義和修改，任何的業(yè)務(wù)變動(dòng)都有可能需要修改存儲(chǔ)過程甚至.NET代碼。

1 MES報(bào)表的特點(diǎn)

MES報(bào)表格式因企業(yè)業(yè)務(wù)需求的不同而不盡相同。例如汽車總裝線業(yè)務(wù)所需的報(bào)表就有生產(chǎn)月報(bào)表、年報(bào)表、上線報(bào)表、下線報(bào)表和入庫報(bào)表等五大類。各類報(bào)表格式迥異，有縱向排列的也有橫向伸展的，有些報(bào)表的框架結(jié)構(gòu)是固定不變的，另外一些則是根據(jù)所得數(shù)據(jù)量的多少動(dòng)態(tài)搭建的；各類不同報(bào)表之間有很多結(jié)構(gòu)相同的報(bào)表塊，如通用的標(biāo)題欄等，同類單個(gè)報(bào)表也有很大一部分結(jié)構(gòu)是由多個(gè)相同的小報(bào)表塊重復(fù)疊加組合而成，如年報(bào)表就是由12個(gè)結(jié)構(gòu)相同的月統(tǒng)計(jì)記錄報(bào)告組合而成；隨著MES在裝配線上的應(yīng)用，用戶對(duì)報(bào)表的需求也會(huì)隨之變化，可能不再拘泥于以上五類報(bào)表形式，如上線初期生產(chǎn)線電子看板功能就被提到案上，用戶希望可以在MES報(bào)表系統(tǒng)上直觀地、透明地和交互地設(shè)計(jì)用戶想要的報(bào)表。綜上，MES報(bào)表的特點(diǎn)可以概括為：類型多樣，結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)，重復(fù)區(qū)多，用戶可配置。

2 功能架構(gòu)

MES柔性報(bào)表系統(tǒng)的技術(shù)方案采用基于.NET和Oracle技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。這種方案有其自身的優(yōu)點(diǎn)：統(tǒng)一的操作界面，用戶容易熟悉，操作方便，所有的應(yīng)用在服務(wù)器端生成，對(duì)客戶端配置要求低，報(bào)表發(fā)布和管理簡(jiǎn)單。為克服報(bào)表系統(tǒng)維護(hù)的困難，將整個(gè)報(bào)表生成過程分為兩個(gè)層次：報(bào)表結(jié)構(gòu)構(gòu)造層和數(shù)據(jù)整合層。報(bào)表結(jié)構(gòu)構(gòu)造層的功能有參數(shù)的定義與讀取、報(bào)表結(jié)構(gòu)搭建、表格樣式設(shè)置以及XML配置；數(shù)據(jù)整合層為結(jié)構(gòu)層提供豐富、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，主要實(shí)現(xiàn)功能有數(shù)據(jù)源配置、存儲(chǔ)過程的定義、觸發(fā)器的定義、數(shù)據(jù)視圖的定義、傳遞查詢參數(shù)以及從數(shù)據(jù)庫中查詢整合并提取數(shù)據(jù)。報(bào)表結(jié)構(gòu)構(gòu)造層與數(shù)據(jù)整合層通過各自包含的邏輯類庫相互訪問，松散耦合，可移植性和通用性強(qiáng)。

圖1所示的報(bào)表平臺(tái)中，結(jié)構(gòu)構(gòu)造層為用戶提供可視化的報(bào)表繪制界面，用戶能夠定義和修改行和格的尺寸大小、布局、字體、顯示內(nèi)容，增加、刪除和修改報(bào)表的行數(shù)和格數(shù)，定義和修改報(bào)表查詢參數(shù)等，可以認(rèn)為這種報(bào)表編輯界面完全能夠達(dá)到用戶自定義的要求。數(shù)據(jù)整合層主要完成兩項(xiàng)工作，一是和結(jié)構(gòu)構(gòu)造層一起完成報(bào)表的搭建，數(shù)據(jù)整合層從數(shù)據(jù)庫中讀取表格的嵌套結(jié)構(gòu)信息，反饋給結(jié)構(gòu)構(gòu)造層，結(jié)合結(jié)構(gòu)構(gòu)造層的行、格結(jié)構(gòu)信息，搭建出整張報(bào)表；二是獲取數(shù)據(jù)，用戶在結(jié)構(gòu)構(gòu)造層中輸入報(bào)表查詢參數(shù)、設(shè)置查詢語句，數(shù)據(jù)整合層提取參數(shù)、配置數(shù)據(jù)源并從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)。

3 報(bào)表結(jié)構(gòu)模型

3.1 結(jié)構(gòu)組織方法

首先，通過對(duì)企業(yè)目前各類不同的報(bào)表分析，總結(jié)出一張復(fù)雜的報(bào)表是由許多結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的內(nèi)嵌表和單元格組合而成的?！靶小笔菆?bào)表的的第1級(jí)元素，可以認(rèn)為在柔性報(bào)表系統(tǒng)中任意一張報(bào)表都是由多個(gè)行對(duì)象組成的，報(bào)表的每一行包含若干列，行和列所對(duì)應(yīng)的就是格對(duì)象?！案瘛笔菆?bào)表的第2級(jí)元素，格的內(nèi)容可以是單元格也可以是加入格中的內(nèi)嵌表，有很大一部分報(bào)表都有相同結(jié)構(gòu)的內(nèi)嵌表。因此，采用表格內(nèi)嵌表的方式，可以大大提高表格結(jié)構(gòu)的復(fù)用性，如圖2所示。

圖2描述了不同類型但有一定相似性的A類報(bào)表和B類報(bào)表的結(jié)構(gòu)，他們都是由各自的行對(duì)象組成，每個(gè)行對(duì)象中可以放入若干格，格有單元格和內(nèi)嵌表兩種表現(xiàn)形式?？梢钥闯鯝類報(bào)表由兩個(gè)內(nèi)嵌表A(內(nèi)嵌表A中同樣也是由內(nèi)嵌表A1和單元格組成)和單元格組成，B類報(bào)表由內(nèi)嵌表A、內(nèi)嵌表B以及單元格組成，其中內(nèi)嵌表A為兩類報(bào)表所共有，且在A類報(bào)表中重復(fù)利用。因此定義這兩種不同類報(bào)表只需定義3個(gè)內(nèi)嵌報(bào)表A、B、A1即可，這種內(nèi)嵌表對(duì)象的復(fù)用大大降低了報(bào)表定義的工作量以及代碼的開發(fā)量。需要說明的是，圖中單元格可以顯示靜態(tài)文字和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，是報(bào)表的最小組成元素。內(nèi)嵌表是指在可以放入到另一個(gè)報(bào)表中的表格。

3.2 結(jié)構(gòu)對(duì)象定義

在拆分了報(bào)表元素之后，得出表對(duì)象下各級(jí)元素分別為行和格。表對(duì)象數(shù)目繁多，為了便于管理，故將表分類，用于標(biāo)示表為普通報(bào)表或內(nèi)嵌表。可以得出以下幾個(gè)報(bào)表成員：表類型、表對(duì)象、行對(duì)象、格對(duì)象和查詢參數(shù)。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。

圖3使用UML模型描述報(bào)表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。表類型對(duì)象可以放入多個(gè)表對(duì)象；表對(duì)象可以放入多個(gè)行對(duì)象；行對(duì)象可以放入多個(gè)格對(duì)象。需要指出的是行對(duì)象分為兩類：普通行和數(shù)據(jù)行，普通行是行數(shù)固定的一行，數(shù)據(jù)行是根據(jù)查詢數(shù)據(jù)量的多少重復(fù)顯示格式相同但數(shù)據(jù)不同的行。格對(duì)象的類型有四種：靜態(tài)數(shù)據(jù)格、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)格、中間參數(shù)格和對(duì)象格，靜態(tài)數(shù)據(jù)格用于寫入一些固定不變的信息，這些信息不會(huì)因查詢參數(shù)的不同而不同，如標(biāo)題欄的文字、表頭信息等等。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)格用于綁定其自身表的數(shù)據(jù)源字段，中間參數(shù)格用于綁定不同表之間的數(shù)據(jù)源字段，如當(dāng)內(nèi)嵌表中的某一格需要填充外部總表的數(shù)據(jù)源字段時(shí)，則需要采用中間參數(shù)格，對(duì)象格用于放入某個(gè)內(nèi)嵌表，實(shí)現(xiàn)表格的嵌套。查詢參數(shù)是與表對(duì)象相關(guān)聯(lián)的，是多對(duì)一的關(guān)系，即與表對(duì)象可以有多個(gè)關(guān)聯(lián)也可以沒有關(guān)聯(lián)的查詢參數(shù)，表對(duì)象根據(jù)其自身的數(shù)據(jù)源和查詢參數(shù)通過數(shù)據(jù)整合層從數(shù)據(jù)庫中查詢并寫入數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)源一般情況下是一段SQL語句，也可以是在數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)定義的存儲(chǔ)過程名。

4 實(shí)例驗(yàn)證

上述柔性報(bào)表系統(tǒng)方案已經(jīng)在國內(nèi)某汽車總裝線MES上得到應(yīng)用。此MES的開發(fā)環(huán)境是VS2008，采用的數(shù)據(jù)庫是 Oracle9i。以繪制下線報(bào)表為例，在頁面表示層中定義報(bào)表基本信息、報(bào)表查詢參數(shù)以及報(bào)表結(jié)構(gòu)。報(bào)表基本信息中可以定義報(bào)表ID、報(bào)表名稱、報(bào)表類型、邊框樣式和數(shù)據(jù)源。下線報(bào)表查詢參數(shù)包括車型類型、起始日期和終止日期、查詢自起始日期到終止日期某車型的下線記錄。報(bào)表結(jié)構(gòu)定義則根據(jù)報(bào)表結(jié)構(gòu)模型定義此報(bào)表的行數(shù)、列數(shù)、行樣式、格樣式、行類型、格類型等。報(bào)表結(jié)構(gòu)對(duì)象的表、行、格可直接與HTML中的TABLE、TR、TD等元素相對(duì)應(yīng)。為得到真正“所見即所得”的報(bào)表設(shè)計(jì)，行和格的尺寸均采用mm單位。下線報(bào)表采用了三層嵌套結(jié)構(gòu)，最外層總表是由2個(gè)行對(duì)象組成，第1行是表頭信息，包含7個(gè)靜態(tài)數(shù)據(jù)格，分別顯示“序號(hào)”、“車型”等靜態(tài)數(shù)據(jù)，第2行只有1格，為對(duì)象單元格，用于放入一級(jí)內(nèi)嵌表。一級(jí)內(nèi)嵌表結(jié)構(gòu)由2個(gè)行對(duì)象組成，第1行放入動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)格用于顯示“2009-06”和“2009-07”這樣的動(dòng)態(tài)月份數(shù)據(jù)，第2行只有1格，為對(duì)象單元格，用于放入二級(jí)內(nèi)嵌表。二級(jí)內(nèi)嵌表只有一個(gè)行對(duì)象，有兩格，第1格為對(duì)象單元格，放入三級(jí)內(nèi)嵌表，第2格為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)格，顯示“小計(jì)(臺(tái))”字段，統(tǒng)計(jì)各天完工下線的車輛總數(shù)。三級(jí)內(nèi)嵌表只有1行，此行屬于“數(shù)據(jù)行”，會(huì)根據(jù)查詢數(shù)量的多少動(dòng)態(tài)顯示行數(shù)，并顯示下線車輛的詳細(xì)信息，此行有6格，均為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)格。最終查詢2009年6月29日～7月2日CV7/CV9的完工下線報(bào)表如圖4所示。

5 結(jié)語

采用將報(bào)表劃分為多個(gè)簡(jiǎn)單內(nèi)嵌表的組織方式，可以有效快速地繪制格式復(fù)雜報(bào)表，適用范圍廣，理論上可以構(gòu)建任意格式的報(bào)表，充分體現(xiàn)MES報(bào)表系統(tǒng)的柔性。采用雙層報(bào)表生成機(jī)制，為用戶提供可視化的報(bào)表搭建界面，用戶無需掌握任何C#和THML代碼就可輕松繪制出想要的報(bào)表格式，使得報(bào)表的制定更具靈活性。此方法同樣適用其他報(bào)表系統(tǒng)。

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