基于模糊規(guī)則庫(kù)思想的插件式動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)方案

彭海波，楊 偉，姚志清

(武鋼集團(tuán)昆明鋼鐵股份有限公司信息中心，云南昆明 650302)

基于模糊規(guī)則庫(kù)思想的插件式動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)方案

彭海波，楊 偉，姚志清

(武鋼集團(tuán)昆明鋼鐵股份有限公司信息中心，云南昆明 650302)

借用模糊控制當(dāng)中的模糊規(guī)則庫(kù)思想和當(dāng)今軟件領(lǐng)域熱門的插件化、模塊化思想，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的SQL語(yǔ)言和Sql Server數(shù)據(jù)庫(kù)，采用與平臺(tái)無(wú)關(guān)的Java語(yǔ)言并充分利用其面向?qū)ο蟮奶匦?，提出并?shí)現(xiàn)了一種動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應(yīng)用，大大減少了系統(tǒng)的維護(hù)量，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性、可配置性和一定的自適應(yīng)性。

Java;SQL語(yǔ)言;模糊規(guī)則庫(kù);動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì);模塊化;插件化

質(zhì)量是企業(yè)的生命，企業(yè)通過對(duì)其內(nèi)部的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，找出質(zhì)量?jī)?yōu)劣所在的根源是競(jìng)爭(zhēng)獲勝的一個(gè)法寶。通常工廠信息化當(dāng)中的統(tǒng)計(jì)功能都是由系統(tǒng)開發(fā)人員依據(jù)需求采集人員所獲得的需求量身定制的。這種對(duì)需求硬編碼的方法，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、快速，但當(dāng)企業(yè)用戶的需求變化時(shí)，就只能依靠維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)升級(jí)了，這是相當(dāng)不便和麻煩的，需要耗費(fèi)大量的人力與物力資源，而且當(dāng)企業(yè)用戶的統(tǒng)計(jì)需求頻繁變動(dòng)時(shí)(如以天為單位)，這種方式將根本不能滿足要求。

在筆者所承擔(dān)的昆明某鋼廠的質(zhì)量管理系統(tǒng)中的統(tǒng)計(jì)功能就屬于這種情況。統(tǒng)計(jì)需求變動(dòng)頻繁且不可預(yù)知，其需要統(tǒng)計(jì)的檢驗(yàn)項(xiàng)、送樣數(shù)量、統(tǒng)計(jì)的方式等都存在不確定性。因此，開發(fā)具有一定通用性、動(dòng)態(tài)性、自適應(yīng)性的統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)是必然的選擇。

1 總體設(shè)計(jì)

昆明某鋼廠用戶的統(tǒng)計(jì)需求按照時(shí)間區(qū)間的不同劃分為日統(tǒng)計(jì)、周統(tǒng)計(jì)、月統(tǒng)計(jì)、年統(tǒng)計(jì)4種。每種統(tǒng)計(jì)均會(huì)有不同的檢驗(yàn)項(xiàng)和統(tǒng)計(jì)方式，但經(jīng)過仔細(xì)分析，其統(tǒng)計(jì)的工藝流程大致相同，只是其統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)項(xiàng)和實(shí)現(xiàn)方式不一，比如日統(tǒng)計(jì)可能需要某力學(xué)性能的抗振性能指標(biāo)，而周統(tǒng)計(jì)可能需要某力學(xué)性能的合格率，但又都可能需要該力學(xué)性能的平均值和方差等等，因此按照面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想來(lái)設(shè)計(jì)該模型是最合適不過的，該模型的統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

統(tǒng)計(jì)請(qǐng)求由“入口檢驗(yàn)?zāi)K”接收，經(jīng)過處理后將必要的信息傳遞給“統(tǒng)計(jì)總調(diào)度模塊”?！敖y(tǒng)計(jì)總調(diào)度模塊”根據(jù)接收的信息動(dòng)態(tài)調(diào)用各個(gè)子統(tǒng)計(jì)模塊，從而完成此次統(tǒng)計(jì)請(qǐng)求。該動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)借用了模糊控制當(dāng)中的模糊規(guī)則庫(kù)思想和當(dāng)今軟件領(lǐng)域熱門的插件及模塊化思想［1］，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的SQL語(yǔ)言和Sql Server數(shù)據(jù)庫(kù)，采用與平臺(tái)無(wú)關(guān)的Java語(yǔ)言并充分利用面向?qū)ο螅?］的思想來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中模糊規(guī)則庫(kù)思想來(lái)源于控制領(lǐng)域的模糊控制理論，它是一組規(guī)則集合，決定著控制系統(tǒng)的控制策略，圖2和圖3為本文的規(guī)則庫(kù)示例，不同的統(tǒng)計(jì)模塊根據(jù)需求調(diào)用各種規(guī)則庫(kù)。

2 系統(tǒng)功能描述

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)表

圖1中的框圖為數(shù)據(jù)庫(kù)表，其中“源數(shù)據(jù)表”和“統(tǒng)計(jì)結(jié)果表”各自均為多張數(shù)據(jù)庫(kù)表，為了描述的需要對(duì)二者進(jìn)行了簡(jiǎn)化，前者存放統(tǒng)計(jì)需要的、已由其他系統(tǒng)產(chǎn)生的源數(shù)據(jù)，后者則存放最終的統(tǒng)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)(其中的某些數(shù)據(jù)也可能成為數(shù)據(jù)源)。

圖2 規(guī)則庫(kù)示例1

圖3 規(guī)則庫(kù)示例2

“統(tǒng)計(jì)條目表”和各“規(guī)則庫(kù)”表均為單張的可配置表，其中前者存放需要統(tǒng)計(jì)的產(chǎn)品條目信息，該表中的信息描述了細(xì)分后的產(chǎn)品條目，統(tǒng)計(jì)將以此表中的信息條目為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖4所示。

圖4 統(tǒng)計(jì)條目信息示例

后者則定義了每種產(chǎn)品條目下某個(gè)統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)來(lái)源、統(tǒng)計(jì)方法、統(tǒng)計(jì)結(jié)果存放目的地等信息，如圖2、圖3所示。

2.2 模塊功能

圖1中的中等深度顏色的矩形框圖為各個(gè)功能模塊，其各自功能如下。

a.入口檢驗(yàn)?zāi)K。此模塊接受統(tǒng)計(jì)請(qǐng)求，獲得請(qǐng)求的時(shí)間區(qū)間，確認(rèn)請(qǐng)求的統(tǒng)計(jì)方式(日、周、月、年中的一種)，此外，還需要完成2個(gè)功能:(1)根據(jù)“統(tǒng)計(jì)結(jié)果”表確認(rèn)是否已存在該時(shí)間區(qū)間的統(tǒng)計(jì)，如果已存在，則不做統(tǒng)計(jì)，轉(zhuǎn)向其他功能模塊(圖1中未給出);如果不存在，則進(jìn)行第二步。(2)根據(jù)源數(shù)據(jù)表校驗(yàn)是否有該時(shí)間區(qū)間的源數(shù)據(jù)存在，若不存在，返回并給出提示信息;若存在，則轉(zhuǎn)向“統(tǒng)計(jì)總調(diào)度模塊”。

b.統(tǒng)計(jì)總調(diào)度模塊。此模塊相當(dāng)于一個(gè)母體框架，如同 Java的 Eclipse集成開發(fā)環(huán)境［2］，其功能需要各個(gè)“插件”(各種方式的統(tǒng)計(jì)模塊)來(lái)補(bǔ)充。其功能是:根據(jù)“統(tǒng)計(jì)條目表”動(dòng)態(tài)獲取需要統(tǒng)計(jì)的產(chǎn)品種類，結(jié)合“入口檢驗(yàn)?zāi)K”傳遞過來(lái)的時(shí)間區(qū)間、統(tǒng)計(jì)方式等必要信息來(lái)調(diào)用各個(gè)統(tǒng)計(jì)模塊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將最終統(tǒng)計(jì)出來(lái)的結(jié)果存入“統(tǒng)計(jì)結(jié)果表”。

c.其他子統(tǒng)計(jì)模塊:這些模塊以“插件”的形式存在，類似用Eclipse集成開發(fā)環(huán)境開發(fā)J2EE時(shí)需要的Lomboz、XMLBuddy等插件。主要就是實(shí)現(xiàn)各種類型的統(tǒng)計(jì)。

3 具體實(shí)現(xiàn)

3.1 集成框架類

系統(tǒng)充分利用面向?qū)ο蟮奶匦詠?lái)實(shí)現(xiàn)，如圖5所示。圖5給出的CheckStatistic部分屬性、方法為所有統(tǒng)計(jì)類的基類，處于最頂層，其他統(tǒng)計(jì)類均繼承該基類而來(lái)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)方式的不同來(lái)繼承和實(shí)現(xiàn)不同的方法。它及其下級(jí)子類主要專注于集成框架的實(shí)現(xiàn)，提供與各“插件”類的接口，而復(fù)雜的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作則通過最底層的統(tǒng)計(jì)“插件”類來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖5 CheckStatistic抽象類

比如圖6中:qssj與zzsj2個(gè)屬性為統(tǒng)計(jì)的起始時(shí)間和終止時(shí)間;a1為數(shù)據(jù)庫(kù)連接對(duì)象，并在checkSyd()這個(gè)構(gòu)造函數(shù)中實(shí)例化;conDestroyed()方法用于斷開數(shù)據(jù)庫(kù)連接。

3.2 “插件”類

下面將以圖2和圖3所示的2類規(guī)則庫(kù)為例，詳述這2類動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)在“插件”類中的實(shí)現(xiàn)原理。

圖2是某雙樣產(chǎn)品的某類型的部分規(guī)則庫(kù)數(shù) 據(jù)，舊的VFP硬編碼如圖6所示。

圖6 某數(shù)量型統(tǒng)計(jì)VFP硬編碼

分析圖6可知，其功能為統(tǒng)計(jì)某種力學(xué)檢驗(yàn)性能指標(biāo)在設(shè)定范圍內(nèi)的數(shù)量，并且有規(guī)律可尋。由于檢驗(yàn)項(xiàng)的數(shù)量最多為5樣，因而設(shè)計(jì)的規(guī)則庫(kù)就如圖 2 所示，其中［ItemName1］、［ItemName2］、［ItemName3］、［ItemName4］、［ItemName5］對(duì)應(yīng)某種力學(xué)性能(如ReL)的1～5樣，程序?qū)⒏鶕?jù)表中配置的情況自動(dòng)識(shí)別檢驗(yàn)項(xiàng)送樣數(shù)量，并構(gòu)建相應(yīng)的SQL條件語(yǔ)句。其數(shù)據(jù)來(lái)源為“源數(shù)據(jù)表”中的字段名;4字段則詳細(xì)描述了其相應(yīng)的上下限符號(hào)及對(duì)應(yīng)的值;Destination則指明了其在“統(tǒng)計(jì)結(jié)果表”中的位置。下面給出截取的由系統(tǒng)自動(dòng)生成的部分SQL語(yǔ)句:

對(duì)于圖3，也是某雙樣產(chǎn)品的某類型的部分規(guī)則庫(kù)數(shù)據(jù)，舊的VFP硬編碼如圖7所示。

圖7 某公式型統(tǒng)計(jì)VFP硬編碼

3.3 規(guī)則庫(kù)配置

該統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性、可配置性還有賴于一個(gè)強(qiáng)大且方便的配置系統(tǒng)，配置系統(tǒng)提供新增、編輯、刪除規(guī)則庫(kù)數(shù)據(jù)的功能，如圖8所示。

圖8 某規(guī)則庫(kù)配置界面

4 結(jié)束語(yǔ)

基于模糊規(guī)則庫(kù)思想的插件式動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)已成功應(yīng)用于昆明某鋼廠的質(zhì)量管理系統(tǒng)，與現(xiàn)有大多數(shù)的硬編碼統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)相比，該統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)、可配置和可擴(kuò)展的特性，因而系統(tǒng)的靈活性大大提高，不必跟著用戶需求的變化而變化，達(dá)到了自適應(yīng)用戶需求變化的效果，降低了開發(fā)成本和后續(xù)的維護(hù)成本，提高了系統(tǒng)的通用性、靈活性。文中以Java和Sql Server為示例，介紹了動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)方案的具體實(shí)現(xiàn)，其思想、原理還可以推廣至任何開發(fā)語(yǔ)言及數(shù)據(jù)庫(kù)。

［1］周競(jìng)濤.Eclipse完全手冊(cè)——基礎(chǔ)·進(jìn)階·高級(jí)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2006.

［2］江義華.Java完美經(jīng)典［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2004.

名詞解釋:組合機(jī)床

組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。

組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。

組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。

二十世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.5～0.63微米;鏜孔精度可達(dá)IT7～6級(jí)，孔距精度可達(dá)O.03～O.02微米。

專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。

最早的組合機(jī)床是1911年在美國(guó)制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。

通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。

支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。

輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。

控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。

為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。

組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍;采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性;以及納入柔性制造。

Plug-in Dynamic Statistic Solution Based on Fuzzy Rules-Base Method

PENG Haibo，YANG Wie，YAO Zhiqing
(Wisco Group Kunming Iron and Steel Co.，ltd.information Center，Yunnan Kunming，650302，China)

This paper puts forward and establishes a dynamic statistic system by utilizing the fuzzy rules-base method of fuzzy control domain and modularization、plug-in method of software domain，associating SQL language and Sql Server database，and fully adopting the object-oriented feature of Java language.In the application of the system，the maintenance work is cut down a lot，and the system＇s dynamic characteristic，configurability and adaptivity are realized.

Java;SQL Language;Fuzzy Rules-Base;Dynamic Statistic;Modularization;Plug-in

TP311

A

2095－509X(2013)02－0036－04

10.3969/j.issn.2095 －509X.2013.02.010

2012－10－17

彭海波(1982—)，男，云南昆明人，武鋼集團(tuán)昆明鋼鐵股份有限公司信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師，碩士，主要研究方向?yàn)槠髽I(yè)綜合信息化。