基于物流管理的防竄碼前關(guān)聯(lián)軟件設(shè)計與實現(xiàn)

陳延文，陳旭文，管 永

（1.天水師范學(xué)院 電子信息與電氣工程學(xué)院，甘肅 天水 741001;2.蘭州達嘉噴碼標識設(shè)備有限公司，甘肅 蘭州 730050）

1 引言

為了實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程中對產(chǎn)品的跟蹤和追溯，對產(chǎn)品內(nèi)外包裝進行賦碼，并將內(nèi)外包裝的賦碼結(jié)果和內(nèi)外包裝的關(guān)聯(lián)結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫。通過軟件控制向打印機發(fā)送編碼或二維編碼，完成賦碼功能；內(nèi)外包裝的關(guān)聯(lián)由軟件完成，并存儲到數(shù)據(jù)庫中，要求可靠、快速、穩(wěn)定；便于企業(yè)后續(xù)利用本軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，在ERP系統(tǒng)中開發(fā)更復(fù)雜的應(yīng)用。

本軟件主要解決食品飲料行業(yè)中包裝的賦碼與關(guān)聯(lián)問題。系統(tǒng)工作模型如圖1所示。

1.1 背景

受蘭州達嘉噴碼標識設(shè)備有限公司委托，開發(fā)設(shè)計該公司代理銷售產(chǎn)品的配套軟件，該公司主要銷售產(chǎn)品包括激光噴碼打印機、條碼打印機等產(chǎn)品，該公司還為相關(guān)企業(yè)提供產(chǎn)品集成服務(wù)，包括賦碼控制、關(guān)聯(lián)軟件的開發(fā)。

向激光打印機和條碼打印機發(fā)送編碼，經(jīng)打印機打印賦碼，要求快速、準確、穩(wěn)定；要求在賦碼打印的同時，還要進行內(nèi)、外包裝碼的相互關(guān)聯(lián)，并將關(guān)聯(lián)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫，以備后續(xù)查詢、跟蹤及ERP應(yīng)用開發(fā)。

圖1 系統(tǒng)工作模型

1.2 定義

（1）賦碼。指將軟件根據(jù)客戶要求的格式生成的代碼按照激光打印機和條碼打印機的通訊協(xié)議要求，經(jīng)過處理后，發(fā)送給激光打印機或者條碼打印機，經(jīng)過激光打印機和條碼打印機雕刻或打印在產(chǎn)品的外包裝上的過程。

（2）關(guān)聯(lián)。指產(chǎn)品的外包裝（箱）的條形碼和產(chǎn)品的內(nèi)包裝（盒或瓶）的編碼之間的對應(yīng)關(guān)系。例如：如果對于6瓶（盒）/箱的包裝形式，那么，1個箱碼則對應(yīng)6個瓶（盒）碼，箱碼和瓶（盒）碼編碼要求必須唯一，不能重復(fù)，防止內(nèi)外包裝碼之間對應(yīng)關(guān)系混亂，造成竄碼。

（3）前關(guān)聯(lián)。指在賦碼前，由軟件根據(jù)廠家設(shè)置的參數(shù)，形成內(nèi)包裝（盒或瓶）的編碼與外包裝（箱）的條形碼之間的對應(yīng)關(guān)系。

2 總體設(shè)計

2.1 需求規(guī)定

（1）要求計算機與激光打印機和條碼打印機通訊協(xié)議采用RS232通訊。

（2）要求激光打印機和條碼打印機在波特率為19 200和9 600的情況下，關(guān)聯(lián)速度要達到最少2箱/s的速度。

（3）要求每個產(chǎn)品批次產(chǎn)品數(shù)量在10～200 000瓶之間。

（4）要求將賦碼結(jié)果和關(guān)聯(lián)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫，便于數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

（5）要求對賦碼出現(xiàn)失敗的情況下，可以進行補救或重新打印賦碼。

（6）要求用戶界面友好、操作方便。

2.2 運行環(huán)境

（1）硬件環(huán)境：X86 架構(gòu)，主頻4.5GHZ，1G 內(nèi)存，天燦加密鎖，研華PCI1761-I/O卡。

（2）軟件環(huán)境：Windows XP、Windows 7、Windows 10平臺，.NET Framework 3.5以上版本，研華PCI1761 I/O卡驅(qū)動程序DAQNavi_PCI1761_PCM3761I_MIC3761_4.0.3.0以上版本，Access2010數(shù)據(jù)庫引擎。

2.3 基本設(shè)計概念和處理流程

軟件設(shè)計中的功能模塊包括：

（1）“新建任務(wù)”功能模塊。本功能模塊的功能是生成產(chǎn)品任務(wù)（實際就是生成Access 數(shù)據(jù)庫文件），將產(chǎn)品生產(chǎn)日期、產(chǎn)品批次、班次、每箱瓶數(shù)、生產(chǎn)線編碼、廠家編碼等信息存入數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)瓶數(shù)產(chǎn)生瓶碼數(shù)據(jù)庫表（BottleTable）和箱碼數(shù)據(jù)庫表（BoxTable），BottleTable 表的記錄條數(shù)等于瓶數(shù)，BoxTable表的記錄條數(shù)等于瓶數(shù)/每箱瓶數(shù)。在每條記錄中產(chǎn)生唯一的隨機碼，為在關(guān)聯(lián)時產(chǎn)生盒（或瓶）碼、箱碼做準備。

（2）“產(chǎn)品信息設(shè)置”模塊。本功能模塊的功能是設(shè)置產(chǎn)品基本信息，信息包括：產(chǎn)品編碼、產(chǎn)品名稱、每箱瓶數(shù)、每垛箱數(shù)。將這些信息存入數(shù)據(jù)庫的表BasicTable中。要求實現(xiàn)增、刪、改的功能。

（3）“補印漏碼”模塊。本功能模塊的功能是對打印機打印賦碼過程中由于打印機故障或因打印質(zhì)量原因，對瓶（盒）碼及箱碼需要重新打印時，通過查詢箱碼，實現(xiàn)對箱碼和瓶（盒）碼的查詢和打印功能。要求通過輸入箱碼的后8位，然后查詢出箱碼以及與箱碼關(guān)聯(lián)的瓶碼，然后選擇打印。

（4）“系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置”模塊。本功能模塊的功能是設(shè)置條碼打印機（打印箱碼）的通訊串行口及波特率、激光打印機（打印瓶（盒）碼）的通訊串行口及波特率，廠家代碼、生產(chǎn)線代碼、導(dǎo)出文件夾、備份文件夾等。這些信息保存在系統(tǒng)配置文件sysconfig.ini文件中，以備使用。

（5）“導(dǎo)出關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)”模塊。本功能模塊的功能是以文本文件格式（擴展名為TXT）導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫文件中的關(guān)聯(lián)結(jié)果數(shù)據(jù)，并保存在“系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置”中設(shè)置的“導(dǎo)出文件夾”的文件夾下，以備開發(fā)其他ERP應(yīng)用時使用。

（6）“系統(tǒng)日志瀏覽”模塊。本功能模塊的功能是在對系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的日志文件打開并進行瀏覽，通過瀏覽日志文件，對系統(tǒng)的運行過程中的錯誤進行處理，對系統(tǒng)運行性能進行評估。

（7）“開始生產(chǎn)”模塊。本功能模塊的功能是根據(jù)生成的產(chǎn)品任務(wù)，根據(jù)客戶要求格式，產(chǎn)生瓶（盒）碼和箱碼，并發(fā)送給激光打印機和條碼打印機，將瓶碼存入數(shù)據(jù)庫表BottleTable中，將箱碼存入數(shù)據(jù)庫表BoxTable 中，并且進行瓶（盒）碼和箱碼的關(guān)聯(lián)，并將關(guān)聯(lián)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫的BoxTable 中，要求在向激光打印機發(fā)送瓶碼時，通過研華的PCI1761 I/O卡，接受激光打印機的“Marking”應(yīng)答信號的下降沿后，才發(fā)送，系統(tǒng)處理流程如圖2所示。

圖2 處理流程圖

2.4 結(jié)構(gòu)

基于物流管理的防竄碼前關(guān)聯(lián)軟件程序結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.5 功能需求與程序的關(guān)系

系統(tǒng)功能需求與程序的關(guān)系見表1-表3。

表1 功能需求與程序的關(guān)系1

表2 功能需求與程序的關(guān)系2

表3 功能需求與程序的關(guān)系3

圖3 基于物流管理的防竄碼前關(guān)聯(lián)軟件程序結(jié)構(gòu)圖

2.6 人工處理過程

在賦碼過程中，如果打印機出現(xiàn)故障、人為造成內(nèi)外包裝關(guān)聯(lián)錯誤、打印質(zhì)量不理想的情況，需要人工處理。如果打印機出現(xiàn)故障，造成漏碼，需要人工找出遺漏的碼，然后用“補印漏碼”的功能進行補打漏碼。若打印質(zhì)量不理想，也可以利用“補印漏碼”的功能重新打印。

2.7 尚未解決的問題

數(shù)據(jù)庫讀寫速度優(yōu)化的問題，用戶要求在打印機波特率為19 200時，根據(jù)打印內(nèi)容，賦碼打印速率達到3 箱/s，當然這個速率和計算機配置有關(guān)系，與數(shù)據(jù)庫的讀寫方法也有關(guān)系。目前在Pentium4 3.5G,1GB 內(nèi)存配置下，能達到 3 箱/s 的速率，滿足客戶要求。這個速率越高越好。

3 接口設(shè)計

3.1 用戶接口

（1）用戶主界面，啟動程序后，該界面首先顯示，實現(xiàn)與用戶總體交互，如圖4所示。

（2）“系統(tǒng)配置設(shè)置”界面，完成軟件系統(tǒng)運行環(huán)境的信息配置，如圖5所示。

（3）“產(chǎn)品基本信息設(shè)置”界面，完成生產(chǎn)產(chǎn)品基本信息的設(shè)置，并存入數(shù)據(jù)庫，如圖6所示。

（4）“生產(chǎn)任務(wù)”界面，完成生產(chǎn)任務(wù)的生成，并把生成數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，如圖7所示。

圖4 用戶主界面

圖5 “系統(tǒng)配置”設(shè)置界面

圖6 “產(chǎn)品基本信息設(shè)置”界面

（5）“打開生產(chǎn)任務(wù)”界面，完成生產(chǎn)任務(wù)的打開（打開對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫文件），如圖8所示。

（6）“補印漏碼”界面，完成在賦碼過程中對漏碼或質(zhì)量不理想的碼進行補打的對話框，如圖9所示。

（7）“關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)導(dǎo)出”界面，完成關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)以文本文件導(dǎo)出，以備開發(fā)ERP應(yīng)用，如圖10所示。

（8）“瀏覽日志文件”界面，完成對日志文件的瀏覽功能，如圖11所示。

圖7 “生產(chǎn)任務(wù)”界面

圖8 “打開生產(chǎn)任務(wù)”界面

圖9 “補印漏碼”界面

3.2 外部接口

有四個外部硬件接口，分別為：

USB接口：利用第三方U盤加密鎖（天燦加密鎖）對軟件實現(xiàn)加密，防止用戶非法重復(fù)拷貝。與加密鎖有關(guān)的軟件包括：readPasswordDog 方法讀密碼，RegisterDeviceNotification()注冊設(shè)備。

PCI IO接口卡：型號為研華PCI1761 IO卡，需要安裝相應(yīng)的驅(qū)動程序。

與激光打印機連接的串行口：波特率可以設(shè)置。

與條形碼打印機連接的串行口：波特率可以設(shè)置。

外部軟件接口：access2010數(shù)據(jù)庫驅(qū)動引擎。

圖10 “關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)導(dǎo)出”界面

圖11 “瀏覽日志文件”界面

3.3 內(nèi)部接口

軟件中有一個類，是接口類，為串行通信提供統(tǒng)一接口，接口中有兩個方法。一個是事件處理方法Datareceived，另一個是數(shù)據(jù)發(fā)送方法SendData()。

4 運行設(shè)計

4.1 運行控制

操作步驟：參考圖2處理流程。

在圖12所示的主界面中，點擊“開始”按鈕，程序開始運行，開始賦碼并關(guān)聯(lián)。在運行過程中，如果要停止系統(tǒng)，可以在圖12所示的主界面中，點擊“停止”按鈕，使程序停止運行。

圖12 系統(tǒng)主界面

4.2 運行時間

用戶要求在打印機波特率為19 200 時，根據(jù)打印內(nèi)容，賦碼打印速率達到3箱/s，經(jīng)過測試，在生成任務(wù)為20萬瓶時，賦碼打印速率可以達到5箱/s。

5 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）產(chǎn)品基本信息E-R圖，如圖13所示。

圖13 產(chǎn)品基本信息E-R圖

（2）瓶（盒）碼信息E-R圖，如圖14所示。

圖14 瓶（盒）碼信息E-R圖

（3）箱信息E-R圖，如圖15所示。

圖15 箱信息E-R圖

6 結(jié)論

通過本軟件系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)了客戶提出的要求和功能，并很好地利用C#提供的多線程并行運算功能解決了數(shù)據(jù)庫的快速讀寫，提供了在C#中通過網(wǎng)口和串口與賦碼設(shè)備的接口設(shè)計規(guī)范，為研華PCI卡在工控機中的工業(yè)應(yīng)用提供了參考。