基于Web的船舶制造信息管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

張波 張洪成 張永林 萬振剛

（1.北京機械工業(yè)自動化研究所有限公司 北京市 100120 2.江蘇科技大學(xué) 江蘇省鎮(zhèn)江市 212000）

我國船舶工業(yè)從全球金融危機爆發(fā)的2008年開始，處于由大到強高質(zhì)量發(fā)展階段[1]。從全球金融危機爆發(fā)元年起，由于危機的影響，船舶工業(yè)發(fā)展的內(nèi)外部環(huán)境發(fā)生重大的變化，全球經(jīng)濟發(fā)展速度下降、全球航運中存在的供求關(guān)系加劇惡劣、船舶產(chǎn)能供勝于求、造船所需成本難以控制、銀行等金融機構(gòu)減少貨幣流通量、中美貿(mào)易戰(zhàn)日益加劇等多種挑戰(zhàn)使船舶工業(yè)進入“寒冬期”。

我國政府為促進船舶工業(yè)健康、穩(wěn)定地發(fā)展，《中國制造2025》將海洋工程裝備及高技術(shù)船舶領(lǐng)域作為重點進行突破[2]，且將船舶智能制造定為重點研究方向[3]。我國“數(shù)字化造船”已經(jīng)歷經(jīng)十余年的發(fā)展，歷經(jīng)磨難，具備了良好的數(shù)控設(shè)備信息化基礎(chǔ)，但目前存在無法將船舶制造車間中人員信息與數(shù)控設(shè)備數(shù)據(jù)可視化的情況，管理層制定計劃與戰(zhàn)略決策會受之影響。因此，對于船舶工業(yè)來說，船舶制造信息管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)是一個急需研究的課題。

1 系統(tǒng)需求分析

企業(yè)往往在業(yè)務(wù)管理方面存在差異，該系統(tǒng)在調(diào)研上海外高橋造船廠的基礎(chǔ)上，根據(jù)管理層與操作人員的實際需求進行分析。

1.1 用戶需求分析

根據(jù)外高橋造船廠目前實行的業(yè)務(wù)管理流程，可將用戶分為普通用戶、管理層用戶。

普通用戶：普通用戶可更改賬戶密碼，并修改手機號、郵箱等非關(guān)鍵信息；若普通用戶需要更改關(guān)鍵部分信息，如工號、部門等，需要通過該管理系統(tǒng)向管理員進行申請。普通用戶在完成每日打卡信息之后，獲取工作計劃。按照計劃操作數(shù)控設(shè)備時，隨時可查看工位設(shè)備實時與歷史數(shù)據(jù)，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備中潛在的問題，可及時反饋給管理層用戶。

管理層用戶：擁有最高權(quán)限，可以添加、修改或注銷賬戶。根據(jù)普通用戶申請，對普通用戶關(guān)鍵部分信息進行核實后修改。根據(jù)普通用戶打卡信息與各工位數(shù)控設(shè)備歷史工作數(shù)據(jù)，發(fā)布工作計劃安排，若計劃有誤，可撤回計劃并通過信息管理系統(tǒng)通知普通用戶以減少損失。及時查看用戶反饋信息，對存在的問題進行解決。

1.2 功能模塊分析

該信息管理系統(tǒng)的研發(fā)以操作人員信息、數(shù)控設(shè)備工作數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以服務(wù)管理層用戶與普通用戶為目的，便于管理層用戶進行工作安排與戰(zhàn)略決策，使各車間普通用戶方便地獲得各工位信息，提高工作效率。該系統(tǒng)功能可以具體地分為7 個功能模塊：人員信息管理、工位設(shè)備信息管理、打卡信息管理、工作計劃信息管理、申請與反饋信息管理、綜合信息查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與導(dǎo)出。

基礎(chǔ)信息管理:對普通用戶信息以及部門信息進行管理，其中包括人員的權(quán)限設(shè)置以及字典管理[4]等。

圖1：信息管理功能模塊設(shè)計圖

圖2：信息管理系統(tǒng)開發(fā)模式圖

工位設(shè)備信息管理：提供各車間各工位船舶制造設(shè)備實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)以供使用者查看，管理層可以增添新工位、修改工位信息以及刪除現(xiàn)有工位信息。

打卡信息管理：對普通用戶提供打卡功能，收集各工位到崗信息，用于工作考核與管理員工作計劃安排。

工作計劃信息管理：管理層用戶對各車間各工位各人員進行工作計劃的編寫與發(fā)布，對于已發(fā)布計劃，可進行查詢、修改與刪除；當(dāng)修改與刪除未完成工作計劃時，及時通知相關(guān)人員。

消息管理：提供各車間各工位操作人員進行個人關(guān)鍵信息修改、問題反饋以及通知收取的功能。

綜合信息查詢：該信息管理系統(tǒng)提供簡約、快捷、多關(guān)鍵字的查詢功能，滿足查詢需求[5]。

表1：基礎(chǔ)信息表

表2：工位數(shù)控設(shè)備狀態(tài)信息表

表3：管理員綜合信息表

表4：打卡與消息管理信息表

數(shù)據(jù)統(tǒng)計與導(dǎo)出：根據(jù)使用者權(quán)限的不同與業(yè)務(wù)需要，提供全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)的分析與導(dǎo)出。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)功能模塊化設(shè)計

該監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計中主要功能如下：

（1）對于普通用戶，有用戶個人信息注冊、個人非關(guān)鍵信息更改、個人關(guān)鍵信息更改申請、打卡信息填寫、個人賬戶密碼設(shè)置更改注銷、工作安排獲取、工位設(shè)備運行情況查詢、情況反饋等功能。

（2）對于管理員用戶，有對用戶信息增添修改刪除、工位設(shè)備運行情況獲取、到崗情況獲取、工作計劃發(fā)布與撤回等功能，具體設(shè)計流程如圖1 所示。

2.2 Web數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是指對于一個給定的應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計優(yōu)化數(shù)據(jù)庫邏輯模式和物理結(jié)構(gòu)，并建立數(shù)據(jù)庫以及應(yīng)用系統(tǒng)[6]，使其能夠有效地存儲和管理數(shù)據(jù)滿足各種用戶的應(yīng)用要求，包括信息管理要求和數(shù)據(jù)操作要求[7]。該系統(tǒng)采用當(dāng)前主流的MySQL 數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的存儲。

2.2.1 基礎(chǔ)信息表

圖3：個人信息注冊界面

圖4：設(shè)備運行情況總覽界面

基礎(chǔ)信息表包括用戶姓名、性別、工號、部門、聯(lián)系電話、電子郵箱、賬戶密碼。如表1 所示。

2.2.2 工位數(shù)控設(shè)備狀態(tài)信息表

工位數(shù)控設(shè)備狀態(tài)信息[8]包括設(shè)備編號、設(shè)備名稱、聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)、工作狀態(tài)、開始時間、結(jié)束時間、故障信息。如表2 所示。

2.2.3 工作計劃通知表

工作計劃通知表包括發(fā)布者、主題、內(nèi)容、發(fā)布時間以及計劃是否撤銷情況[9]。如表3 所示。

2.2.4 打卡與消息管理信息表

打卡與消息管理信息表包括發(fā)送人工號、用戶關(guān)鍵信息修改申請、每日打卡信息、情況反饋、信息接收。如表4 所示。

圖5：管理員信息管理界面

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

該信息管理系統(tǒng)開發(fā)以Java EE 為基礎(chǔ)平臺，使用的數(shù)據(jù)庫為開源的MySQL 數(shù)據(jù)庫，使用Eclipse 軟件為系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，服務(wù)器軟件為Tomcat7.0[10]。Java EE 平臺的出現(xiàn)給予軟件設(shè)計師開發(fā)大型、多層次、穩(wěn)定可靠、安全系數(shù)高應(yīng)用的能力，為減少軟件開發(fā)者的工作量，提供了一套通用的開發(fā)模式，API 接口和可靠的運行環(huán)境。在目前主流的關(guān)系型開源數(shù)據(jù)庫軟件中，MySQL 數(shù)據(jù)庫軟件憑借其超乎尋常的性能以及較低的價格而受到開發(fā)者歡迎，中小型企業(yè)也往往將MySQL 數(shù)據(jù)庫作為第一選擇。

3.2 功能模塊實現(xiàn)

該信息管理系統(tǒng)中每一個功能模塊在軟件設(shè)計開發(fā)時，應(yīng)用了Spring MVC 框架來實現(xiàn)MVC 開發(fā)模式。其中在model 層使用Hibernate 框架，將數(shù)據(jù)持久化到MySQL 數(shù)據(jù)庫中。前端view 采用FreeMarker 模板引擎，前端與后端之間以JSON 數(shù)據(jù)交換格式作為唯一標(biāo)準(zhǔn),開發(fā)模式如圖2 所示。

3.3 系統(tǒng)部分運行界面

個人信息注冊模塊為信息管理系統(tǒng)進行身份識別功能，使用者需要根據(jù)個人信息填寫，經(jīng)過管理員審核后獲取各種系統(tǒng)權(quán)限與業(yè)務(wù)功能。與此同時，所注冊過的個人數(shù)據(jù)在MySQL 數(shù)據(jù)庫中進行同步，使安全性得到保障[11]。個人信息注冊頁面如圖3 所示。

設(shè)備運行情況總覽界面為管理層用戶與普通用戶提供了各工位數(shù)控設(shè)備的運行狀態(tài)，若需要工位的詳細(xì)數(shù)據(jù)，可進入各設(shè)備詳細(xì)數(shù)據(jù)界面進行查看。設(shè)備運行情況總覽界面如圖4 所示。

如圖5 所示為管理層用戶對普通用戶個人信息的管理界面，可以對普通用戶個人信息、地址、密碼等進行增添、修改以及刪除[12]。

4 結(jié)語

伴隨著工業(yè)以太網(wǎng)的飛速發(fā)展，船舶制造車間數(shù)字化程度得以提高，通過以Java EE 為基礎(chǔ)平臺，使用MySQL 數(shù)據(jù)庫作為信息存儲，Eclipse 軟件為系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，Tomcat7.0 為服務(wù)器軟件，設(shè)計并實現(xiàn)了船舶制造信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)將數(shù)控設(shè)備數(shù)據(jù)及時分享給車間普通用戶與管理層用戶，減少工人工作記錄的工作量，為管理層做工作計劃與戰(zhàn)略決策提供了保障，提高了管理效率，間接促進生產(chǎn)效率的改善，有利于船舶工業(yè)健康穩(wěn)定地發(fā)展。