利用FTP技術(shù)實(shí)現(xiàn)ERP與生產(chǎn)設(shè)備集成方法的研究

王佳卓

摘? ?要：機(jī)械加工制造業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)時(shí)，普遍借助ERP系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)過程的管理與控制，但是，在長(zhǎng)期的應(yīng)用中，ERP系統(tǒng)與機(jī)加機(jī)床集成度不高，存在數(shù)據(jù)孤島和管理間斷的問題，需研究借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化管理方法，給出企業(yè)信息化管理中生產(chǎn)過程閉環(huán)控制的解決方案，即ERP系統(tǒng)與生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)集成，并能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通信，以提升生產(chǎn)制造企業(yè)的信息化建設(shè)水平，推進(jìn)企業(yè)兩化融合建設(shè)，文章對(duì)此進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng);數(shù)控機(jī)床;文件傳輸協(xié)議

1? ? 課題背景和目標(biāo)

企業(yè)資源計(jì)劃（Enterprise Resource Planning，EPR）系統(tǒng)是企業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)進(jìn)行管理的重要方法和過程，是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，是ERP系統(tǒng)執(zhí)行主生產(chǎn)計(jì)劃后，自制任務(wù)閉環(huán)信息的主要來源[1]。根據(jù)企業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)和管理方式的不同，ERP系統(tǒng)呈現(xiàn)出通用性差、集成度低、職責(zé)不清的特點(diǎn)[2]，這些特點(diǎn)主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面，一是企業(yè)的生產(chǎn)資料管理混亂，數(shù)控加工程序監(jiān)管不力;二是隨著企業(yè)生產(chǎn)工具的不斷革新，ERP系統(tǒng)也需要不斷進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，去集成不同的數(shù)控機(jī)床加工設(shè)備，這樣做不但耗費(fèi)了大量的人力物力，效果也未能達(dá)到預(yù)期，最終的結(jié)果就是企業(yè)兩化融合推進(jìn)遲緩、信息化建設(shè)與生產(chǎn)管理脫節(jié)，從而給企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)帶來很多問題。

為了解決這些實(shí)際問題，需要解決ERP系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的集成問題，制定行之有效的解決方案，具體從兩個(gè)方面入手：一是制定ERP系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床集成方案，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，減少人為操作。二是通過文件傳輸協(xié)議（File Transfer Protocol，F(xiàn)TP）服務(wù)器，利用ERP系統(tǒng)對(duì)所有數(shù)控機(jī)床的程序進(jìn)行統(tǒng)一管理。即制定ERP系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床集成的通用性解決方案，實(shí)現(xiàn)ERP系統(tǒng)完成數(shù)控加工程序集中管理和設(shè)備集成管理的課題目標(biāo)。

2? ? 項(xiàng)目可行性研究

首先，ERP系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的集成過程，是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和建設(shè)過程，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和推廣是“中國(guó)制造2025”的一個(gè)重要發(fā)展方向，是一項(xiàng)應(yīng)用廣泛且成熟的技術(shù)方案，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)終端硬件設(shè)施的互聯(lián)[3]，同時(shí)，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，也能夠?qū)崿F(xiàn)終端硬件設(shè)施與軟件系統(tǒng)的互聯(lián)，該課題研究ERP系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)進(jìn)行集成的解決方案，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠完成兩套系統(tǒng)的集成。

其次，企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)過程需要不斷地更新或更換加工設(shè)備，為了實(shí)現(xiàn)ERP系統(tǒng)對(duì)所有數(shù)控機(jī)床的集中管理，需要不斷更新和改寫ERP系統(tǒng)的程序，此種做法導(dǎo)致的結(jié)果是企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)信息化管理的目標(biāo)，需要投入大量資源開展上述工作。分析該問題可以得出，ERP系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)集成的過程，實(shí)質(zhì)是數(shù)據(jù)互通的過程，即通過一個(gè)共享平臺(tái)，用于保存數(shù)控加工程序，使得ERP系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)共用一套數(shù)據(jù)，這個(gè)過程可以通過FTP服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)集中管理的目標(biāo)而言，ERP系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)每次在使用數(shù)控程序時(shí)，都從FTP服務(wù)器上下載或拉取相應(yīng)程序，即可實(shí)現(xiàn)集中和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理，利用FTP服務(wù)器強(qiáng)大的文件共享功能，通過TCP協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)課題的最終目標(biāo)。

3? ? 解決方案及設(shè)計(jì)方案

基于上述項(xiàng)目背景和實(shí)際需求，制定項(xiàng)目解決方案，即設(shè)計(jì)開發(fā)數(shù)控程序編輯器，用于集中編輯和管理全部的數(shù)控程序，并保存于ERP服務(wù)器上。在數(shù)據(jù)庫(kù)中保存數(shù)控程序在服務(wù)器上的物理位置，用于文件定位和查找。制定標(biāo)準(zhǔn)通信方法，在各類數(shù)控機(jī)床上開通FTP服務(wù)，形成通用的集成方案。進(jìn)行數(shù)控機(jī)床基本信息和ERP系統(tǒng)加工工藝文件的綁定操作，用于ERP系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)分配時(shí)，將數(shù)控程序發(fā)送至指定的數(shù)控機(jī)床上。

軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，軟件系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器模式（Browser/Server，B/S）的架構(gòu)方式，使用Java語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)，后臺(tái)采用SQL SERVER 2008數(shù)據(jù)庫(kù)，終端操作采用PC機(jī)進(jìn)行，在PC機(jī)上進(jìn)行數(shù)控程序的編輯，將編輯后的數(shù)控程序以數(shù)據(jù)流的方式保存為數(shù)控機(jī)床可識(shí)別的文件，再通過ERP自制任務(wù)分配功能，將數(shù)控程序文件推送至相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床的FTP文件夾中，在數(shù)控機(jī)床上打開FTP文件夾，選擇已推送的數(shù)控加工程序進(jìn)行相應(yīng)零件的加工。

3.1? 開發(fā)數(shù)控程序編輯器

數(shù)控程序是用于數(shù)控機(jī)床加工零件使用的程序指令，由于世界上存在多個(gè)數(shù)控程序編碼標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各個(gè)機(jī)床生產(chǎn)廠家選擇和執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)也不同，這就意味著組成數(shù)控程序的程序編號(hào)、程序內(nèi)容、程序段也不相同[4]，主要表現(xiàn)為數(shù)控程序的命令中多帶有特殊的半角字符，為了讓數(shù)控機(jī)床能夠按數(shù)控程序執(zhí)行相應(yīng)的操作，在數(shù)控機(jī)床操作系統(tǒng)編寫的程序，需要滿足兩個(gè)基本要求，一是數(shù)控程序文件是數(shù)控機(jī)床操作系統(tǒng)可識(shí)別的文件格式;二是數(shù)控程序中的特殊字符和程序格式不能發(fā)生改變。

基于上述兩方面原因，開發(fā)數(shù)控程序編輯器只能使用TEXTAREA格式域，而不能使用富文本編輯器，原因是富文本編輯器在數(shù)據(jù)庫(kù)中保存時(shí)會(huì)生成HTML格式代碼，該代碼在生成文本文件時(shí)，也會(huì)導(dǎo)入到文件中，且該代碼是不能被任何一種數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)識(shí)別的，由于編輯器的開發(fā)使用Java語(yǔ)言，而且Java語(yǔ)言進(jìn)行Web開發(fā)時(shí)，會(huì)將部分英文半角字符進(jìn)行轉(zhuǎn)義，導(dǎo)致保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)控程序或從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取的數(shù)控程序錯(cuò)誤，這個(gè)問題的解決方案是，利用JS腳本在客戶機(jī)頁(yè)面上將需要保存的數(shù)控程序中的半角字符首先進(jìn)行轉(zhuǎn)義，再由Java程序保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，此外，鑒于數(shù)控程序長(zhǎng)度的不確定性，在數(shù)據(jù)庫(kù)中應(yīng)使用TEXT字段格式。

3.2? 開發(fā)數(shù)據(jù)流處理程序

數(shù)控程序編輯器是為了輸入、查看、修改數(shù)控程序，是利用計(jì)算機(jī)程序通過讀寫數(shù)據(jù)庫(kù)來實(shí)現(xiàn)的，在數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)中，數(shù)控機(jī)床的存儲(chǔ)空間較小，在數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)上再開發(fā)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)的程序，不但需要增加硬件配置，而且無法實(shí)現(xiàn)通用性使用目的，二次開發(fā)成本較高，首選的解決方案是將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)控程序，讀取出來生成數(shù)控系統(tǒng)能夠識(shí)別的TXT文本文件的方式，發(fā)送到數(shù)控系統(tǒng)中即可。具體辦法是使用FILEWRITER函數(shù)，生成TXT文件，并從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)控程序，以數(shù)據(jù)流的形式寫入到該文件中。

3.3? 創(chuàng)建數(shù)控程序緩存空間

通過程序生成的文本文件，需要保存在ERP應(yīng)用服務(wù)器上，該文件僅作為上傳數(shù)控機(jī)床時(shí)使用，為了快速找到數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)控程序?qū)?yīng)的數(shù)控程序文件，需要完成兩項(xiàng)操作，一是將生成的數(shù)控程序文件的名稱，寫入到數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的記錄字段中，二是在服務(wù)器上，創(chuàng)建存儲(chǔ)空間，用于保存生成的文本文件，并將存儲(chǔ)路徑信息也保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3.4? 創(chuàng)建FTP服務(wù)端

目前，多數(shù)數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)采用的是Linux操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是占用空間小、執(zhí)行速度快，本課題研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是將Windows操作系統(tǒng)中的文本文件傳動(dòng)到該系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)操作，需要在Linux操作系統(tǒng)下，創(chuàng)建FTP服務(wù)器，即在每個(gè)數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)中創(chuàng)建FTP服務(wù)器，由于創(chuàng)建的過程是基于Linux操作系統(tǒng)，而不是數(shù)控系統(tǒng)，所以該操作具有通用性，這個(gè)解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)所有數(shù)控系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信問題。

3.5? 推送數(shù)控程序

為了在ERP系統(tǒng)中分配任務(wù)時(shí)，能夠直接將任務(wù)分配到具體機(jī)床上，還應(yīng)做如下操作：

首先，在ERP系統(tǒng)的工藝文件維護(hù)程序中，增加工藝過程和工序?qū)?yīng)的數(shù)控機(jī)床綁定信息，對(duì)應(yīng)綁定信息是多對(duì)一關(guān)系，即允許多個(gè)加工工序?qū)?yīng)同一臺(tái)加工機(jī)床設(shè)備，將對(duì)應(yīng)關(guān)系保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以機(jī)床編號(hào)作為主鍵。

其次，將數(shù)控機(jī)床的基本信息，包括IP地址、FTP目錄、登錄用戶名密碼信息保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以機(jī)床編號(hào)作為主鍵，與上一操作使用的數(shù)據(jù)表中的機(jī)床編號(hào)形成關(guān)聯(lián)關(guān)系。

最后，在ERP系統(tǒng)中分配任務(wù)時(shí)，選擇待分配任務(wù)后，即可將該加工任務(wù)使用的數(shù)控程序發(fā)送到指定數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)中。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

信息化系統(tǒng)在實(shí)施的過程中，應(yīng)盡量避免二次開發(fā)和重復(fù)開發(fā)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)ERP系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)通信，需要進(jìn)行一次性開發(fā)，降低項(xiàng)目建設(shè)成本和實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)，該課題研究的結(jié)果，能夠滿足上述項(xiàng)目建設(shè)要求，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信和應(yīng)用集成，實(shí)現(xiàn)了ERP系統(tǒng)中自制任務(wù)的閉環(huán)控制，解決企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理脫節(jié)和數(shù)據(jù)孤島問題，滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，具有推廣和應(yīng)用價(jià)值。

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