基于RFID技術(shù)的磨輥產(chǎn)品管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)*

孟 樂，武文斌*，黃奇鵬，高楊楊，李蒙蒙

（河南工業(yè)大學(xué)糧油機(jī)械研究所，鄭州450001）

磨輥產(chǎn)品管理系統(tǒng)是指磨輥生產(chǎn)企業(yè)與使用企業(yè)在磨輥的生產(chǎn)與使用過程中對(duì)產(chǎn)品的信息進(jìn)行集中管理的一個(gè)管理系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)主要針對(duì)磨輥的生產(chǎn)與使用過程中所涉及到的信息的收集、整理、儲(chǔ)存、加工以及利用而設(shè)計(jì)的，通過對(duì)信息的集中化管理目的是對(duì)磨輥產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化裝備，為今后的產(chǎn)品使用以及工藝改進(jìn)提出更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考，最終實(shí)現(xiàn)資源的合理有效配置，提高企業(yè)的盈利。在進(jìn)行產(chǎn)品管理系統(tǒng)的開發(fā)過程中，涉及到諸多種類以及較大數(shù)量的信息錄入、存儲(chǔ)與管理，所以數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。所有的產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)可以通過兩種方式采集和錄入，其一便是傳統(tǒng)方式的手工電腦錄入，將有關(guān)產(chǎn)品的固有信息錄入數(shù)據(jù)庫，例如產(chǎn)品種類、產(chǎn)品尺寸、產(chǎn)品材料等相關(guān)產(chǎn)品固有信息；另外一方面的信息如產(chǎn)品的庫存位置、管理人員、維護(hù)日期等錄入通過倉(cāng)庫處以及產(chǎn)品使用方配備的手持機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)的錄入和及時(shí)更新。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中根據(jù)數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系，從系統(tǒng)的整體角度進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，從而實(shí)現(xiàn)全面系統(tǒng)合理的數(shù)據(jù)管理[1]。按照數(shù)據(jù)庫建立的基本原則，建立起系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的邏輯概念模型，從而滿足磨輥產(chǎn)品管理系統(tǒng)的各種需求。

1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1.1 RFID技術(shù)

作為一種無線通信技術(shù)，RFID具有比較明顯的優(yōu)點(diǎn)。就RFID標(biāo)簽的無源特點(diǎn)而言就已經(jīng)受到各個(gè)行業(yè)的普遍關(guān)注，RFID標(biāo)簽是存儲(chǔ)產(chǎn)品信息的重要組成部分，它的無源性就意味著產(chǎn)品的數(shù)字化信息可以永久地?cái)y帶，不會(huì)受到諸如電量等因素的影響。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用RFID管理系統(tǒng)而言，它由RFID標(biāo)簽、讀寫器、系統(tǒng)管理軟件三個(gè)主要部分組成。電子標(biāo)簽內(nèi)置耦合原件用于能量的產(chǎn)生與傳遞，內(nèi)置芯片用于存儲(chǔ)和處理與磨輥產(chǎn)品相關(guān)的編碼信息，內(nèi)置天線用于信號(hào)的接收與傳遞。在進(jìn)行產(chǎn)品信息管理方面，首先需要在產(chǎn)品發(fā)卡階段輸入產(chǎn)品的固定信息，然后將帶有產(chǎn)品固定信息的標(biāo)簽通過高性能手持機(jī)的識(shí)別分別對(duì)應(yīng)到磨輥上進(jìn)行安裝，通過手持機(jī)登記入庫位置、產(chǎn)品管理人員以及產(chǎn)品生產(chǎn)日期等入庫前的信息，信息通過WLAN網(wǎng)絡(luò)上傳至PC端，之后產(chǎn)品進(jìn)入倉(cāng)庫，出庫的動(dòng)作同樣如此。產(chǎn)品的使用以及維護(hù)階段同樣需要進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)登記，當(dāng)然產(chǎn)品的報(bào)廢同樣如此。各個(gè)產(chǎn)品相關(guān)單位可以根據(jù)各自的使用權(quán)限訪問系統(tǒng)軟件，查看產(chǎn)品的信息，從而提高產(chǎn)品的使用效率以及進(jìn)行產(chǎn)品責(zé)任追蹤。

1.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

一個(gè)良好的數(shù)據(jù)庫要求系統(tǒng)穩(wěn)定而且能夠高效運(yùn)行。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是利用數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)存以及管理應(yīng)用的基本理論以及實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析的技術(shù)。系統(tǒng)采用SQL Server數(shù)據(jù)庫，SQL Server是一個(gè)可擴(kuò)展的、高性能的、為分布式客戶機(jī)或者服務(wù)器計(jì)算機(jī)所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了與Windows NT的有機(jī)結(jié)合，提供了基于事務(wù)的企業(yè)級(jí)信息管理系統(tǒng)方案。對(duì)于這種關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)而言，其可信度以及效率等方面都優(yōu)于其它類型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為與產(chǎn)品相關(guān)的應(yīng)用程序提供了安全可靠的技術(shù)支撐，具有強(qiáng)大的安全性與可靠性[2]。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該著重考慮數(shù)據(jù)的初始化錄入與后續(xù)的使用過程中的信息錄入與讀取過程，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的信息制作出各種與磨輥的生產(chǎn)與使用相關(guān)報(bào)表并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。在對(duì)與產(chǎn)品的生產(chǎn)與使用過程中的信息進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)而制定出與數(shù)據(jù)庫中的各個(gè)數(shù)據(jù)庫表相關(guān)的各個(gè)數(shù)據(jù)字段之間的主外鍵關(guān)系。

2 系統(tǒng)功能性分析

系統(tǒng)的主要功能包括基本的數(shù)據(jù)管理、倉(cāng)儲(chǔ)物流管理以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理。

（1）產(chǎn)品基本數(shù)據(jù)也就是產(chǎn)品的基本信息，包括產(chǎn)品的種類、名稱、使用及注意事項(xiàng)等數(shù)據(jù)，將產(chǎn)品的基本信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中方便后期進(jìn)行產(chǎn)品追溯以及管理維護(hù)，這也正是產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理最終目的。

（2）倉(cāng)儲(chǔ)物流管理包括同一批次產(chǎn)品的清單、每個(gè)產(chǎn)品的代碼、編號(hào)、時(shí)間、產(chǎn)品信息、產(chǎn)品的庫存以及相應(yīng)的管理人員等數(shù)據(jù)。通過對(duì)產(chǎn)品的倉(cāng)儲(chǔ)物流信息進(jìn)行管理可以實(shí)時(shí)掌握產(chǎn)品的位置以及使用狀態(tài)，從而更好地對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)度，同時(shí)可以為生產(chǎn)廠家制定下一步的生產(chǎn)計(jì)劃提供更可靠的依據(jù)[3]。

（3）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)包括根據(jù)產(chǎn)品種類以及加工方式等不同分類方式而得到的產(chǎn)品使用時(shí)長(zhǎng)以及維修加工日期，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步分析出適合產(chǎn)品的使用方式以及加工方式從而進(jìn)一步分析出產(chǎn)品的最佳使用狀態(tài)。另一方面，通過對(duì)產(chǎn)品的庫存狀態(tài)信息進(jìn)行分析，可以進(jìn)一步為產(chǎn)品的生產(chǎn)提出更加適宜的生產(chǎn)依據(jù)，避免出現(xiàn)產(chǎn)品積壓以及生產(chǎn)量不足的情況出現(xiàn)。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程一般分為以下六個(gè)階段。①需求分析階段：既準(zhǔn)確了解與分析用戶關(guān)于數(shù)據(jù)方面的需求，此階段是數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)，同時(shí)也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)最困難、最耗費(fèi)時(shí)間的一步；②概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段：此設(shè)計(jì)階段的關(guān)鍵便是對(duì)客戶的需求進(jìn)行綜合分析，歸納之后形成獨(dú)立于具體的DBMS的概念模型；③邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段：將所得概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個(gè)DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型之后對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化；④數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)階段：為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)；⑤數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段：運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)語言、工具及宿主語言，根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫，之后進(jìn)行編制與調(diào)試應(yīng)用程序工作，后期組織數(shù)據(jù)入庫，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行；⑥數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段：數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過試運(yùn)行后即可投入正式運(yùn)行。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行過程中必須不斷地對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整與修改[2]。

針對(duì)上文提出的基于RFID技術(shù)的磨輥產(chǎn)品的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的功能需求，主要針對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及關(guān)鍵數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)過程進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.1 數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

概念數(shù)據(jù)模型，是按照用戶的觀點(diǎn)來對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行建模，利用實(shí)體關(guān)系圖來實(shí)現(xiàn)。它描述系統(tǒng)中的各個(gè)實(shí)體以及相關(guān)實(shí)體之間的關(guān)系,是系統(tǒng)特性和靜態(tài)描述。數(shù)據(jù)字典也將是系統(tǒng)進(jìn)一步開發(fā)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段期間的主要任務(wù)就是將功能分析階段所得到的用戶需求進(jìn)行抽象，具化成一定的概念模型，采用的工具一般是E-R模型[4]。通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，得到如圖1所示的采用E-R圖描述的數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)結(jié)果，其中矩形框表示實(shí)體集；菱形框表示實(shí)體集之間的關(guān)系；橢圓形框表示實(shí)體的屬性。

圖1 數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2 數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是將概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫概念模式轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型相符合的數(shù)據(jù)庫邏輯模式。目前大多數(shù)數(shù)據(jù)庫模型都支持關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)[2]。這里主要介紹由上述E-R模型轉(zhuǎn)為關(guān)系數(shù)據(jù)模型的結(jié)果。

（1）產(chǎn)品基本信息，包括產(chǎn)品的編號(hào)、代號(hào)、尺寸、材料、產(chǎn)地以及使用說明，其中產(chǎn)品編號(hào)為主鍵。

（2）產(chǎn)品分類信息，包括產(chǎn)品的分類以及各個(gè)分類對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)參數(shù)，其中產(chǎn)品的兩個(gè)種類為主鍵。

（3）產(chǎn)品使用信息，產(chǎn)品的使用涉及三個(gè)方面：生產(chǎn)方、使用方以及服務(wù)站，每個(gè)產(chǎn)品使用方對(duì)應(yīng)都有產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)以及使用信息，其中三方代表為主鍵。

（4）產(chǎn)品維護(hù)信息，產(chǎn)品的維護(hù)涉及維護(hù)方法以及維護(hù)時(shí)間等信息，同時(shí)針對(duì)不同的產(chǎn)品維護(hù)方法與時(shí)間等都有很大的差異，其中產(chǎn)品種類為主鍵。

3.3 關(guān)鍵數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，首先在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過程中，以時(shí)間點(diǎn)為參考，將該時(shí)間點(diǎn)下的有關(guān)產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)參數(shù)輸入，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。另一個(gè)關(guān)鍵便是數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)管理，以不同種類的產(chǎn)品為主鍵，將產(chǎn)品相關(guān)的材料組成、使用方式、維護(hù)方式以及最終報(bào)廢原因等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，建立不同產(chǎn)品之間的對(duì)比柱狀圖，從而分析出不同使用狀態(tài)下的產(chǎn)品相關(guān)重要信息。

3.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全機(jī)制設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫的安全設(shè)計(jì)主要由以下幾個(gè)部分組成：①登錄身份驗(yàn)證模式選擇，SQL Server數(shù)據(jù)庫一般有兩種身份驗(yàn)證模式，分別是Windows驗(yàn)證模式和Windows跟SQL Server混合驗(yàn)證模式[5]；②應(yīng)用程序驗(yàn)證，每個(gè)子系統(tǒng)都設(shè)置相應(yīng)的登錄界面，只有輸入合適的賬號(hào)與密碼才能訪問相應(yīng)的界面；③創(chuàng)建SQL Server組，該系統(tǒng)中每一個(gè)系統(tǒng)都有獨(dú)立的功能，相互之間有一定的聯(lián)系，所有的數(shù)據(jù)都可以在數(shù)據(jù)庫中查到；④設(shè)置數(shù)據(jù)庫訪問，因數(shù)據(jù)庫用戶較多，故采用角色的辦法設(shè)置數(shù)據(jù)庫的訪問權(quán)限；⑤設(shè)置與分配用戶權(quán)限，定義好數(shù)據(jù)庫角色之后，給每一個(gè)角色分配數(shù)據(jù)庫對(duì)象權(quán)限；⑥其它安全機(jī)制，例如數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)存與恢復(fù)機(jī)制，定期對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)海量轉(zhuǎn)存，防止數(shù)據(jù)丟失[6]。

4 具體應(yīng)用分析

采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以很好地對(duì)產(chǎn)品的流通以及使用環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)字化管理，方便產(chǎn)品的使用與管理，同時(shí)又能對(duì)產(chǎn)品的優(yōu)化與升級(jí)提供可行性的建議。具體分析如下：

（1）可對(duì)產(chǎn)品信息進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢，對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部主要構(gòu)件信息的流向與處理進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，可以在一定程度上延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。采用RFID技術(shù)可在對(duì)產(chǎn)品主要構(gòu)件進(jìn)行后續(xù)處理時(shí)對(duì)構(gòu)件的信息進(jìn)行讀取，判斷其使用壽命是否在產(chǎn)品的生命周期范圍內(nèi)。另外，數(shù)據(jù)中心可以對(duì)此主要構(gòu)件的后續(xù)加工提供合適的加工方案，從而有效地提高此主要構(gòu)件的使用壽命，對(duì)產(chǎn)品的使用周期同樣做到有的放矢，精確管理。

（2）提高了產(chǎn)品主要構(gòu)件在制造、檢驗(yàn)、運(yùn)輸、使用等過程中的效率。由于采用RFID技術(shù)對(duì)產(chǎn)品主要構(gòu)件各個(gè)環(huán)節(jié)的信息進(jìn)行了記錄，使得責(zé)任追溯更具有可行性，相關(guān)單位及其工作人員不敢有絲毫懈怠，從而提高了其各方面的效率。

（3）通過大量的數(shù)據(jù)分析可以對(duì)產(chǎn)品及其組成構(gòu)件具體的生產(chǎn)使用提出更優(yōu)化解決方案，進(jìn)而節(jié)省成本，提高企業(yè)生產(chǎn)效益。

綜上所述，通過采用基于RFID技術(shù)的信息化手段，產(chǎn)品的物流、生產(chǎn)管理將變得更加有效，可以更好地針對(duì)具體的產(chǎn)品構(gòu)件制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)品的使用壽命。

5 結(jié)語

該數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)能夠?qū)⒛ポ伄a(chǎn)品管理系統(tǒng)當(dāng)下需要的所有數(shù)據(jù)全部準(zhǔn)確地存放在數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)用戶的需求合理操作。明顯看出此數(shù)據(jù)庫具有良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)的共享性以及安全性都較好，在實(shí)際應(yīng)用過程中具有很好的可行性。通過對(duì)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)可以更好地對(duì)產(chǎn)品的數(shù)字信息進(jìn)行有效管理，對(duì)今后的產(chǎn)品智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。