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光缆生产企业多源数据集成研究与实现

范文

李青朱晓辉

摘要：信息化技术已在光缆企业得到较好的应用，很多企业都先后开发了各种管理系统来提升生产和管理效率，但由于各系统开发时间不同，各系统相互独立，无法实现资源共享。为进一步提升企业信息化管理能力，该文设计并实现了多源数据集成系统，采用分布式架构，利用Web API技术对四个异地系统的生产数据进行远程访问，从而实现数据共享，并使企业管理人员能准确分析各生产线生产数据、产品合格率等关键数据。实验结果表明该系统能有效提升企业精细化管理能力。

关键词：多源数据集成；Web API；分布式架构；Windows服务

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）29-0021-05

Abstract： Information technology has been well applied in fiber optic cable companies， and many companies have developed various management systems to improve production and management efficiency. However， due to the different development time， the systems are independent of each other and cannot share resources. In order to further improve the enterprise information management ability， this paper designs and implements a multi-source data integration system. In order to share data with each other， the distributed architecture and Web API technology are used to remotely access the production data of four different systems， which enables the administrator to accurately analyze the key data of each production line and the qualification rate. Experimental results show that it can improve the companys management capabilities.

Key words： Multi-source data integration； Web API； Distributed architecture； Windows service

1 背景

我国光通信产业在过去几年中迅速发展，如今已成为全球瞩目的焦点。作为光通信产业命脉，我国光缆行业如今面临着机遇与挑战并存的局面：一方面，我国光缆的产量和需求均处于世界领先地位，在“一带一路”等政策刺激下，未来出口份额还会进一步上升；另一方面，目前大多数光缆企业成本受控、生产管理系统老旧、新产品开发力度不足，企业竞争力难以进一步提升[1，2]。在这种形势下，应考虑“互联网+”思想实现光缆企业的智能化转型，既是信息化生产数据管理的发展趋势，也是企业提高自身竞争力的关键[3]。

如何有效管理光缆生产数据、提高企业生产效率，成为企业亟待解决的重要问题。国内多数企业生产数据的信息化管理还不完善，各信息化系统相互独立，生产数据无法互联互通，甚至日常生产数据仍采用人工统计形式，耗费人力、工时，大大降低了生产线效率[4]。我们需要对大量的多源生产数据进行有效的管理，并做一定的分析，从中直观的读取有价值的信息。这样能在生产过程中迅速发现问题，做到早发现早解决，并随时掌握生产成品率、工人工作效率等信息，提高生产效率，实现智能化管理。在信息技术飞速发展的背景下，多源数据的信息化管理已经证明是光缆企业提高生产效率、提高企业效益和竞争力的有效手段[5，6]。

目前中天科技集团如东软微缆厂的生产信息化建设取得阶段性成果，分阶段建设了生产管理系统、报修系统、废料称重系统、工控数据采集系统等，对各种数据进行信息化管理，提升了生产效率。但由于历史原因，这些数据分布在不同的独立子系统中，无法充分发挥数据的作用，因此日常生产数据仍采用人工统计形式，从而导致生产数据掌握不精确、财务部门工作繁重、无法有效掌握各生产线成品率、各个工人生产效率等重要的生产数据。

为进一步提升企业信息化管理能力，需要研发一套光缆生产企业多源数据集成系统，使企业管理人员能实时、精确掌握各生产线生产数据，为进一步提升企业精细化管理能力提供技术保证和决策支持。

2 平台工具及技术

2.1 Web API

ASP.NET Web API（简称Web API）是一个开源的、理想的、构建RESTful服务的技术，是一个轻量级的框架，并且对智能手机等限制带宽的设备支持得很好。它利用Http作为應用层协议的特征，也支持MVC特征，像路由、控制器、action、filter、模型绑定、控制反转或依赖注入、单元测试[7]。Http请求除了利用URI目标资源外，还需要通过Http方法指明GET、POST、PUT、DELETE等方法来Request或Response请求或返回媒体类型，可以用XML格式来表示，也可以用JSON格式来表示[8]。Web API的优点：通用、轻量级、灵活、优化的情况下，性能更有优势，能够直接利用Http的动态网页技术开发接口与功能，对交互数据格式没有明确的规定，使得其可以更好地使用在特定的软件运行平台[9]。

ASP.NET Web API是基于.NET Framework的同时借用了ASP.NET MVC设计理念，便于.NET开发者接受和使用，是构建RESTful应用得最佳平台。微软从ASP.NET MVC4开始引入Web API。如今已经升级到Web API2.2版本。

2.2 分布式架构

在互联网大行其道的今天，各种分布式系统已经司空见惯。在传统的B/S架构的系统里，技术架构往往是一个工程项目，各个逻辑分层都是该工程的业务逻辑模块。但是有些网站，用户群庞大，网站并发量高，且需求变化大，以及对网站的安全考虑，以上的逻辑分层在技术架构上的实现会复杂得多[10]。那么考虑采用分布式架构，将系统拆分成多个子系统。

分布式架构具有分布性、对等性、并发性。分布式架构在空间上可以随意分布，并且分布情况可能随时变动；所有的节点都是对等的，在任意一个节点发生故障时不影响整体，且同一个分布式系统中的多个节点可以同时访问一个共享资源[11]。相较于传统架构，分布式架构把系统拆分成多个子系统，具有如下优点：1）把模块拆分，使用接口通信，降低模块之间的耦合度；2）把项目拆分成若干个子项目，不同团队负责不同的子项目；3）增加功能时只需要增加一个子项目，调用其他系统的接口就可以；4）可以灵活地进行分布式部署；5）提高代码的复用性。分布式架构的缺点是系统之间的交互使用远程通信，接口开发增大工作量，但是总的来说利大于弊。

3 系統设计

3.1 系统架构

由于所有生产数据分布在不同的软件系统中，在项目实施前需要获取多源数据并汇总到数据中心，以便后期对数据进行统计和分析，因此整个系统采用分布式架构，各子系统通过互联网与远程数据中心相连，系统架构如图1所示。

整个系统基于互联网，采用分布式技术，由远程数据中心通过Web服务向各子系统请求数据，经过安全认证后各子系统根据数据中心查询请求向数据中心返回json数据，数据中心对所有返回的数据进行处理后保存到统一的数据库中，生产数据报表系统通过访问数据库生成各类数据报表。

3.1.1 工控机系统

工控机系统又称为工控采集系统，该系统采集工厂每天所有运作机台的牵引机转速，并记录下采集的时间。通过该系统采集到的数据，可以知道某时间段内所有机台牵引速度，也可以了解某台机台某时间段内牵引机速度。采集并记录下所有机台牵引机转速是为了能够实时监督机台的运作状况。

3.1.2 生产管理系统

生产管理系统，该系统采集工人们每天产出光缆的详细信息，记录下光缆的编号、规格型号、客户名称等信息，其中关键数据就是合格成品的长度、非标成品的长度、不合格成品长度以及它们的检测时间。通过该系统采集的数据，可以知道指定时间段内所有成品检测信息，也可以了解指定时间段内某个工人或所有工人生产成品检测信息。通过生产管理系统，根据每个时间段每个工人的生产情况，合理的给工人发工资。

3.1.3 报修系统

报修系统又称为机台维修系统，该系统采集工厂每天所有机台故障报修信息，记录下出现故障的机台信息、维修和报修人信息、维修的时长，以及故障是否导致停机。该系统还采集工人们杂工信息，例如杂工类型、杂工时长。通过报修系统，我们可以知道指定时间某台或所有机台的报修信息，根据这些数据，可以知道在该机台工作的工人是否因为机台出现故障而导致产量降低。

3.1.4 地秤系统

地秤系统又称为废料称重系统，该系统采集工厂每天所有运作机台因某种原因而产生的废品信息，其中关键信息为产出的废品重量。通过这个系统，我们可以知道某段时间内所有或某个工人产出废品的信息。根据每个工人产出的废品重量信息，可以避免废品的丢失，并对废品做出合理的安排。

3.2 数据接口定义

开发、对接Web服务接口，实现对生产管理系统、报修系统、废料称重系统、工控数据采集系统等多个异地系统远程访问。通过访问各个接口，获取多源数据，然后对所采集的多源数据进行规范和整合并存入到数据库中。

3.2.1 各个子系统及其数据集

生产数据分布于各子系统中，各子系统的数据如表1所示。

3.2.2 接口共性

3.2.2.1 访问权限认证

该系统的接口统一采用HTTP协议的形式，接口返回数据采用json格式。所有接口均仅从该系统部署的服务器中发起请求，故访问权限认证过程中简化为限定固定IP地址的形式。为方便更改发起请求的服务器IP地址，各个对接系统采用配置文件的形式管理发起请求的IP限定值。各系统对所有接口访问进行IP地址匹配检查，检查后返回相应的状态码所对应的json数据。

3.2.2.2 全局返回状态码

调用各系统接口时，可能获得正确或错误的返回状态码，状态码名称为status，统一规范如表2所示。

3.2.2.3 返回数据形式

接口返回数据统一为json格式，状态码为status，数据部分封装在data内，数据可为单个对象或多个对象的数据集合，返回格式示例如下：

单个对象数据：{status：200；data：{key1：value1；key2：value2；…}}

多个对象数据：{status：200；data[{key1：value；key2：value2；…}，{key1：

value1；key2：value2；…}，…]}

接口访问错误时，返回数据中附带错误信息，其名称为msg，示例如下：{status：400；msg： “日期格式不正确”}

3.2.3.4 其他

日期数据格式：“2018-08-15”

时间数据格式：“2018-08-15 20：15：30”

3.3 数据库设计

项目中将从各个系统获取到的数据存入到数据库中，这些数据由SQL Server 2014数据库进行统一管理，由于篇幅原因，此处挑选关键表进行说明。

3.3.1 成品检测信息表：该表存放所有成品检测后的相关信息

如表3所示。

3.3.2 废品信息表：该表存放光缆生产过程中报废品的相关信息

如表4所示。

3.3.3 机台维修表

该表存放光缆生产过程中机台因故障停止而报修的相关信息，如表5所示。

3.3.4 牵引速度表：该表存放机台的牵引速度信息

如表6所示。

3.3.5 日报表：该表存放各类信息统计后的数据

如表7所示。

3.4 windows服务抓取数据

该系统创建一个Windows服务用来从定义的接口获取数据。当我们启动操作系统后不需要和该应用程序进行任何交互，该程序就可以在后台自动启动，这样大大简化了工厂工人的工作，无需工人手动操作，更不会因意外耽搁或遗忘疏忽而导致延误数据的采集。该Windows服务定义的运行时间为每天8点，在服务的OnStart事件里编写服务启动后所要实现的功能，即从成品检测接口、廢料称重接口、机台维修接口和杂工接口获取数据，并将各子系统返回的json格式数据进行规范处理后存入数据库，最后对数据库各表中现有的数据进行分析，对关键数据做进一步统计生成报表。Windows服务的流程图如下图2所示。

4 系统功能实现

该系统定时从各个接口抓取数据并存入数据库，可以很便捷地对库中成品光缆检测数据、机台维修数据、废料称重数据、牵引机速度等数据进行查找。对库中各表的数据进行统计汇总生成日报表，通过一张表就可以详细了解每个工人的生产情况。对一段时间的数据进行分析，并将这些数据绘制成折线图，更加直接明确的反映出数据的变化，从而挖掘隐藏在数据背后的价值。

4.1 系统登录界面

如图3所示。

4.2 系统主界面如图4所示

4.3 生产数据列举成品检测数据详细说明

4.3.1 点击搜索

可以添加搜索条件如图5所示，搜索结果如图6所示，可以点击操作下的按钮查看成品检测数据详情如图7所示。

4.3.2 统计报表列举日数据报表说明

与生产数据报表相同，在日报表列表中点击操作下的按钮，可以查看详情，在详情页面中点击导出按钮，可以导出某员工日报表详情的excel文件，在这里选择工人“杨桂英”为例，如图8所示。

4.3.3 工人统计图标列举生产数据说明

选择员工姓名以及查询的起止日期，点击搜索就可以得到某员工的生产数据折线图，例如选择员工蔡雪峰，选择起止时间为2018-07-26 - 2018-08-10，查询结果如图9所示。

5 结束语

该文分析了光缆生产企业发展现状和未来发展方向，从中天科技软微缆厂实际情况出发，针对工厂面临的实际问题，结合工厂已有设备、现有系统以及工人操作习惯，将Web API、分布式架构、Windows服务等技术投入到项目中，研发了基于Web API的光缆生产数据多源集成系统，从而进一步提升了工厂光缆生产的效率和企业信息化管理能力。

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【通联编辑：谢媛媛】

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