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配方库任务实时查询系统的研发 课题类型：创新型 红云红河集团昆明卷烟厂 物流李时珍 QC 小组 2019 年 5 月 云南烟草工业系统第十六次优秀云南烟草工业系统第十六次优秀 Q QC C 小组成果发布会小组成果发布会材料材料2012019 9 配方库任务实时查询系统的研发 I 目目 录录 前言前言.1 一、一、小组概况小组概况.2 二、二、选择课题选择课题.3(一)需求的提出及分析.3(二)借鉴查新.6(三)确定课题.11(四)二次查新.11 三、三、设定目标及目标可行性分析设定目标及目标可行性分析.13(一)目标设定.13(二)目标可行性分析.13 四、四、提出方案并确定最佳方案提出方案并确定最佳方案.16(一)提出总体方案.16(二)方案比较.17(三)分级方案的细化.21(四)确定最佳方案.31 五、五、制定对策制定对策.32（一）制定对策表.32（二）寻找关键路径.33 六、六、对策实施对策实施.35(一)建立 ORACLE 数据库.35(二)建立 C#语言环境.37(三)编制 xml 文件配置管理模块.38(四)编制中断式异常处理模块.39(五)第三方控件编程.40(六)开发任务监控模块.41(七)开发加速投料模块.42(八)黑盒测试.43 七、七、效果检查效果检查.44(一)软件运行成果简介.44(二)课题目标达成情况.45(三)需求达标检验.46 配方库任务实时查询系统的研发 II(四)效益分析.48 八、八、标准化标准化.50(一)标准化措施.50(二)效果跟踪验证.50 九、九、总结和下一步打算总结和下一步打算.52(一)总结.52(二)下一步打算.54 配方库任务实时查询系统的研发 1 前前 言言 TIMMS 系统作为烟草物流现代化建设的标志之一，是许多烟草企业的首选。在昆明卷烟厂配方库，它承担了所有烟包出库、入库的任务，是整个工厂生产的起点。由于系统长期没有得到升级，当生产进入高峰期时，系统功能已经无法满足生产需求。这这成为成为了了行业内的通病，行业内的通病，并且并且尚未得尚未得到有效的解决方案到有效的解决方案。为响应全国烟草行业物流工作会议全国烟草行业物流工作会议精益物流精益物流的重点内容的重点内容：“统筹运行效率和发展效益，努力打造绿色循环、精益高效、协调共享的烟草供应链物流体系”，物流李时珍小组决定开展创新型 QC 活动，研发“任务实时查询系统”，对配方库投料过程进行跟踪，缩短投料间隔时长，提高烟包出库效率。助力实现全国烟草行业高质量发展高质量发展的根本目标。目前，国内烟草行业还没有关于“TIMMS 系统任务实时查询”的研究，该该系统系统的研发作为行业的研发作为行业首创，首创，具有重要具有重要的的研究意义研究意义和内和内在价值在价值。配方库任务实时查询系统的研发 2 一、一、小组概况小组概况 表表 1 1 小组概况表小组概况表 课题类型课题类型 创创新新型型 小组名称小组名称 物流李时珍 QC 小组 小组注册号小组注册号 HH1QC-18-64 小组成立时间小组成立时间 2017 年 10 月 课题注册号课题注册号 HH1QC-18-64-01 活动时间活动时间 2017 年 10 月 2018 年 12 月 序号序号 姓姓 名名 学学 历历 职职 称称 岗岗 位位 专业专业 组内分工组内分工 1 1 赵 恒 研究生 工 程 师 跟班主任 计 算 机 组织协调 2 2 莫 峥 本 科 助理工程师 作 业 长 信息技术 软著申报 3 3 杨 勇 研究生 工 程 师 作 业 长 软件工程 架构软件 4 4 王文才 研究生 工 程 师 维修组长 计算机科学技术 设计软件 5 5 和鹏翔 本 科 物 流 师 中 控 工 工商管理 现场发布 6 6 刘少娟 研究生 工 程 师 中 控 工 电气工程 数据采集 7 7 朱 唯 研究生 物 流 师 操 作 工 物流工程 软件编程 8 8 施学江 研究生 工 程 师 系统维护工 计算机科学技术 制定对策 9 9 何 蕊 本 科 QC 诊断师 中 控 工 物流管理 编制图表 1010 陆 磊 研究生 软件设计师 系统维护工 计算机科学技术 PPT 制作 1 11 1 王梦微 本 科 物 流 师 中 控 工 物流工程 数据分析 小组宗小组宗旨旨 小组成员曾参与项目小组成员曾参与项目 将配方库的出库比拟作中药房抓取药包的过程，秉承“配方投料配方投料快准狠、认准物流李时珍快准狠、认准物流李时珍”的宗旨，带着扎实的理论基础和工作经验，新成立的“物流李时珍 QC小组”对本次 QC 活动将带来的创造性改变充满信心！项目名称项目名称 获得奖项获得奖项 环形穿梭车快速维护系统的研发 国家局一等奖 降低环形穿梭车故障停机次数 云南中烟二等奖 降低 KDF-4 成型机漏油频次 云南中烟三等奖 制表人：赵恒 时间：2017 年 10 月 10 日 配方库任务实时查询系统的研发 3 二、二、选择课题选择课题(一)需求的需求的提出提出及分析及分析 昆明卷烟厂生产四部（物流部）配方库的烟包出库主要依托于 TIMMS 系统和调度客户端中的“配方计划维护”、“任务单据查询”以及“监控报警”等功能。图图 1 配方库投料流程图配方库投料流程图 制图人：朱唯 2017 年 10 月 30 日 通过配方库投料操作流程（左图）可见，在核对投料的品牌规格信息后，工作人员需要进行多次人工确认数据，该环节重复而繁杂。经过小组调查和讨论，以下是导致投料出库效率低下，没有满足生产需求的根源所在。配方库任务实时查询系统的研发 4 1、系统间数据无法共享不满足查询需求 表表 2 系统数据调查表系统数据调查表 调查方法调查方法 小组成员统计中控工填写生产运行记录表中数据的来源 调查时间调查时间 2017 年 11 月 1 日 调查人员调查人员 莫峥、王梦微 配方库投料数据来源对应表配方库投料数据来源对应表 系统来源系统来源 数据名称数据名称 T TIMMSIMMS 系统系统 调度客户端调度客户端 ERPERP 系统系统 叶组配方叶组配方 标准表标准表 计划单号计划单号 E ERPRP 订单号订单号 E ERPRP 物料凭证物料凭证 投料时间投料时间 投料件数投料件数 投料顺序投料顺序 投料批次投料批次 品牌品牌规格规格 昆明卷烟厂生产四部（物流部）配方出库生产运行记录表昆明卷烟厂生产四部（物流部）配方出库生产运行记录表 调查调查分析分析 1、中控工要在几个系统切换，才能监控投料情况。统计数据耗时久、效率低。2、中控工要依据红云红河集团叶组配方表人工制单、投料、查询相关数据，并将所有信息依次填写在生产运行记录表中。结论结论 需要直观的界面整合出库烟包在各系统中的相关数据，提升工作效率。制表人：陆磊 2017 年 11 月 2 日 配方库任务实时查询系统的研发 5 2、出库数量统计的滞后性不满足统计需求 表表 3 出库数量统计方式调查表出库数量统计方式调查表 调查方法调查方法 小组成员分别统计中控工及现场巡检工查询出库数量的方式 调查时间调查时间 2017 年 11 月 9 日 调查人员调查人员 刘少娟、何蕊 中控工跟进出库情况方式中控工跟进出库情况方式 每批投料“查询”按钮点击频次每批投料“查询”按钮点击频次 投料线投料线 点击频次点击频次 8 月月 9 月月 10 月月 A 线线 17 22 13 B 线线 25 20 21 C 线线 28 26 30 D 线线 26 24 22 R 线线 16 15 13 平均平均 21 次 现场巡检工统计出库数量方式现场巡检工统计出库数量方式 以茶花（94mm）为例，一批投料有 19 个等级共 45 个烟包。实际出库总数只能在45个烟包出库完成后，再由现场人员清点并填入叶组配方自检表，造成了统计数量的滞后性滞后性。调查分析调查分析 1、为确认投料数量，中控工需要在 TIMMS 系统的“任务单据查询”界面中逐一选择 A、B、C、D、R 线，多次点击“查询”按钮跟进烟包出库情况再人工计数，平均一平均一批投料点击批投料点击 21 次，次，效率低下。效率低下。2、如果投料错误，相关工作人员无法第一时间发现、解决问题无法第一时间发现、解决问题。调查结论调查结论 配方库出库过程需要提前获知实际投料数量，以提升烟包出库准确性，降低投料风险。制表人：何蕊 2017 年 11 月 10 日 配方库任务实时查询系统的研发 6 3、每批投料的间隔时间长不满足时效需求 表表 4 每批投料间隔时间调查表每批投料间隔时间调查表 调查方法调查方法 统计每批投料间隔时间 调查时间调查时间 2017 年 11 月 9 日 调查人员调查人员 赵恒、杨勇 2017.5-2017.9 五条生产线平均投料间五条生产线平均投料间隔耗时统计表隔耗时统计表 投料耗时投料耗时 投料步骤投料步骤 各步骤平均耗时（分钟）各步骤平均耗时（分钟）平均间隔平均间隔 耗时耗时（分钟）（分钟）2017.5 2017.6 2017.7 2017.8 2017.9 确认投料数量确认投料数量 6 5 4 4 5 4.8 等待投料结束等待投料结束 9 8 9 10 8.5 8.9 合计合计 15 13 13 14 13.5 13.7 调查分析调查分析 在整个投料过程中，确认投料数量的步骤是一个反复而费时的工序，等待每批投料结束开始下一批投料的间隔耗时也较长，一批投料平均浪费 13.7 分钟。这不仅影响着配方库出库的准确性和及时性，也影响着制丝车间五条制丝线的工作进度。调查结论调查结论 提高配方库投料效率和准确性迫在眉睫迫在眉睫！制表人：朱唯 2017 年 11 月 18 日 (二)借鉴借鉴查新查新 小组成员经过与昆船公司沟通得知：目前，TIMMS 系统无法满足在烟包经过环形穿梭车后立即报告任务完成；同时 TIMMS系统仅支持查询烟包出库任务个数，不能整合统计每一批次的烟包出库总数，也无法解决两批投料之间间隔时间长的问题。因此，小组成员决定自行研发一个任务实时查询系统。小组成员以“任务追踪”、“RFID”、“物流系统”为关键字进行了课题查新。通过查询中国知网、国家知识产权局网、和烟草行业内烟包出库系统的研究得知，实时任务查询系统常常应用于各个行业的目标任务追踪中，但是在烟草行业内仍然少见。以下是查新内容汇总。配方库任务实时查询系统的研发 7 表表 5 查新内容汇总表查新内容汇总表 文献文献 1 1 快速轨道医流智能监控与调度系统关键技术的研究快速轨道医流智能监控与调度系统关键技术的研究 行业体系行业体系 文献编号文献编号 医用轨道物流传输系统医用轨道物流传输系统 1赵昆.快速轨道医流智能监控与调度系统关键技术的研究D.导师：臧铁钢.南京航空航天大学,2016.文献摘要文献摘要 作为医院现代化建设的标志之一,医院自动化物流传输系统得到了越来越多的应用。医用轨道物流传输系统(MTVS)具有故障率低、承载量大、占用空间小、可传输物品种类多等特点,可快速不间断运行,解决医院内由于物流通道拥挤,物流任务繁忙而造成的物品传输低效的问题,从而使得 MTVS 成为许多医院的首选。MTVS 智能监控与调度系统确保了系统的高效无差错运行,本文在深入分析现有产品及国内外相关研究成果基础上,对其中的关键技术进行了深入研究,以期获得实际应用。本文首先在对 MTVS 控制系统中各个组成设备的功能需求进行分析的基础上,确立了基于 Zig Bee 技术的无线通信方案和基于 RFID 的位置识别方案。采用系统监控中心实时监控与管理,区域控制器实际执行运行调度的监控系统结构。在对系统构成及布局进行分析的基础上,使用图论方法对系统进行了分解,建立多台小车调度的环境模型。为了减少调度过程中的运算负担,采用 Floyd 算法建立离线路径库。在此基础上提出了基于优先级和最短距离空闲小车的任务调度机制,为任务分配执行小车。类比线程同步问题,对多台小车与区域控制器的协调策略展开研究,解决了多台小车运行调度中的冲突问题。在充分考虑各个控制对象的功能需求和控制特点之后,完成了载物小车、区域、站点控制器硬件结构设计。并根据嵌入式实时操作系统任务划分原则,合理划分其控制系统应用软件多任务结构。对系统监控中心进行了功能模块划分,使用Visual Studio 软件开发环境和 SQL Sever 完成了基于数据库的实时监控软件设计。最后,对本文的研究成果进行了总结,并对 MTVS 智能监控与调度系统的进一步发展提出了展望。数据库数据库 定位方式定位方式 架构方式架构方式 编程语言编程语言 SQL Server 数据库 ZigBee+RFID C/S 架构 Java 原理图原理图 调度协调原理调度协调原理 软件结构软件结构 配方库任务实时查询系统的研发 8 借鉴借鉴点点 1.医用轨道 MTVS 系统和配套调度系统，采用 ZigBee 无线通信技术结合 RFID 定位方法，实时监控设备工作状态，配合离线最优路径完成调度任务，本课题可以借鉴采用托盘上的 RFID 获取烟包位置。2.该系统在 Visual Studio 软件下使用 Java 语言编程完成，系统监控中心的工作概况为我们提供了记录存储任务完成情况的基本思路，本课题可以借鉴 Visual Studio 编程环境。文献文献 2 2 一种异构主从模式数据同步园区停车系统的设计与实现一种异构主从模式数据同步园区停车系统的设计与实现 行业体系行业体系 文献编号文献编号 停车管理系统停车管理系统 2冯凌颖,陈耀武,蒋荣欣.一种异构主从模式数据同步园区停车系统的设计与实现J.计算机应用与软件,2016,33(04):64-67+75.文献摘要文献摘要 针对目前大多城市的园区停车系统中岗亭车辆出入管理的缺陷,从总体需求、功能模块和实现方式出发,设计一种异构主从模式数据同步的园区停车管理系统。采用.NET 框架的 C#开发,系统包括数据服务中心、中心客户端和岗亭客户端三个部分。数据服务中心采用 Windows IIS 服务器的 Web Service 部署,中心数据库使用 SQL Server,岗亭本地数据库采用 Access 数据库。实验结果表明,该系统利用中心和岗亭之间的数据库同步,有效地使系统在网络故障下各岗亭仍能正常工作,并能在 4 秒左右时间内能完成所有数据同步,具有很高的实用价值。数据库数据库 定位方式定位方式 架构方式架构方式 编程语言编程语言 SQL Server+Access 图片识别 B/S 架构 C#模型图模型图 软件框架图软件框架图 基本流程图基本流程图 岗亭本地系统岗亭客户端岗亭客户端本地数据库本地数据库车辆图片存储车辆图片存储工控机人机交互人机交互人机交互摄像机摄像机本地数据库本地数据库车牌识别车辆检测道闸道闸LEDLED输出控制输出控制数据服务中心数据服务中心管理中心客户端管理中心客户端 配方库任务实时查询系统的研发 9 借鉴借鉴点点 停车系统采用图片识别技术进行信息写入，多个数据库之间数据同步、并根据需求任意读写、判断信息的功能。本课题可以借鉴数据共享、数据实时更新记录的功能，将 TIMMS系统、调度客户端系统、ERP 系统数据进行实时整合统计。文献文献 3 3 RFIDRFID 在茶叶物流追踪与追溯中的关键应用技术在茶叶物流追踪与追溯中的关键应用技术 行业体系行业体系 文献编号文献编号 物流追踪与追溯物流追踪与追溯 3钟聪儿,邱荣祖.RFID 在茶叶物流追踪与追溯中的关 键 应 用 技 术 J.安 徽 农 业 大 学 学报,2016,(06):1039-1044.文献摘要文献摘要 利用RFID标签标识茶叶供应链全过程信息流以加强茶叶物流关键信息的追踪与追溯。基于.NET 进行系统设计，由业务层、中间件层、数据层和应用层构成系统架构；设计符合茶叶物流特征的电子标签 EPC 编码，基于 ASP+SQL Server 构建系统数据库；基于 MFC 编程进行时隙 ALOHA 算法与二进制搜索算法仿真。结果表明，中间件的设计有效解决硬件不兼容、信息冗余等问题，提高追溯系统的响应效率；时隙 ALOHA 算法总体上具有更高的识别效率，更适合应用于本系统。数据库数据库 定位方式定位方式 架构方式架构方式 编程语言编程语言 SQL Server RFID B/S C#系统总体架构图系统总体架构图 数据库查询系统设计数据库查询系统设计 中间件系统架构图中间件系统架构图 借鉴借鉴点点 1.茶叶物流运用 FRID 码进行物流追踪的系统定位准确，本课题可以借鉴以现有的托盘 RFID 码定位烟包位置，作为出库烟包计数的标识。2.C#是一种面向对象的、运行于.NET Framework 和.NET Core 之上的高级程序设计语言，开发速度快，本课题可以借鉴该编程语言完成。配方库任务实时查询系统的研发 10 文献文献 4 4 基于基于 RFIDRFID 的物流追踪系统设计的物流追踪系统设计 行业体系行业体系 文献编号文献编号 快递物流快递物流 4黄超.基于 RFID 的物流追踪系统设计J.电子技术与软件工程,2014,(15):83.文献摘要文献摘要 本文结合目前发展比较先进的无线射频识别技术,对该技术进行分析介绍,然后将其应用到物流系统中,物流系统内部的管理朝着自动化的方向发展,设计出了基于 RFID 的追踪系统的硬件组成并分析了不同硬件的选取和功能,设计出了合适的软件系统,详细的叙述了软件的工作原理和能实现的功能。数据库数据库 定位方式定位方式 架构方式架构方式 编程语言编程语言 Access RFID B/S C+模型图模型图 系统整体架构系统整体架构 认证流程图认证流程图 上传服务器上传服务器服务器服务器读卡器读卡器装有物资管装有物资管理系统终端理系统终端数据采集终端数据采集终端 借鉴借鉴点点 物流运输系统再次印证了 RFID 码的可行性，本课题可以借鉴使用托盘上的 RFID 码实时采集数据进行存储。文献文献 5 5 基于基于 C/S C/S 模式模式 IC IC 卡预付费水表管理系统的设计和实现卡预付费水表管理系统的设计和实现 行业体系行业体系 文献编文献编号号 业务管理业务管理 5康丽春,侯力,孙志国.基于 C/S 模式 IC 卡预付费水表管理系统的设计和实现J.机械制造与自动化,2015.文献摘要文献摘要 针对原有管理系统的弊端，提出了基于 C/S（Client/Server）模式的 IC 卡自来水收费管理系统，该系统使用 Delphi 6.0 作为前台开发工具，使用 Microsoft SQL Server 2000 作为后台数据库；论述了系统软件部分的设计和实现，介绍了系统的工作方式和关键技术的解决方法；给出了系统运行的具体实例。配方库任务实时查询系统的研发 11 数据库数据库 定位方式定位方式 架构方式架构方式 编程编程语言语言 SQL Server 2000 RFID C/S Delphi 6.0 管理界面管理界面 系统总体拓扑结构图系统总体拓扑结构图 客户端客户端流程图流程图 借鉴点借鉴点 IC 卡预付费水表管理系统通过业务网络与管理服务中心链接，实现数据上传和信息交流。本课题可以借鉴采用 C/S 模式系统，提高操作性和可维护性。制表人：陆磊 2017 年 12 月 30 日 (三)确定课题确定课题 综合查新资料信息，各行业的任务实时查询系统为我们提供了良好的借鉴，但是由于 TIMMS 系统和调度客户端的独特性，以上方案均无法完美适配于本次 QC 活动的需求。我们必须全新开发一个适于 TIMMS 系统和调度客户端的任务实时查询系统。本次本次 QC 活动充满活动充满实际研究意义和实际研究意义和创新价值创新价值。最终，小组成员将本次活动的课题确定为：(四)二次查新二次查新 小组成员以本次课题为关键词，在全网进行了二次查新，确保本次课题的创新性和研究价值。以下是查新内容情况统计。配方库任务实时查询系统的研发配方库任务实时查询系统的研发 配方库任务实时查询系统的研发 12 表表 6 6 二次二次查新查新情况情况表表 查新查新目的目的 查找是否有“配方库任务实时查询系统的研发配方库任务实时查询系统的研发”的相关技术方案及文献 关键词关键词 配方库 任务实时查询系统 数据库名称数据库名称 搜索情况搜索情况 相关文相关文献献 经验借鉴点经验借鉴点 中国知网中国知网 无 无 万方数据库万方数据库 无 无 维普期刊维普期刊 无 无 结论结论 本课题在各类知识数据库中均没有相关资料，属于全新属于全新课题。课题。制表人：朱唯 2018 年 1 月 6 日 结论：结论：经过二次查新，课题“配方库任务实时查询系统的研发”暂无相关文献及研究，属于首创，具有研究意义。配方库任务实时查询系统的研发 13 三、三、设定目标设定目标及目标可行性分析及目标可行性分析(一)目标设定目标设定 研发配方库任务实时查询系统，缩短每批投料间隔时长，助力精准投料。将五条生产线平均投料间隔时长由 13.7 分钟控制在 2 分钟以内。图图 2 目标设定图目标设定图 制图人：杨勇 2018 年 1 月 10 日 (二)目标目标可行性分析可行性分析 1、理论分析 小组成员经过深度探讨，认为实时任务查询系统的研发具备如下基本条件：（1）数据整合的时效性 表表 6 目标可行性理论分析目标可行性理论分析 理论理论 1 数据整合的时效性数据整合的时效性 文献文献 借鉴点借鉴点 物流体系运用数据库将各个端口数据进行整合快速又准确 0510152025活动前活动后设定目标设定目标确认投料数量等待投料结束2分钟配方库任务实时查询系统的研发 14 可行性可行性分析分析 从配方库工作系统中提取相关数据进行整合，同样具有时效性，不会产生信息错乱的情况，也将使中控工的操作界面一目了然，提升工作效率。项目是否可行项目是否可行 是，项目可行是，项目可行。理论理论 2 烟包出库的有序性烟包出库的有序性 文献文献 借鉴点借鉴点 茶叶物流和快递物流使用 RFID 码进行定位和追踪的方式 可行性可行性分析分析 穿梭小车的运载设定是：五条线的投料烟包要按照投料顺序经过穿梭车运送，依次到达图中的 351、380、386、411 和 415 站台（图中红圈位置）。当投料的最后一包等级烟到达站台，即表示该条线的烟包将会有序无误地到达生产线上。烟包出库的有序性，保证了查询出库数量和事烟包出库的有序性，保证了查询出库数量和事务单号的准确率。务单号的准确率。项目是否可行项目是否可行 是，项目可行是，项目可行。理论理论 3 小组成员丰富的经验小组成员丰富的经验 开发开发 经历经历 环形穿梭车快速维护系统 绩效考核系统 片烟物流系统 可行性可行性分析分析 小组成员都具有丰富的软件编程经验，对于本次课题的创新充满信心，同时也对配方库任务实时查询系统的研发提供有力的技术支撑。项目是否可行项目是否可行 是，项目可行是，项目可行。制表人：杨勇 2018 年 1 月 13 日 配方库任务实时查询系统的研发 15 2、模拟实验 表表 7 模拟实验记录表模拟实验记录表 文献借鉴文献借鉴 医用实时查询系统的软件功能设计思路 测试方式测试方式 人工干预投料环节，模拟测算投料间隔耗时 模拟实验模拟实验 投料线投料线 环节环节 A 线线 B 线线 C 线线 D 线线 R 线线 平均平均时长时长 数据来源数据来源 确认投料批次确认投料批次 0.3 0.2 0.2 0.3 0.15 0.23 TIMMS 系统 统计投料数量统计投料数量 0.1 0.2 0.1 0.2 0.1 0.14 TIMMS 系统 在途任务数在途任务数 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.24 调度 客户端 已完成任务数已完成任务数 0.3 0.4 0.5 0.4 0.3 0.38 调度 客户端 干预投料干预投料 1 1 1 1 1 1 TIMMS 系统 合计合计 1.9 2 2 2.2 1.85 1.99 制表人：王梦微 2018 年 1 月 19 日 结论：结论：根据表格看到，经过模拟的各环节任务可以在短时间内进行信息上传，并反馈到同一数据库中。五条线的平均投料间隔耗时也在理论上达到了 1.99 分钟，能够完成预期目标。因此，小组成员认为该项目具有可行性该项目具有可行性。配方库任务实时查询系统的研发 16 四、四、提出方案并确定最佳方案提出方案并确定最佳方案(一)提出提出总体总体方案方案 通过借鉴文献资料的软件架构，小组成员依据现场环境、生产需求和目前具备的技术水平条件，使用头脑风暴法头脑风暴法提出了方案需求标准，并提出适合系统开发的三个总体方案，绘制了树图。表表 8 8 方案方案比选比选标准标准 配方库任务实时查询系统的研发方案一方案二方案三 开发分层模式任务实时查询系统开发客户端-服务器（C/S）模式任务实时查询系统 开发主从模式任务实时查询系统图图 4 总体总体方案树图方案树图 制图人：莫峥 2018 年 2 月 10 日 需考虑的因素需考虑的因素 需求标准需求标准 客户端响应客户端响应速度速度 响应时间5 秒 数据库连接速度数据库连接速度 连接速度200 毫秒 可实施性可实施性 实施难度低，小组能够独立完成 可扩展性需求可扩展性需求 高扩展性 经济成本经济成本 成本5 万元 制表人：和鹏翔 2018 年 1 月 25 日 配方库任务实时查询系统的研发 17(二)方案比较方案比较 为了确保方案选择的正确性，提高方案选择的效率，小组对三种方案进行了详细分析与比较。具体结果如下。表表 9 9 方案一、开发分层模式任务实时查询系统综述方案一、开发分层模式任务实时查询系统综述 方案方案一一 开发分层模式任务实时查询系统开发分层模式任务实时查询系统 方案特征方案特征 这种模式可以用来构建可以分解为子任务组的程序，每个子任务都处于特定的抽象层次。每层为下一个更高层提供服务。方案方案 示意图示意图 理论分析理论分析 优优点点 1、结构简单,容易理解和开发；2、有利于各层逻辑的复用；3、每一层都可以独立测试,其他层的接口通过模拟解决。缺缺点点 1、降低了系统性能。很多业务本可以直接访问数据库，如今必须通过中间层来完成；2、软件升级时,可能需要整个服务暂停；3、可扩展性差，用户请求大量增加时,必须依次扩展每一层,由于每一层内部是耦合的,扩展会很困难。配方库任务实时查询系统的研发 18 模拟试验模拟试验 项目项目 响应响应 速度速度（s）请求处理请求处理 时间（时间（ms）吞吐率吞吐率 CPU 占用率占用率（%）内存内存 占用率占用率（M）（reqs/s）1 10.2 311 501.3 3.5 43 2 11.1 278 530.94 3 32 3 9.5 265 539.37 2.8 41 4 9.8 274 538.51 3.6 38 5 10.52 264 506.49 4 25.3 平均值平均值 10.224 278.4 523.322 3.38 35.86 结论：结论：客户端响应速度5 秒；数据库连接速度200 毫秒。可实施性可实施性 实施难度低，小组可独立完成 可扩展性可扩展性 可扩展性高 总成本总成本 约 8000 元 制表人：赵恒 时间：2018 年 2 月 10 日 表表 1010 方案二、开发方案二、开发客户端客户端-服务器服务器模式任务实时查询系统综述模式任务实时查询系统综述 方案二方案二 开发客户端开发客户端-服务器（服务器（C/SC/S）模式任务实时查询系统）模式任务实时查询系统 方案特征方案特征 这种模式由两方组成:一个服务器和多个客户端。服务器组件将向多个客户端组件提供服务。客户端向服务器请求服务，服务器向这些客户端提供相关服务。此外，服务器继续侦听客户端请求。方案方案 示意图示意图 配方库任务实时查询系统的研发 19 理论分析理论分析 优优点点 1、C/S 模式充分发挥客户端 PC 的处理能力，很多工作可在客户端处理之后再提交给服务器，对应的优点就是客户端响应速度快；2、将应用程序与服务器分离，系统具有稳定性和扩展性；3、可快速进行信息处理。在客户端发出的请求可由多个服务器来并行进行处理，为每一项请求提供了极快的响应速度和较高的事务吞吐量。缺缺点点 1、缺乏有效的安全性。当在客户端存取一些敏感数据时，用户直接访问中心数据库可能造成数据的修改或丢失；2、客户端负荷过重。随着计算机处理的事务越来越复杂，客户端程序也日渐肥大。同时由于事务处理规则的变化，也需要随时更新客户端程序，就相应地增加了维护困难和工作量；3、服务器端工作效率低。由于每个客户端都要直接连接到服务器以访问数据资源，这就使得服务器不得不因为客户端的访问建立连接而消耗大量本就十分紧张的服务器资源，从而造成服务器工作效率不高。模拟试验模拟试验 项目项目 响应响应速度速度（s）请求处请求处理时间理时间（ms）吞吐率吞吐率 CPU 占用率占用率（%）内存内存 占用率占用率（M）（reqs/s）1 3.4 120 266.36 1 33 2 2.9 148 275.29 1.2 22 3 4.3 143 231.1 3 26 4 3.2 151 297.3 0.9 21 5 2.4 131 286.3 1.5 15 平均值平均值 3.24 138.6 271.27 1.52 23.4 结论：结论：客户端响应速度5 秒；数据库连接速度200 毫秒。可实施性可实施性 可实施性强，小组可独立完成 可扩展性可扩展性 可扩展性强 总成本总成本 约 2000 元 制表人：莫峥 2018 年 2 月 10 日 配方库任务实时查询系统的研发 20 表表 1111 开发主从模式任务实时查询系统方案综述开发主从模式任务实时查询系统方案综述 方案三方案三 开发主从模式任务实时查询系统开发主从模式任务实时查询系统 方案特征方案特征 这种模式由两方组成;主人和奴隶。主组件将工作分配给相同的从组件，并根据从组件返回的结果计算最终结果。方案方案 示意图示意图 理论分析理论分析 优优点点 1、将任务委托给不同的从设备，提升计算的容错率和可靠性；2、并行计算，提升计算的性能；3、计算准确，计算精度高。缺缺点点 1、从设备是孤立的,没有共享的状态；2、主-从通信中的延迟可能是一个问题，特别在实时系统中。模拟试验模拟试验 项目项目 响应响应 速度速度（s）请求处理请求处理 时间（时间（ms）吞吐率吞吐率 CPU 占用率占用率（%）内存内存 占用率占用率（M）（reqs/s）1 7 210 463 2 22 2 11 198 492 5 22 3 8.2 189 482.6 6 26 4 10.1 193 473.9 3 21 5 7.3 201 498.1 1 15 平均值平均值 8.72 198.2 481.92 3.4 21.2 结论结论：客户端响应速度5 秒；数据库连接速度200 毫秒。可实施性可实施性 可实施性低，成本和场地限制 可扩展性可扩展性 可扩展性强 总成本总成本 约 50000 元 制表人：施学江 时间：2018 年 2 月 18 日 配方库任务实时查询系统的研发 21 三个方案根据方案需求标准的直观比较如下图所示：表表 1212 总体方案总体方案对比图对比图 方案名称方案名称 比选因素比选因素 需求标准需求标准 方案一、方案一、开发分层模开发分层模式任务实时式任务实时查询系统查询系统 方案二、方案二、开发客户端开发客户端-服务服务器（器（C/S）模式任）模式任务实时查询系统务实时查询系统 方案三、方案三、开发主从模开发主从模式任务实时式任务实时查询系统查询系统 客户端客户端 响应速度响应速度 5 秒 10.224 秒 3.24 秒 8.72 秒 数据库数据库 连接速度连接速度 200 毫秒 278.4 毫秒 138.6 毫秒 198.2 毫秒 可实施性可实施性 实施难度低小组能独立完成 实用性限制 可行性较低 可行性较强 小组可独立完成 成本和场地限制，可实施性较低 可扩展性可扩展性 可扩展性高 可扩展性低 可扩展性强 可扩展性强 总成本总成本 5 万元 约 8000 元 约 2000 元 约 50000 元 是否采用是否采用 不采用 采用采用 不采用 制表人：赵恒 2018 年 3 月 1 日 小组成员经过综合比较，结合目标设定，决定采用方案二为最佳总体方案：(三)分级分级方案方案的的细化细化 该方案可以从以下六六个方面个方面进行细化：建立数据库、建立编程语言环境、开发数据处理模块、开发界面模块、开发功能模块以及开发系统测试模块。开发开发 C C/S/S 模式任务实时查询系统模式任务实时查询系统 配方库任务实时查询系统的研发 22 开发C/S模式任务实时查询系统建立编程语言环境开发数据处理模块开发界面模块开发功能模块开发系统测试模块开发异常处理模块开发配置管理模块建立ORACLE数据库建立MYSQL数据库建立SQL Server数据库建立C#语言环境建立C+语言环境建立JAVA语言环境建立数据库编制TXT文本配置管理模块C/S嵌套页面编程编制Json文件配置管理模块编制xml文件配置管理模块C/S自带控件编程编制轮询式异常处理模块编制中断式异常处理模块第三方控件编程开发加速投料模块开发快速制单模块开发任务监控模块白盒测试黑盒测试 图图 5 5 分分级级方案构成方案构成树树图图 制图人：赵恒 2018 年 3 月 1 日 1、建立数据库 表表 1313 建立数据库方案比选表建立数据库方案比选表 备选备选 方案方案 建立数据库建立数据库建立建立OracleOracle数据库数据库建立建立MysqlMysql数据库数据库建立建立SQL ServerSQL Server数据库数据库 比选比选 标准标准 1、成本低于 10000 元；2、安装及使用方便；3、可移植性好，支持多种平台；4、支持大并发，大访问量；5、创建连接数据库、建立数据表时间较短。配方库任务实时查询系统的研发 23 方案方案 建立建立 OracleOracle 数据库数据库 建立建立M Mysqlysql数据库数据库 建立建立SQL ServerSQL Server数据库数据库 成本成本 工厂已购买正版软件（本项目免费）免费 8000 元 安装安装 及使用及使用 已经安装部署 可以直接使用 开源软件安装方便，大小在 400M 左右，运行速度快 不开源软件，安装 中等方便，使用方便，安装大小在 3GB 左右，运行速度中等 可移植可移植性性 可移植性好 支持多种操作系统 可移植性好 支持多种平台 可移植性差 只支持 Windows 系统 大并发大并发及大访及大访问量问量 支持 不支持 不支持 实施实施 时间时间 需新建 Oracle 数据表，预计实施 时间 1 天 新建 Mysql 格式数据表，编写适合现有MCT 读写数据库的程序，预计实施时间5 天 直接拷贝现有 MCT 的数据库系统，在原数据库上新增项目需要的数据表，预计实施时间 8 天 结论结论 采用采用 不采用不采用 不采用不采用 制表人：朱唯 时间：2018 年 3 月 1 日 2、建立编程语言环境 表表 1 14 4 建立编程语言环境比选表建立编程语言环境比选表 备选方案备选方案 比选标准比选标准 1、数据处理时间2;3、代码长度300；4、开发周期短。配方库任务实时查询系统的研发 24 方案方案 建立建立 C#C#语言环境语言环境 建立建立 C+C+语言环境语言环境 建立建立 JAVAJAVA 语言环境语言环境 测试方法测试方法 结合开发项目需求，对三种不同的编程语言进行功能编程实验比较。测试数据测试数据 测试项目测试项目 数据处理数据处理时间（秒）时间（秒）平均数据处平均数据处理时间（秒）理时间（秒）代码长度代码长度（行）（行）平均代码平均代码长度（行）长度（行）建立建立 C#C#语言语言环境环境 13 1515 150 1 15252 15 149 16 157 17 155 16 153 建立建立 C+C+语言环境语言环境 16 1 17 7 168 163163 16 159 19 157 17 163 15 169 建立建立 JAVAJAVA 语言环境语言环境 33 3333 288 292292 33 297