面向制造企业化学品全寿命周期管理系统

吕荣水，徐锋，张丹，张超，左敦稳

(南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016)

面向制造企业化学品全寿命周期管理系统

吕荣水，徐锋，张丹，张超，左敦稳

(南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016)

为解决目前制造企业化学品种类繁多、管理成本高等问题，基于Web建立了化学品全寿命周期管理系统。首先以化学品的分类为依据，用12位数字对每批次化学品逐一编码;其次建立了化学品个体寿命预测模型，不仅为化学品提供寿命预测，而且为化学品的采购和现场管理提供决策支持。对仓库的库位布局算法进行了研究，提出了库房的货位和层的布局方案，为化学品库位分配提供了依据。然后基于B/S的三级体系结构，确定了化学品采购、化学品使用等功能模块。最后对不同用户进行了角色划分，确定了系统的流程。

制造企业;化学品;全寿命;管理系统;B/S构架

随着经济飞速发展和人民生活质量的提高，人们对各种机械产品的外观和性能有了更高的要求，因此各种新工艺和新材料被广泛应用［1］。油漆、电镀液等化学品因为能提高零件的表面质量，改善材料内部金相组织，使产品美观，在制造行业特别是机电产品制造企业被广泛应用［2］。上述材料种类繁多，使用情况不一、对其管理一直是困扰企业的难题［3］。传统管理方式为靠手工和纸张记录，但是存在着现场监管环节力量薄弱、流向台帐登记手段单一、动态数据掌控难等诸多难题，近年来正逐步被淘汰［4］。随着网络技术的发展，国内许多高校和企业开始研究基于网络的化学品管理系统，如电子科技大学开发了基于RFID技术的实验室化学品库存管理系统［5］，山东大学开发了危险化学品登记系统［6］，华北电力大学开发了B/S结构的高校化学品管理信息系统［7］，白剑等人开发了汽车零部件生产企业化学品管理系统［8］等。

如今我国化学品管理系统存在以下问题:(1)大部分化学品管理系统主要还是应用于高校实验室，真正适用于企业的管理系统屈指可数。企业的化学品管理模式和高校存在差别，因此企业化学品管理绝对不能照搬高校管理系统。(2)国家对剧毒化学品管理较为重视，对部分易燃易爆等危险化学品管理系统的开发投入较大，但忽视了普通制造企业常用化学品的管理。(3)化学品管理系统大部分只是实现基本出库入库的管理，忽视了化学品生命周期的很大一部分信息流。比如化学品的预算、采购、报废等信息，上述系统中很少提及。(4)系统大都采用静态布局技术，即化学品仓库货位是长期不变的，不会根据使用情况进行货位的调整。随着库房吞吐量的增大，静态的货位布局技术已经很难满足库房高效管理的要求。吞吐量越大，如果库位布局不合理就越会影响物资运转效率，进而影响企业生产效率。

本研究借鉴刀具全寿命管理系统［9］的设计思路，设计并开发了面向制造企业的化学品全寿命管理系统，实现企业生产过程中化学品的全寿命管理功能。另外，利用货位布局算法，优化货位布局，为化学品库房货位分配提供决策支持。

1 信息模型

1.1 企业主要化学品分类

以国内某知名电子制造企业常用化学品为例，常用主要化学品分类情况见表1。

表1 化学品分类表

1.2 化学品编码

合理的化学品数据库要为各种化学品进行编码，以形成统一的化学品信息流，实现对化学品的有效管理，同时安排采购计划和生产计划。主要的编码原则有:标识性、简洁性、易识别、规则简明方便和编码无溢出［10］。对新入库的化学品个体(每瓶、每罐或者每箱化学品)编号，编码方案见表2。

表2 化学品编码表

1.3 货位布局技术

a．货位的分配状态

设整个货位区货位状态用H表示，整个货区共有K排，每排共有M列，每排货位共有N层，整个分区状态如下:

若对应货位已经分配了货物，则f=1，否则f=0。对于一个初始仓库，在进行货位分配以前，令所有的分配因子皆为0。

b．物资所在库位的确定。

设库房内各货架排之间距离为X，列之间距离为Y，则库房内货位的位置可表示为(a·X，b·Y)。设货位到出口的距离

将出入库频率高的物资放在距离库房口较近的位置，这样可以提高物资的出入库效率。对物资按照出入库顺序进行排序，F(i)为排序后的物资数列。

式中:i为顺序号;rank为排序函数;P代表某类物资;rank(P)是对所有物资按照出入库频率从高到底进行排序。

按照距离对货位进行排序，用数列记录，对于非空白的货位不考虑，则

将货位号和物资编号进行对应，如果第i件所占的货位数为HWi，第(i+1)件的货位号为:

每个货位共有N层，所以可以提供N个货位存放物资，则F(i+1)所在的货位号可以记为LO。

通过上述货位布局算法，仓库的货位得到了合理布局，提高了货物在库房的运转效率。

2 系统设计

2.1 总体框架

B/S结构(Browser浏览器/Server服务器结构，如图1所示)是随着Internet技术的兴起，对C/ S架构的一种变化或者改进的结构，可以大大简化客户端负荷，减轻系统维护与升级的工作量［11］。

图1 系统构架

a．客户显示层:本系统采用JavaScript和Extjs2.0客户端脚本语言编写，通过Http和服务器进行通信，客户端只需安装Web浏览器和Java虚拟机。本系统客户端显示层用于向用户提供各个模块的操作界面，例如系统登录、化学品和用户资料的增加、删除、修改等。

b．业务逻辑层:Web服务器接受从浏览器传来的用户请求，同时请求结果发送给浏览器，在Web服务器中运行JSP界面，实现对请求信息的接受。通过J2EE标准接口JDBC实现与底层数据库的通信。

c．数据层:本系统采用Oracel10g作为数据库制成平台，所有的化学品、用户信息和系统的相关信息均存储在数据库中，实现上述信息的快速查询和存储，以及化学品的采购、出入库管理和寿命管理等功能。

2.2 功能模块

功能模块实现对每批次化学品中的个体(每瓶或者每桶化学品)全寿命周期内的集成管理，包括化学品的采购管理、化学品使用(基础数据管理、库存管理、现场管理、寿命管理)、化学品的维护以及保证系统运行必须的系统管理。

系统以网络数据库为依托，将化学品信息以报表的形式反馈给用户，利用数据库的共享性特点，实现统一编码的化学品个体资源信息的查询和集成管理。本系统主要分为系统管理模块和化学品管理模块。系统功能模块如图2所示。系统管理模块由系统管理员负责，分两大部分:(1)权限管理。由系统管理员定义不同的用户角色，不同角色拥有不同的操作权限，从而保证系统的安全。(2)用户管理。由系统管理员对使用系统的用户进行统一管理，包括用户资料的添加、修改、删除等。

图2 系统功能模块

化学品管理模块分为化学品的采购模块、化学品的使用模块、化学品的维护模块。

首先对化学品的现库存(NOW)小于最小安全库存(MIN)的化学品进行采购预算，并生成报表。预算量(PRE)由单次采购量(SIG)和现库存决定。

化学品采购模块根据报表订制采购计划，对采购中的合同清单进行管理。当收到购买的化学品时，进行化学品的到货验收，即根据实际化学品的到货数量，修改到货清单中的到货数量。同时收集整理相关的化学品厂商信息，统计企业某类化学品的主要供应商，为后续采购计划提供建议。

化学品的使用模块是本系统的核心部分，包括4个模块。(1)基础数据管理。化学品全寿命管理中的基础环节，能驱动后续模块的运转。包括对基础数据的查询、添加、修改和删除等操作。基础数据包括个体编码、名称、规格、状态、货架号、层号、最小安全库存量等。(2)库存管理。个体库存管理就是对每瓶或者每罐化学品的入库、出库与库存状态进行管理，以及对即将到期化学品个体进行预警，针对即将到期材料合理安排生产使用计划。包括对新采购化学品进行编码并录入数据库;详细记录每个化学品个体的入库、出库信息;统计某类化学品的现库存量和出入库记录及出入库频次，以便通过接口传入库位布局系统，对库位进行二次布局。(3)现场管理。现场管理是对使用现场出现的化学品倾倒等意外情况，及时通知库房向生产现场配送新化学品。同时可以为新的生产提前准备好化学品用量，缩短准备时间，提高生产率。(4)寿命管理。寿命管理就是把每一化学品个体的使用历史记录进行管理，并且根据使用情况，预测使用寿命，为化学品的采购和现场管理提供决策支持。

化学品的维护模块主要负责化学品的复检和报废管理。(1)化学品复检。某些化学品过期后，可申请复检，检测通过后重新入库，更新数据库中信息。(2)化学品报废。对复检不合格的个体及时报废，生成报废清单，为化学品的采购提供决策依据。

2.3 系统安全性设计

为了保证系统安全，本系统在分析上述功能模块的基础上，为用户分配了不同的角色，并确定了每个角色对系统的操作权限。用户只能通过用户名和匹配的密码才能登录系统，对系统相关模块和数据库进行操作。用户权限见表3。

表3 角色权限表

2.4 系统流程

根据上述对系统模块的划分和角色权限的分配，实现对每个化学品个体包括采购、使用、维护到报废的全寿命管理。用户登录系统后，不同用户分别对自己所属模块进行管理操作，如图3所示。

2.5 应用实例

为方便不同用户只对自己所属模块做相应操作，笔者基于系统功能模块设计了管理菜单树，管理树包括化学品采购、化学品使用、化学品复检、化学品报废、信息查询和系统管理六大模块，相应模块只对相应的角色有效;为提高检索效率，设计了高级检索控件，允许用户选择查询条件，并提供精确模糊等混合检索方式和升序、降序的排序方式。例如当具有化学品库房管理员权限的用户登录系统后，要查询个体编号中含有“0101”的化学品个体信息，可以进行如下操作:进入菜单管理树中的化学品使用模块，在高级检索控件的查询条件中输入“0101”并且选择模糊搜索功能，执行查询操作后，系统会自动检索数据库中个体编码为“0101”开头的所有个体的情况，并将结果反馈给用户。检索完毕后，用户还可执行以下操作:(1)添加或修改一条化学品信息。(2)查看某条化学品个体的详细信息。(3)删除查询结果中的某些化学品信息。(4)将化学品个体信息批量导入至系统。

图3 系统流程图

3 结束语

本文基于B/S结构建立了面向制造业的化学品寿命管理系统。通过对化学品个体进行编码，实现了对化学品从采购到使用、维护、使用完毕或者报废全过程的寿命管理。通过对化学品剩余寿命预测，为生产制造提供决策支持;通过库位布局优化策略，使仓库库位布局更加合理，方便了化学品的存取，加快了化学品在库房和使用现场之间的流动速度。系统采用B/S结构，架构简单，运行正常可靠，用户操作方便快捷，提高了化学品自动化管理水平，降低了企业的化学品管理成本，达到了化学品有效利用和库房管理信息化的目的。

［1］王永华.汽车内饰零件表面油漆工艺分析及质量控制［J］.汽车工程师，2011(6):49－52.

［2］王彦华.热处理工艺对低合金钢组织和性能的影响［J］.铸造技术，2013(34):429－431.

［3］倪华芳.GIS系统及其在化工企业管理中的应用［J］.自动化仪表，2005，26(3):64－66.

［4］王朗.公安系统剧毒化学品治安管理信息系统的设计与实现［D］.成都:电子科技大学，2011.

［5］程小红.基于RFID技术的化学实验室库存管理系统的设计与实现［D］.成都:电子科技大学，2012.

［6］徐峰.寿光市危险化学品的等级系统的设计与实现［D］.济南:山东大学，2012.

［7］杨官平.B/S结构的高校化学品管理信息系统的研究［J］.中国管理信息化，2007，10(4):26－30.

［8］白剑，赵峰.某汽车零部件生产企业化学品外包管理模式的建立［J］.石油商技，2012，25(10):94－100.

［9］庞存辰，徐锋，吴小军，等.基于Web的刀具全生命周期管理信息系统的研究［J］.中国制造业信息化，2010，39(15):48－51.

［10］张丹，薛善良，左敦稳，等.基于Web的信息编码系统研究与开发［J］.中国制造业信息化，2006，35(13):27－29.

［11］许晓栋，邹泽明，李从心.基于B/S结构的集成信息刀具管理系统［J］.制造业自动化，2005，27(3):5－8.

Full Life Cycle Management System of Chemicals for Manufacturing Enterprise

LV Rongshui，XU Feng，ZHANG Dan，ZHANG Chao，ZUO Dunwen

(Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Jiangsu Nanjing，210016，China)

In order to solve the current problems of manufacturing enterprises such as chemical species variety，high management costs，inefficient management and other issues，it establishes a Web－based chemicals full lifecycle management system.It classifies the chemicals as the basis with 12 numbers on each batch of chemicals individually coded，builds the individual chemicals life prediction model.This model provides not only life prediction of chemicals，but also for procurement of chemicals to provide decision support and on－site management.It establishes the location of the warehouse layout algorithm，presents the cargo warehouse and layers layout scheme.Based on B/S three－tier architecture it determines the chemical procurement and builds chemicals and other functional modules.Finally，it identifies the division of roles for different users and system process.

B/S Architecture;Whole Life;Chemicals;Management System

TP315

A

2095－509X(2013)10－0052－05

10.3969/j.issn.2095－509X.2013.10.013

2013－07－31

航空科学基金资助项目(20111652016)

吕荣水(1988—)，男，山东莱芜人，南京航空航天大学硕士研究生，主要研究方向为智能制造。