基于RFID技术的磨辊产品管理系统数据库设计*

孟 乐，武文斌*，黄奇鹏，高杨杨，李蒙蒙

（河南工业大学粮油机械研究所，郑州450001）

磨辊产品管理系统是指磨辊生产企业与使用企业在磨辊的生产与使用过程中对产品的信息进行集中管理的一个管理系统，这个系统主要针对磨辊的生产与使用过程中所涉及到的信息的收集、整理、储存、加工以及利用而设计的，通过对信息的集中化管理目的是对磨辊产品进行数字化装备，为今后的产品使用以及工艺改进提出更加准确的数据参考，最终实现资源的合理有效配置，提高企业的盈利。在进行产品管理系统的开发过程中，涉及到诸多种类以及较大数量的信息录入、存储与管理，所以数据库的结构设计与功能的实现至关重要。所有的产品相关数据可以通过两种方式采集和录入，其一便是传统方式的手工电脑录入，将有关产品的固有信息录入数据库，例如产品种类、产品尺寸、产品材料等相关产品固有信息；另外一方面的信息如产品的库存位置、管理人员、维护日期等录入通过仓库处以及产品使用方配备的手持机进行产品相关数据的录入和及时更新。在对数据进行处理的过程中根据数据间的内在联系，从系统的整体角度进行数据管理，从而实现全面系统合理的数据管理[1]。按照数据库建立的基本原则，建立起系统数据库的逻辑概念模型，从而满足磨辊产品管理系统的各种需求。

1 系统关键技术

1.1 RFID技术

作为一种无线通信技术，RFID具有比较明显的优点。就RFID标签的无源特点而言就已经受到各个行业的普遍关注，RFID标签是存储产品信息的重要组成部分，它的无源性就意味着产品的数字化信息可以永久地携带，不会受到诸如电量等因素的影响。对于实际应用RFID管理系统而言，它由RFID标签、读写器、系统管理软件三个主要部分组成。电子标签内置耦合原件用于能量的产生与传递，内置芯片用于存储和处理与磨辊产品相关的编码信息，内置天线用于信号的接收与传递。在进行产品信息管理方面，首先需要在产品发卡阶段输入产品的固定信息，然后将带有产品固定信息的标签通过高性能手持机的识别分别对应到磨辊上进行安装，通过手持机登记入库位置、产品管理人员以及产品生产日期等入库前的信息，信息通过WLAN网络上传至PC端，之后产品进入仓库，出库的动作同样如此。产品的使用以及维护阶段同样需要进行实时数据登记，当然产品的报废同样如此。各个产品相关单位可以根据各自的使用权限访问系统软件，查看产品的信息，从而提高产品的使用效率以及进行产品责任追踪。

1.2 数据库技术

一个良好的数据库要求系统稳定而且能够高效运行。数据库技术是利用数据库的结构、储存以及管理应用的基本理论以及实现方法，对数据库中的相关数据进行处理分析的技术。系统采用SQL Server数据库，SQL Server是一个可扩展的、高性能的、为分布式客户机或者服务器计算机所设计的数据库管理系统，实现了与Windows NT的有机结合，提供了基于事务的企业级信息管理系统方案。对于这种关系型的数据库系统而言，其可信度以及效率等方面都优于其它类型的数据库系统，该数据库系统为与产品相关的应用程序提供了安全可靠的技术支撑，具有强大的安全性与可靠性[2]。

在进行数据库的设计时，应该着重考虑数据的初始化录入与后续的使用过程中的信息录入与读取过程，根据数据库中的信息制作出各种与磨辊的生产与使用相关报表并进行数据分析。在对与产品的生产与使用过程中的信息进行分析的基础上，进而制定出与数据库中的各个数据库表相关的各个数据字段之间的主外键关系。

2 系统功能性分析

系统的主要功能包括基本的数据管理、仓储物流管理以及数据统计管理。

（1）产品基本数据也就是产品的基本信息，包括产品的种类、名称、使用及注意事项等数据，将产品的基本信息存储在数据库中方便后期进行产品追溯以及管理维护，这也正是产品数据库管理最终目的。

（2）仓储物流管理包括同一批次产品的清单、每个产品的代码、编号、时间、产品信息、产品的库存以及相应的管理人员等数据。通过对产品的仓储物流信息进行管理可以实时掌握产品的位置以及使用状态，从而更好地对产品进行调度，同时可以为生产厂家制定下一步的生产计划提供更可靠的依据[3]。

（3）数据统计包括根据产品种类以及加工方式等不同分类方式而得到的产品使用时长以及维修加工日期，根据这些数据可以进一步分析出适合产品的使用方式以及加工方式从而进一步分析出产品的最佳使用状态。另一方面，通过对产品的库存状态信息进行分析，可以进一步为产品的生产提出更加适宜的生产依据，避免出现产品积压以及生产量不足的情况出现。

3 数据库设计

数据库的设计过程一般分为以下六个阶段。①需求分析阶段：既准确了解与分析用户关于数据方面的需求，此阶段是数据设计过程的基础，同时也是数据库设计最困难、最耗费时间的一步；②概念结构设计阶段：此设计阶段的关键便是对客户的需求进行综合分析，归纳之后形成独立于具体的DBMS的概念模型；③逻辑结构设计阶段：将所得概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型之后对其进行优化；④数据库物理设计阶段：为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构；⑤数据库实施阶段：运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，之后进行编制与调试应用程序工作，后期组织数据入库，并进行数据库试运行；⑥数据库运行和维护阶段：数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改[2]。

针对上文提出的基于RFID技术的磨辊产品的系统数据库的功能需求，主要针对系统数据库的概念结构设计、逻辑结构设计以及关键数据处理设计等设计过程进行设计。

3.1 数据库的概念结构设计

概念数据模型，是按照用户的观点来对数据和信息进行建模，利用实体关系图来实现。它描述系统中的各个实体以及相关实体之间的关系,是系统特性和静态描述。数据字典也将是系统进一步开发的基础。数据库的概念结构设计阶段期间的主要任务就是将功能分析阶段所得到的用户需求进行抽象，具化成一定的概念模型，采用的工具一般是E-R模型[4]。通过对系统进行需求分析，得到如图1所示的采用E-R图描述的数据库的概念设计的设计结果，其中矩形框表示实体集；菱形框表示实体集之间的关系；椭圆形框表示实体的属性。

图1 数据库概念结构设计

3.2 数据库的逻辑结构设计

数据库的逻辑结构设计的主要任务是将概念结构设计阶段所产生的数据库概念模式转换成产品支持的数据模型相符合的数据库逻辑模式。目前大多数数据库模型都支持关系型的数据库管理系统[2]。这里主要介绍由上述E-R模型转为关系数据模型的结果。

（1）产品基本信息，包括产品的编号、代号、尺寸、材料、产地以及使用说明，其中产品编号为主键。

（2）产品分类信息，包括产品的分类以及各个分类对应的产品相关技术参数，其中产品的两个种类为主键。

（3）产品使用信息，产品的使用涉及三个方面：生产方、使用方以及服务站，每个产品使用方对应都有产品的相关技术以及使用信息，其中三方代表为主键。

（4）产品维护信息，产品的维护涉及维护方法以及维护时间等信息，同时针对不同的产品维护方法与时间等都有很大的差异，其中产品种类为主键。

3.3 关键数据处理设计

数据处理设计的关键在于对数据的存储与管理，首先在数据存储过程中，以时间点为参考，将该时间点下的有关产品的相关技术参数输入，存储到数据库中。另一个关键便是数据的统计管理，以不同种类的产品为主键，将产品相关的材料组成、使用方式、维护方式以及最终报废原因等信息进行统计，建立不同产品之间的对比柱状图，从而分析出不同使用状态下的产品相关重要信息。

3.4 数据库系统安全机制设计

数据库的安全设计主要由以下几个部分组成：①登录身份验证模式选择，SQL Server数据库一般有两种身份验证模式，分别是Windows验证模式和Windows跟SQL Server混合验证模式[5]；②应用程序验证，每个子系统都设置相应的登录界面，只有输入合适的账号与密码才能访问相应的界面；③创建SQL Server组，该系统中每一个系统都有独立的功能，相互之间有一定的联系，所有的数据都可以在数据库中查到；④设置数据库访问，因数据库用户较多，故采用角色的办法设置数据库的访问权限；⑤设置与分配用户权限，定义好数据库角色之后，给每一个角色分配数据库对象权限；⑥其它安全机制，例如数据库转存与恢复机制，定期对数据库内数据海量转存，防止数据丢失[6]。

4 具体应用分析

采用数据库技术可以很好地对产品的流通以及使用环节进行数字化管理，方便产品的使用与管理，同时又能对产品的优化与升级提供可行性的建议。具体分析如下：

（1）可对产品信息进行实时查询，对产品内部主要构件信息的流向与处理进行实时跟踪，可以在一定程度上延长产品的使用寿命。采用RFID技术可在对产品主要构件进行后续处理时对构件的信息进行读取，判断其使用寿命是否在产品的生命周期范围内。另外，数据中心可以对此主要构件的后续加工提供合适的加工方案，从而有效地提高此主要构件的使用寿命，对产品的使用周期同样做到有的放矢，精确管理。

（2）提高了产品主要构件在制造、检验、运输、使用等过程中的效率。由于采用RFID技术对产品主要构件各个环节的信息进行了记录，使得责任追溯更具有可行性，相关单位及其工作人员不敢有丝毫懈怠，从而提高了其各方面的效率。

（3）通过大量的数据分析可以对产品及其组成构件具体的生产使用提出更优化解决方案，进而节省成本，提高企业生产效益。

综上所述，通过采用基于RFID技术的信息化手段，产品的物流、生产管理将变得更加有效，可以更好地针对具体的产品构件制定相关标准，提高产品的使用寿命。

5 结语

该数据库的设计能够将磨辊产品管理系统当下需要的所有数据全部准确地存放在数据库中，根据用户的需求合理操作。明显看出此数据库具有良好的数据结构，数据的共享性以及安全性都较好，在实际应用过程中具有很好的可行性。通过对数据库的设计与实现可以更好地对产品的数字信息进行有效管理，对今后的产品智能化发展奠定基础。