基于B/S架构的双块式轨枕智能生产管理系统设计与应用

丁小平，施 成，李 飞，苏雅拉图

（1.中铁三局集团有限公司，山西 太原030001；2.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京100081；3.中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所，北京100081）

经济与科技的发展带动铁路行业的技术创新与变革，传统铁路制造业逐步朝着施工管理精细化、施工作业自动化、过程控制信息化、施工环节智能化[1-2]的方向发展，从而实现从“中国制造”向“中国创造”的跨越式发展[3]。

传统的双块式轨枕生产管理存在装备落后、信息孤岛等问题[4]，轨枕生产过程质量事故频发[5]。因此智能化、信息化的双块式轨枕生产管理问题亟待解决[6-7]。本文基于B/S架构，搭建双块式轨枕制造信息综合管理平台，构建流水生产线中央控制系统，管控全生命周期追溯技术，便于轨枕场全要素在线集中管理以及轨枕生产、检验、物流各环节的信息互联、互通，便于轨枕预制的生产进度和过程控制以及质量的追溯，实现轨枕生产的全寿命周期管理模式的信息化管理[8]，减少及避免生产过程中质量等事故的发生。

1 B/S架构介绍

B/S架构是革新、优化C/S客户端/服务器而形成的一种新型系统设计模式[9-10]。C/S架构分为客户机和服务器2层，第一层是用户表示层，主要负责将业务逻辑功能应用于客户机；第二层是数据库层，主要负责连接数据库与网络。

网络的发展促使系统设计模式寻求变革与发展，B/S模式逐步得到广泛应用。B/S是三层架构，浏览者可借助WEB浏览器直接访问数据库，获取相关数据信息。B/S架构如图1所示。

图1 B/S架构

第一层是浏览器，浏览器为用户提供简易的操作界面。用户在浏览器上输入网址，实现用户与系统的信息交互。第二层是Web服务器，Web服务器主要负责连接浏览器和数据库。用户借助浏览器发布指令，浏览器将用户的请求发送至Web服务器，Web服务器处理指令，并以SQL语句向数据库服务器提出访问数据库的请求。第三层是数据库服务器，数据库服务器主要用于存放系统的数据信息。数据库系统接收到Web服务器发送的请求之后，会自动进行识别，并将其处理结果反馈于Web服务器。Web服务器接收到处理结果后，会将其转换成HTML文本形式，将处理结果传达给浏览器进行展示。

B/S架构相比C/S架构有如下优点：①B/S架构主要应用于广域网，网速要求不高，故不限制用户数量；同时，该模式不需要安装客户端，用户能够随时随地访问数据库。②数据安全性高，可通过增加服务器来增加负载能力。③便于维护，共享性更强。B/S架构能实现信息共享，及时同步页面的更新信息，降低维护费用。

考虑到上述B/S架构的优势，本文基于B/S架构进行双块式轨枕智能生产管理系统的设计。

2 智能生产管理系统设计

2.1 总体架构设计

双块式轨枕智能生产管理系统是实现京张高铁双块式轨枕生产各关键工序的信息化管理和数字化管控的重要支撑手段。中国铁路主数据中心为系统运行提供计算资源、存储资源和网络资源等基础设施环境支撑，依托标准规范体系、安全保障体系开展系统建设，确保系统安全稳定运行。系统通过构建计划、进度管理、各关键工序管理、成品追溯管理等相关业务功能应用，并与其他业务系统进行数据共享，实现轨枕生产全过程的数字化管控，构建生产高效的业务协同与管理体系，满足建设管理需求。系统总体架构设计如图2所示。

图2 总体架构

2.2 逻辑架构设计

结合双块式轨枕生产管控的业务实际需求出发，充分利用云、物、大、移等前沿技术，从数据采集、传输、存储、分析、应用及展示等信息流的全过程管理方面构建双块式轨枕智能生产管理系统，构建轨枕生产、工序管控、质量追溯等方面的业务应用，提升铁路工程双块式轨枕生产全过程管理和信息共享能力，系统支持大屏幕、PC端等不同终端类型的接入显示，采用N层架构体系，包括感知层、网络层、设施层（云平台）、数据层、应用层和访问层。系统逻辑架构设计如图3所示。

图3 逻辑架构

系统的感知层通过传感器和相应电子元件收集双块式轨枕生产各部位数据，采用人工加自动的方式，动态实时智能化地识别、感知、采集、监控、管理铁路工程双块式轨枕生产全过程信息，为系统提供及时、准确的数据来源。

网络层可借助互联网、移动网、无线网，实时上传数据和调度信息，各级管理员可以随时随地获取数据、声音、视频和报警消息。同时，在交通不便、通讯基础薄弱的地区可以借助卫星通讯等技术传输上下行数据。

设施层运用计算资源、安全资源、存储资源和网络资源，保障铁路建设管理系统高性能、高可靠稳定运行，且可灵活扩展，对业务发展能轻松应对。

数据层主要包括基础数据、建设过程业务数据、非结构化数据，基础数据涵盖人员、组织、项目、工程实体分解结构、工作任务分解结构等；建设过程业务数据囊括进度、质量、安全、设备等；非结构化数据包含文档资料、影像资料等。系统综合运用数据汇集、转换、分析等技术，将上述相关数据集成和共享。

业务应用层是技基于感知层、网络层、设施层、服务层构建的服务工程建设信息化的业务应用，应用内容主要服务双块式轨枕生产管理。

访问层基于HTTPS、Web、移动互联等技术，便于访问浏览器、智能终端、调度指挥大屏等多个平台。

2.3 数据架构设计

双块式轨枕智能生产管理系统的数据主要包括进度管理数据（生产进度数据、计划批次数据、累计进度数据等）、质量管理数据（养护数据、脱模数据、砼拌和数据、砼浇筑数据等）。通过业务数据共享接口、基础数据服务共享接口接入至双块式轨枕智能生产管理系统。系统数据架构设计如图4所示。

图4 数据架构

3 系统功能及应用

智能系统通过传感器和相应电子元件收集各部位数据，并通过系统设定参数或特定程序监控、计算、分析、反馈、留存数据，实现对设备和双块式轨枕的预警和追溯。系统对轨枕生产过程中原材料的生产信息进行统一管理，从进场统计、消耗及库存，无缝对接管理系统。对比分析生产计划管理和实际进度，确定试生产阶段和批量生产阶段的月生产计划，并借助RFID技术，自动采集和对比实际进度，合理管理生产进度，确保按计划完成轨枕作业。系统功能架构如图5所示。

图5 功能架构

统计分析。通过信息集成，遴选系统海量数据中工作层所关注的零散信息，整合出建设管理层最为关注的“产量、计划、质量”等栏目及其数据信息[7]。用户可以通过首页了解项目的重点动态信息，管理者可以及时获取关键信息。主要包括计划产量与实际进度、每日产量推移图、工作提醒（代办事项及数量）、不合格管理等信息数据。

计划/进度。通过对进度计划的电子化管理，不仅可以为用户提供生产信息及生产状况，还可以为管理者把控生产进度提供决策辅助。主要包括录入总体生产计划、录入计划批次、原物料使用日计划、开工累计进度滞后报告单、停/复工报告单等。

模板管理。模板管理主要进行模板的日常检查记录，包括前置信息、历史信息以及作废信息。通过对轨枕模板的管理，把控轨枕的生产质量。

钢筋加工。钢筋加工主要包括钢筋桁架检查记录表、箍筋检查记录表、钢筋组装及预埋件安装检查记录表、钢筋原材料追溯单等。通过对钢筋加工报表的电子化管理，用户可实时查询钢筋加工信息，实现对钢筋加工数据的质量追溯。

砼拌和/浇筑。砼拌和/浇筑主要包括混凝土施工配料通知单、混凝土搅拌生产记录表、混凝土浇筑记录表、混凝土施工记录表、混凝土原材料追溯单等。通过对砼拌/浇筑信息的记录表的电子化管理，用户可以把控轨枕生产过程的质量数据进，便于其对过程质量数据的实时化追溯与查询。

脱模养护。通过对轨枕养护及脱模的信息化管理，用户可以实时了解养护及脱模数据记录，便于用户进行轨枕生产过程的质量管控。主要包括养护数据及曲线图、轨枕入出池养护记录表、轨枕脱模通知单等。

成品检验。成品检验信息主要包括轨枕外观质量检查记录表、轨枕外形尺寸检查记录表、预埋套管抗拔试验记录表、轨枕自然养护记录表等。通过对成品检验信息报表的电子化管理，实现对前置信息、历史信息和作废信息等成品检验信息的实时化追溯及查询。

成品进发存。对轨枕生产的入库、发货、库存等信息进行统一管理，实现对轨枕生产全过程信息的追踪和集成管控。主要包括轨枕入库单、轨枕发货单及轨枕库存明细表等。

轨枕追溯。轨枕追溯主要包括制造技术证明书、制造技术证明书基本信息、检验批、检验批基本信息、轨枕生产台账等。通过对轨枕生产的技术证明和检验批信息的统一管理，实现对轨枕相关信息的实时化追溯与查询。

不合格管理。统一管理轨枕生产过程中的不合格产品，主要包括生产批号、发生日期、工序名称、不合格项目、不合格数量、存放仓库、标准值、实际值、以及操作处理（查看、作废）等。通过管理不合格处置单中的前置信息和已审核信息，提高轨枕生产质量。

4 结语

本文依托国铁集团“铁路工程管理平台”，研发了基于B/S架构的双块式轨枕生产管理系统，对接工程管理平台中人员、组织机构、项目信息、检验批等基础模块，消除数据孤岛实现基础数据的互通。

基于B/S架构的双块式轨枕智能生产管理系统为轨枕场提供一种新的管理模式，系统可为轨枕生产的全过程提供完整的数据库，实现了质量追溯。系统通过试点应用发现，与传统生产管理系统相比，提高了混凝土轨枕生产的质量水平和轨枕场技术管理水平，可以为项目后期的运维提供数据支持，具有良好的推广应用前景，同时为进一步推广和发展铁路工程的信息化应用提供了支撑。