基于Web的船舶制造信息管理系統的設計與實現

張波 張洪成 張永林 萬振剛

（1.北京機械工業自動化研究所有限公司 北京市 100120 2.江蘇科技大學 江蘇省鎮江市 212000）

我國船舶工業從全球金融危機爆發的2008年開始，處于由大到強高質量發展階段[1]。從全球金融危機爆發元年起，由于危機的影響，船舶工業發展的內外部環境發生重大的變化，全球經濟發展速度下降、全球航運中存在的供求關系加劇惡劣、船舶產能供勝于求、造船所需成本難以控制、銀行等金融機構減少貨幣流通量、中美貿易戰日益加劇等多種挑戰使船舶工業進入“寒冬期”。

我國政府為促進船舶工業健康、穩定地發展，《中國制造2025》將海洋工程裝備及高技術船舶領域作為重點進行突破[2]，且將船舶智能制造定為重點研究方向[3]。我國“數字化造船”已經歷經十余年的發展，歷經磨難，具備了良好的數控設備信息化基礎，但目前存在無法將船舶制造車間中人員信息與數控設備數據可視化的情況，管理層制定計劃與戰略決策會受之影響。因此，對于船舶工業來說，船舶制造信息管理系統的設計與實現是一個急需研究的課題。

1 系統需求分析

企業往往在業務管理方面存在差異，該系統在調研上海外高橋造船廠的基礎上，根據管理層與操作人員的實際需求進行分析。

1.1 用戶需求分析

根據外高橋造船廠目前實行的業務管理流程，可將用戶分為普通用戶、管理層用戶。

普通用戶：普通用戶可更改賬戶密碼，并修改手機號、郵箱等非關鍵信息；若普通用戶需要更改關鍵部分信息，如工號、部門等，需要通過該管理系統向管理員進行申請。普通用戶在完成每日打卡信息之后，獲取工作計劃。按照計劃操作數控設備時，隨時可查看工位設備實時與歷史數據，若發現設備中潛在的問題，可及時反饋給管理層用戶。

管理層用戶：擁有最高權限，可以添加、修改或注銷賬戶。根據普通用戶申請，對普通用戶關鍵部分信息進行核實后修改。根據普通用戶打卡信息與各工位數控設備歷史工作數據，發布工作計劃安排，若計劃有誤，可撤回計劃并通過信息管理系統通知普通用戶以減少損失。及時查看用戶反饋信息，對存在的問題進行解決。

1.2 功能模塊分析

該信息管理系統的研發以操作人員信息、數控設備工作數據為基礎，以服務管理層用戶與普通用戶為目的，便于管理層用戶進行工作安排與戰略決策，使各車間普通用戶方便地獲得各工位信息，提高工作效率。該系統功能可以具體地分為7 個功能模塊：人員信息管理、工位設備信息管理、打卡信息管理、工作計劃信息管理、申請與反饋信息管理、綜合信息查詢、數據統計與導出。

基礎信息管理:對普通用戶信息以及部門信息進行管理，其中包括人員的權限設置以及字典管理[4]等。

圖1：信息管理功能模塊設計圖

圖2：信息管理系統開發模式圖

工位設備信息管理：提供各車間各工位船舶制造設備實時數據與歷史數據以供使用者查看，管理層可以增添新工位、修改工位信息以及刪除現有工位信息。

打卡信息管理：對普通用戶提供打卡功能，收集各工位到崗信息，用于工作考核與管理員工作計劃安排。

工作計劃信息管理：管理層用戶對各車間各工位各人員進行工作計劃的編寫與發布，對于已發布計劃，可進行查詢、修改與刪除；當修改與刪除未完成工作計劃時，及時通知相關人員。

消息管理：提供各車間各工位操作人員進行個人關鍵信息修改、問題反饋以及通知收取的功能。

綜合信息查詢：該信息管理系統提供簡約、快捷、多關鍵字的查詢功能，滿足查詢需求[5]。

表1：基礎信息表

表2：工位數控設備狀態信息表

表3：管理員綜合信息表

表4：打卡與消息管理信息表

數據統計與導出：根據使用者權限的不同與業務需要，提供全部或部分數據的分析與導出。

2 系統總體設計

2.1 系統功能模塊化設計

該監測系統設計中主要功能如下：

（1）對于普通用戶，有用戶個人信息注冊、個人非關鍵信息更改、個人關鍵信息更改申請、打卡信息填寫、個人賬戶密碼設置更改注銷、工作安排獲取、工位設備運行情況查詢、情況反饋等功能。

（2）對于管理員用戶，有對用戶信息增添修改刪除、工位設備運行情況獲取、到崗情況獲取、工作計劃發布與撤回等功能，具體設計流程如圖1 所示。

2.2 Web數據庫設計

數據庫設計是指對于一個給定的應用環境，設計優化數據庫邏輯模式和物理結構，并建立數據庫以及應用系統[6]，使其能夠有效地存儲和管理數據滿足各種用戶的應用要求，包括信息管理要求和數據操作要求[7]。該系統采用當前主流的MySQL 數據庫進行數據的存儲。

2.2.1 基礎信息表

圖3：個人信息注冊界面

圖4：設備運行情況總覽界面

基礎信息表包括用戶姓名、性別、工號、部門、聯系電話、電子郵箱、賬戶密碼。如表1 所示。

2.2.2 工位數控設備狀態信息表

工位數控設備狀態信息[8]包括設備編號、設備名稱、聯網狀態、工作狀態、開始時間、結束時間、故障信息。如表2 所示。

2.2.3 工作計劃通知表

工作計劃通知表包括發布者、主題、內容、發布時間以及計劃是否撤銷情況[9]。如表3 所示。

2.2.4 打卡與消息管理信息表

打卡與消息管理信息表包括發送人工號、用戶關鍵信息修改申請、每日打卡信息、情況反饋、信息接收。如表4 所示。

圖5：管理員信息管理界面

3 系統實現

3.1 系統開發環境

該信息管理系統開發以Java EE 為基礎平臺，使用的數據庫為開源的MySQL 數據庫，使用Eclipse 軟件為系統開發環境，服務器軟件為Tomcat7.0[10]。Java EE 平臺的出現給予軟件設計師開發大型、多層次、穩定可靠、安全系數高應用的能力，為減少軟件開發者的工作量，提供了一套通用的開發模式，API 接口和可靠的運行環境。在目前主流的關系型開源數據庫軟件中，MySQL 數據庫軟件憑借其超乎尋常的性能以及較低的價格而受到開發者歡迎，中小型企業也往往將MySQL 數據庫作為第一選擇。

3.2 功能模塊實現

該信息管理系統中每一個功能模塊在軟件設計開發時，應用了Spring MVC 框架來實現MVC 開發模式。其中在model 層使用Hibernate 框架，將數據持久化到MySQL 數據庫中。前端view 采用FreeMarker 模板引擎，前端與后端之間以JSON 數據交換格式作為唯一標準,開發模式如圖2 所示。

3.3 系統部分運行界面

個人信息注冊模塊為信息管理系統進行身份識別功能，使用者需要根據個人信息填寫，經過管理員審核后獲取各種系統權限與業務功能。與此同時，所注冊過的個人數據在MySQL 數據庫中進行同步，使安全性得到保障[11]。個人信息注冊頁面如圖3 所示。

設備運行情況總覽界面為管理層用戶與普通用戶提供了各工位數控設備的運行狀態，若需要工位的詳細數據，可進入各設備詳細數據界面進行查看。設備運行情況總覽界面如圖4 所示。

如圖5 所示為管理層用戶對普通用戶個人信息的管理界面，可以對普通用戶個人信息、地址、密碼等進行增添、修改以及刪除[12]。

4 結語

伴隨著工業以太網的飛速發展，船舶制造車間數字化程度得以提高，通過以Java EE 為基礎平臺，使用MySQL 數據庫作為信息存儲，Eclipse 軟件為系統開發環境，Tomcat7.0 為服務器軟件，設計并實現了船舶制造信息管理系統。該系統將數控設備數據及時分享給車間普通用戶與管理層用戶，減少工人工作記錄的工作量，為管理層做工作計劃與戰略決策提供了保障，提高了管理效率，間接促進生產效率的改善，有利于船舶工業健康穩定地發展。