（机械电子工程专业论文）计算机辅助方法研究系统功能设计及软件实现.pdf

中文摘要 计算机辅助方法研究系统功能设计及软件实现 研究生：彭竹云 导师：许映秋教授 苏春副教授 学校：东南大学 方法研究是基础工业工程中的一项重要分析技术，其通过对现行的工作系统进行系统科学的分 析，在给定的约束条件下，开发出更有效、更经济、更合理的工作方法。但是，在信息技术飞速 发展的2 l 世纪，传统的、以手工为主的方法研究已难以满足现代企业的需要，而方法研究的计 算机化则可望帮助企业科学、快捷、高效、准确地进行相关研究。因此，计算机辅助方法研究系 统的研究与开发具有开创性的意义。 本文的主要l ：作包括研究和开发了基于手持设备p d a ( p e r s o n a ld i g i t a l a s s i s t a n t , 个人数字助 理) 的方法研究模型采集系统和基于商务机的方法研究辅助分析系统。方法研究模型采集系统旨 在辅助研究人员现场采集生产数据，而方法研究辅助分析系统主要提供报表、评价以及辅助优化 功能来辅助研究人员进行方法研究的分析工作。 论文主要工作如卜： 在深入研究与分析方法研究内涵及其在国内外应用状况的基础上，确立了计算机辅助方 法研究系统的需求，设计了整个体系的框架结构。 对基丁p d a 的方法研究模型采集系统的功能需求进行了深入分析，设计了该子系统的 框架结构、流程和界面，并简要介绍了该子系统的关键技术及其实现。 对基t - p c 机的方法研究辅助分析系统的功能需求进行了深入分析，设计了该子系统的 框架结构、流程利界面，并简要介绍了该子系统的关键技术及其实现。 定义了适川本系统的评价模型，实现了利_ l j 模糊综合评价法评价工艺流程模型的研究 与软件开发，具体包括：结合企业实际，建立了评价指标体系；确定了本系统所采用的隶属度函 数；为了便丁计算机辅助的实施改进了权重的计算方法；用软件实现了综合评价结果的计算以 及对评价结果的分析。 针对企业实际案例，详尽介绍了运h j 所开发的基tp d a 的方法研究模型采集系统采集 数据的全过程，并利用方法研究辅助分析系统所提供的各项功能，生成了该模型的柱状幽报表， 对该模型进行了综合评价，并在辅助分析导航的引导f 优化了该模型。 本文的创新之处在丁 ：结合信息技术和企业实际需求，探索了计算机辅助方法研究系统的设 计原则，并基于该设计原则对整个系统进行了全局的系统分析与设计；依据模糊综合评价原理， 将专家打分法改进为专家排序法，使评价过程更具高效性和人性化。 关键词：方法研究：计算机辅助；模糊综合评价；系统分析与设计 英文摘要 f u n c t i o nd e s i g na n ds o f t w a r ed e v e l o p m e n to ft h ec o m p u t e r a i d e dm e t h o ds t u d ys y s t e m b yp e n gz h u y u n s u p e r v i s e db yp r o f x uy m g - q i u a s s o c i a t ep r o f s uo m n s o u t h e a s tu n i v e r a i t y m e t h o ds t u d yi sak e ya n a l y s i st e c h n o l o g yo f t h eb a s i ci n d u s t r i a le n g i n e e r i n g w i t ht h es y s t e m a t i c a n a l y s i so f c u r r e n tw o r k i n gs y s t e m ，i td e p l o r e sm o r ee f f i c i e n t ，e c o n o m i ca n dr a t i o n a lw o r k i n gm e t h o d u n d e rt h eg i v e nc o n s t r a i n t s h o w e v e r , i nt h e2 1 只c e n t u r y , i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yd e v e l o p sg r e a t l y , a n d t h et r a d i t i o n a lm e t h o ds t u d yd e p e n d i n gm a i n l yo nh a n d si sn ol o n g e rf i tt os a t i s f yt h en e e d so f m o d e r n c o m p a n i e s h o p e f u l l y , t h ec o m p u t e r i z e dm e t h o ds t u d yc a l lh e i pt h ec o m p a n ys o l v et h i sp r o b l e m s oi t i sm e a n i n g f u lt or e s e a r c ha n de x p l o r et h ec o m p u t e r i z e dm e t h o ds t u d ys y s t e m t h e = s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to ft w os y s t e m , i n f o r m a t i o nc o l l e c t i n gs y s t e mb a s e do np d aa n d a n a l y s i ss y s t e mb a s e do np c ，a r em a i n l yi n c l u d e di nt h i sp a p e r t h ei n f o r m a t i o nc o l l e c t i n gs y s t e mh e l p t oc o l l e c tt h ed a t aw i t h i nt h es h o pf l o o ra n dt h ea n a l y s i ss y s t e mp r o v i d e sf u n c t i o n ss u c ha sr e p o r t i n g , e v a l u a t i n ga n do p t i m i z i n gt oa i da n a l y s i sw o r k w o r kd o n ef o rt h i sp a p e rm a i n l yi n c l u d e s ： e s t a b l i s h e dt h ed e m a n da n dd e s i g n e dt h ef r a m e w o r kf o rt h ec o m p u t e ra i d e dm e t h o ds t u d y s y s t e mw i t ht h ed e e pr e s e a r c ha n da n a l y s i so ft h ec o n c e p to f m e t h o ds t u d ya n di t sa p p l i c a t i o ns i t u a t i o n w o r l d w i d e a n a l y z e dt h ed e m a n do fm o d e l i n gc o l l e c t i o ns y s t e mb a s e do np d aa n dd e s i g n e di t s f r a m e w o r k p r o c e s sa n di n t e r f a c e i na d d i t i o n t h ek e yt e c h n o l o g i u s e di n t h i ss y s t e ma n dt h e i r d e v e l o p m e n tw e r ed e s c r i b e db r i e f l y a n a l y z e dt h ed e m a n do fa n a l y s i ss y s t e mb a s e do np ca n dd e s i g n e di t sf r a m e w o r k 。p r o c e s s a n di n t e r f a c e m e a n w h i l e t h ek e yt e c h n o l o g i e su s e di nt h i ss y s t e ma n dt h e i rd e v e l o p m e n tw d e s c r i b e db r i e f l y d e f i n e dt h ee v a l u a t i n gm o d e la n dd e v e l o p e dt h ee v a l u a t i o nf u n c t i o nb a s e do nt h ef u z z y e v a l u a t i n gm e t h o dw h i c hi n c l u d e s ：e s t a b l i s h i n gt h ee v a l u a t i o ni n d e x ；d e f m i n gt h es u b j e c t i o nf u n c t i o n s ； i m p r o v i n gt h em e t h o do fc o m p u t i n gw e i g h t ；c a l c u l a t i n ga n da n a l y z i n gt h e e v a l u a t i o nr e s u l tb y p r o g r a m m i n g ， d e s c r i b e dt h ew h o l ep r o c e s so fh o wt ou s et h em o d e l i n gc o l l e c t i o ns y s t e ma n da n a l y s i s s y s t e ma n di n t r o d u c e da l lt h er e l a t e df u n c t i o n ss u c ha sh i s t o g r a mr e p o r t ，e v a l u a t i n ga n do p t i m i z i n gt h e m o d e l i n gc o l l e c t e df r o mt h em o d e l i n gs y s t e mr u n o np d a t h e r ea r et w oi n n o v a t i o n si n t h i sp a p e r , t h ef i r s to n ei se x p l o r i n gt h ed e s i g nm l e so ft h e c o m p u t e r i z e dm e t h o ds t u d ys y s t e mc o m b i n i n gt h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h ec o m p a n y sa c t u a l n e e d s t h es e c o n do n ei si m p r o v i n gt h ef u z z ye v a l u a t i n gm e t h o dt ol e tt h ee v a l u a t i o np r o c e s sm o r e e f f i c i e n ta n df l e x i b l e k e yw o r d s ：m e t h o ds t u d y ；c o m p u t e r i z e d ；f u z z ye v a l u a t i o n ；s y s t e ma n a l y s i sa n dd e s i g n i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文 的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文 档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅 和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 期：圳 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题背景 工业工程( i n d u s t r i a le n g i n e e r i n g ，i e ) 是由自然科学、人文社会科学、管理学、经济学等学 科形成的交叉学科。它以复杂的工业及服务系统为研究对象，以系统中的人力、物质、能源、信 息等为要素，通过科学、合理地组织生产要素，实现系统性能、生产率、效益的最优化。 工业发达国家的发展历程表明；m ，兴业之道，企业成功之术【1 i 。在充满竞争色彩的2 l 世 纪，国内企业也已经意识到：匝作为一项对人员、物料、设备、能源和信息组成的集成系统进行 设计、改善和实施的工程技术，在综合提高企业竞争能力方面起着至关重要的作用 显然，的基本使命是适应当代生产经营环境的变迁，帮助企业进一步赢得效率、效益与可 持续发展。具体地说，正将着力参与和帮助企业应对以下六大挑战1 2 】 利用信息技术提升企业组织对市场的快速响应能力； 快速捕捉、搜集竞争信息，并迅速把它们转换为竞争情报和知识； 快速配置和系统地集成人、技术和资源； 消除或控制污染，提高企业对环境的适应性； 发展可重组企业，根据任务可以快速聚合，任务完成快速解散； 创新和改进流程。 1 ：作研究作为基础砸中最基本、出现最早、应用最广的一项作业优化技术，其最显著的特点 是：只需很少投资或不需要投资的情况下，通过改进作业流程和操作方法，实行先进合理的：i ：作 定额，充分利1 【 j 企业自身的人力、物力和财力等资源，走内涵式发展的道路，挖掘企业内部潜力， 提高企业的生产效率和效益，降低成本，增强企业的竞争能力【3 j 。 ：i ：作研究具体包括方法研究( m e t h o ds t u d y ) 和作业测定f w 砒m e a s u r e m e f l t ) t 4 1 。 方法研究主要通过对现行的t 作系统进行系统科学地分析，在给定的制约条件下，开发出 更有效，更经济、更合理的l ：作方法，以减少人员、机器、无效作业和物料消耗，并使该方法标 准化。 作业测定是测定方法标准化后的作业时间。并制定出：f 序的标准时间，以减少人员、机器 和设备的空闲时间。方法标准、时间标准最终使人、机、物达到最优组合，产生最佳效能。 虽然i e 理念已被我国大部分企业接受，而且企业也迫切希望能借此在日益激烈的国际化竞 争中叱咤风云，但是，目前国内许多企业的管理水平与现代化筹距甚远，主要表现为i e 基础- 作( 如l ：作程序标准化、生产过程中各种数据的收集、处理与积累等) 不扎实，组织机构雨l 作业 流程朱经必不可少的重组和优化，难以给现代斑实施提供合适的运行环境和有效支持。 随着现代企业的发展壮大，企业的规模日益扩大，其基础数据也越来越庞大，而且基础数据 更新速度明显加快，传统手f ：的l ：作研究已经不能满足现代企业的需要。企业对基础数据准确性、 及时性和标准化的要求与基础数据传统经验获取手段之间的矛盾日益突出。 为了解决上述问题和矛盾，国内一些企业开始探索计算机辅助f ：作研究系统，特别是计算机 辅助7 动定额系统。这些系统为企业i ：作研究的实施带来了一定的方便，但尚不成熟，人多处于 实验阶段，往往只能适应个别企业l ：作研究中的部分领域，无法进行推广普及。冈此，研制和开 发一套完善通用的计算机辅助j ：作研究系统( c o m p m 日a i d e dw o r ks t u d ys y s t e m 简称c a w s 系统) 是当前我国l ：作研究领域创新的关键【5 l 。 东南大学硕士学位论文 1 2 工作研究技术发展概述 1 2 1 国外工作研究技术的发展状况 工作研究自十九世纪末被创立以来，在西方工业化国家就有着快速的发展和广泛的应用。 1 9 7 6 年美国工业工程杂志与博通公司联合对1 5 0 0 家企业工业工程应用情况的调查表明8 9 0 的企 业应用工作研究；英国应用工作研究的情况大体与美国相似，据1 9 7 9 年哈里斯对英国4 0 1 家企 业的调查，其中有8 4 的企业应用工作研究，占应用工业工程各项技术的首位；1 9 8 1 年，路特 ( r e n t e r ) 对企业工业工程应用情况的调查表明，美国9 0 以上的企业应用工作研究，其中9 4 1 的企业应用方法研究，9 6 3 的企业应用作业测定，企业的生产率提高5 1 ；日本、前联邦德国、 法国、澳大利皿等发达国家以及我国的台湾和香港地区也将工作研究作为工业 程首选技术，其 为企业提高生产率达5 0 以上”。 6 0 年代以后，西方发达国家开始将计算机技术应用到工作研究领域，出现了一些进行流程 分析、动作研究和时间标准制定与管理的计算机软件系统。软件技术、网络技术和多媒体技术的 进一步发展，使得工作研究技术从最初的现场手工记录工作过程发展到可以借助数码相机或摄像 机等设备辅助记录，一些研究机构还利用3 d 人体模型或机器人进行动作轨迹的研究。l ：作研究 软件更是层出不穷，而且功能越来越强大，操作界面也日益人性化。大多数现代：i = 作研究软什都 支持w i n d o w s 平台，系统界面友好，操作简单，研究人员无需额外培0 i i ，这是新一代i ：作研究 软件的特点；网络化和分布式工作研究系统也成为了重要趋势；有的系统还配有便携手持终端采 样系统，为亲临现场的研究人员提供了很大的方便，同时也提高了采样数据的准确性平高效性。 国外的_ r ：作研究软件公司和机构非常多，其产品的功能和应川范围也各有特色。如：i n t e r v a l s y s t e m s 公司的a c c u s t u d y 是一个运行在手持平板电脑，用来替代手写板和马表的动作时间研究 软件系统，曾一度被称为t h eb i g g e s ta d v a n c e m e n ti nt i m es t u d ys i n c et h es t o p w a t c h ”：a p p l i e d c o m p u t e rs e r v i c e sl n c 公司的b u s i n e s sp r o 是基于w i n d o w s 平台的一系列i ：作研究模块的集合，包 含流程记录平i i 控制，作业测定，标准开发、评价和引用，m r p e r p 支持等，覆盖了作业数据开 发和维护的各个方面；m t m 协会开发的m t m l i n k 系统是应用m t m 方法，辅助l ：业i ：秽师完成 工作研究的系统，它主要用于作业标准时间的开发和作业标准数据库的维护。 从以上资料来看，在国外，信息技术已经全面介入到丁作研究的各个席用领域，计算机辅助 工作研究已经成为 ：作研究发展和应用的趋势。 1 2 2 国内工作研究技术的发展状况 工作研究在我国的应用可以追溯剑八十年代中期。1 9 8 5 年，机电行、毗部分企业开始推行i ： 作研究。根据l o 个企业、1 2 条生产线试点统计，企业一次投入7 6 万元，每年净增收入2 8 1 5 万 元，劳动生产率提高1 6 1 8 ，投入效益比为l ：3 3 。例如，j 匕京机床电器公司运用f ：作研究， 改造三条生产线，产量翻番，年新增产值11 6 5 万元，新增利税3 4 9 万元；成都红光电子管厂推 行m o d 法，改进2 0 个：序，仅投入9 9 3 0 元就使年增产值8 4 0 万元，净增利税和仃约材料费达 3 6 3 5 6 万元，投入效益比为l ：3 6 6 ；人迮无线电十三厂廊州：作研究，改进收录机装雕线，效 率从4 2 7 提高到8 3 7 8 ，日产鼙翻赉，由1 0 2 台提高剑2 0 4 台；上海金陵无线电厂麻h i ： 作研究，改造生产线，投入0 3 6 万元，获经济效益8 1 万元；j “尔科龙电器股份有限公司，推行 = 作研究，一台容卢电冰箱的生产肯拍从4 8 秒减少到3 6 秒，全员劳动生产率达剑4 3 万元”1 。 2 第一章绪论 冶金行业推行工作研究，也取得了类似效果。如鞍山钢铁公司在炼钢厂、机械厂、选矿厂等 2 0 个单位进行试点，通过推行方法研究，改进生产工艺，已取得5 3 9 2 1 万元的经济效益。 目前，工作研究在机械、电子、冶金、航天航空、轻工、化工、建筑等部门的应用已经起步， 有的正在深入与普及。 然而，工作研究在我国的应用尚难以和西方工业化国家同日而语。目前我国大部分工作研究 的实施，基本上还处于手工和凭经验估计的状态，由人工进行测绘、记录、分析、评价和改进。 这样形成的基础数据，其准确性、及时性、规范性和可靠性一般都比较差，很难为各种管理决策 提供可靠的支持。 在我国，工作研究的发展和应用主要存在以下几方面的问题： 标准化意识薄弱，工作研究未成体系 我国直沿用前苏联的| 丁业体系，人们对效率、标准化的意识比较薄弱。相当数量的企业存 在：作业方法缺乏科学性、系统性、标准化，主要凭经验和个人意愿行事；作业方法的改进一般 来源于工人自发进行的个人行为；仍然采_ j 粗略的经验估算方法制定时间定额，时间定额标准很 不统一等。这些状况导致企业基础数据的实用性和准确性差，无法起剑为企业上层提供可靠的决 策支持的作用。 二作研究技术处于手一i ：状态，限制了：f ：作研究的普及 随着科学技术的进步，生产的不断发展和计算机技术在t 业工程领域内的应用，必然要求提 高方法研究和定额i ：作的效率和质晕，但由丁| i ：作研究技术长期以米依赖丁人的技能程度，作业 方法设计一直由f ：作研究人员凭借其l ：作研究知识和生产实践经验，设计各种作业流挥并计算其 相应工时定额。i ：作研究人员在设计作业方法和制定f ：时定额过科中，需要进行人量的信息处理、 思维决策、数据计算和繁复的文字处理r 作。随着时代的发展，这种枯燥繁琐的重复性j 二作方式 逐渐暴露山人f ：设计的很多缺点：设计时间k ，设计效率低；作业标准的一致性著；作业文件缺 少定量分析，难以有效地指导生产过程。 缺乏【：作研究软件系统 目前，国内外众多软中 商住中国投入的软件系统大多集中在c a d 、c a p p 、c a m 、p d m 、 e r p 等软件上，而r 作研究软件的投入与开发却寥寥无几。究其原因，州然有软件商对这一领 域的忽视，但其主要原冈却暴露了国内企业对基础数据的漠视态度，对工作研究软件缺乏系统的 认识。工作研究的计算机化跟不上，导致了企业基础数据发展的滞后，而高层生产系统，如m r p 、 e r p 等由于难以得到准确及时的基础数据支持，致使整个生产系统效率低f 。 1 3 本课题主要研究内容 - ：作研究的全过拌包括：应用方法研究获得最佳丁作程序和作业方法，而后运用作业测定确 定作业的标准时间，本课题主要罔绕计算机辅助方法研究系统的研究与开发展开。由丁方法研究 的所有一i ：作均基丁企业的实际生产情况，而这些情况往往都体现在海擎的基础数据中，因此计算 机辅助方法研究的基本过程如图l l 所示： 企业海量l 采集数蠼i 建扛 i 数掘导入l 进行 皋础数据r _ 1 方法研究f 叫方法研究 il 数据模型i1 分析t 作 图1 - 1 计算机辅助方法研究的基本过程 3 东南大学硕士学位论文 本课题主要研究内容包括如下几个方面： 分析方法研究的基本内涵，探索整个系统的框架结构 为了使所设计和开发的系统功能完备，具有实际意义，须深入了解方法研究的本质及其实施 过程，并分析其在企业中所涵盖的范畴，为后续软件设计和开发工作做好铺垫。 定义方法研究数据模型，分析并整理方法研究所需的基础数据 由于企业的基础数据往往很散，而方法研究对基础数据的依赖性很强，因此需要定义适合方 法研究的数据模型，并从企业的基础数据中分析和整理出有效数据以支持方法研究的进行。 研究并开发高效便捷的数据采集模块 企业现场的数据通常是海量的，数据采集工作往往又枯燥乏味，因此，数据采集模块必须高 效、便捷，以便研究人员能够将较多的时间和精力放在方法研究的分析过程中。 寻找适宣的数据传送方式 采集模块获取的数据必须高效、准确地转移到分析系统中，因此，需寻找高效、可靠的数据 传送方式；为便于采集系统与分析系统的准确识别，必须统一定义数据存储格式。 确定数据处理过程和结果展示方式 分析系统必须选择较为科学合理的数据处理过程，并以一定的图形化格式将结果展现，以供 研究人员分析和决策。 研究选取合适的评价模理，并使评价方式计算机化 根据企业基础数据特点，定义评价模型、选择合适的评价方法，以及将评价方法集成到所开 发的分析系统中，实现方法研究的决策支持。 方法研究的具体实现 方法研究分析主要以人的思维活动为主进行，一般地，再高智能化的分析系统也难以做剑像 人脑那样灵活地进行分析与优化。但是，提供一种手段辅助研究人员进行方法研究分析却是可行 的。因此，需探索辅助方法研究分析过程的计算机实现。 4 第二章计算机辅助方法研究系统的分析与设计 第二章计算机辅助方法研究系统的分析与设计 2 1 系统需求分析 方法研究通过对现有的或拟议中的工作方法进行系统的记录、严格的考查、周密的分析，从 而找出当前工作方法的缺陷，据此进行改进形成更为合理、更为有效的工作方法，并最终降低成 本【l 。 方法研究的对象可分两类：一类是以物为对象的研究( 包括管理信息在内) ，主要是指对产 品生产过程、零件工艺过程及对管理业务流程进行研究；另一类是以人为对象进行的研究，主要 包括对操作者活动的研究。这两方面研究的目的都在于改进生产工艺和管理流程、缩短工艺和运 输路程、减少资源投入，提高生产率、减轻劳动强度，节省人力、改进工作环境及改善劳动条件。 方法研究的内容具体包括：程序分析( p r o c e s sa n a l y s i s ) 、作业分析( o p e r a t i o na n a l y s i s ) 与动作 分析( m o t i o na n a l y s i s ) , 6 1 ，如图厶l 所示。 程序分 操作分 广对整个制造程序或t 序的分析 i 丁岂程序模壁 析卜一产品或材料的流程分析 l 流程程序模型 。一布置与经路分析 流程线路模型 广人机操作分析( 闲余能量分析) 析卜一联合作业分析 。一双手操作分析 瓣分析 耄嚣嚣釜磊 图2 - i 方法研究的研究范畴 程序分析( 也叫流程分析) 程序分析主要以整个生产过程为对象，研究分析一个完整的丁艺流程：从第一个f ：作地剑最 后一个工作地全面研究，分析有无多余或重复的作业，流程是否合理，搬运是否太多，等待是否 太长等。 作业分析( 也叫操作分析) 研究分析以人为主体的工序，使操作者，操作对象( 物) 和操作工具二者科学地组织，合理 地布局与安排，以减轻1 = 人的劳动强度，减少作业时间的消耗，使 作质茸得到保证。 动作分析 研究分析人在进行各种操作时的身体动作，以排除多余动作，减轻疲劳，使操作简便有效， 从而制定出最佳的动作程序。 因此，计算机辅助方法研究系统首先必须满足的功能要求为：辅助进行样序分析、作业分析 及动作分析。 程序分析、作业分析与动作分析均基丁现场的各种基础数据，如稃序分析的对象所包禽的信 息涉及剑j ：序、每道j ：序的时间、 ：序间的搬运距离、每道l ：序的机器数与i ：人数，以及流群布 局的合理性等( 此处将拌序分析的研究对象定义为程序模型，作业分析的研究对象定义为作业模 型，动作分析的研究对象定义为动作模艰) ，故从系统功能的完备性考虑出发，本系统还需包括 辅助采集现场各种模型数据的功能。 5 东南大学硕士学位论文 此外，考虑到模型的采集往往在生产现场，而方法研究的分析工作则在研究室。因此作为一 个功能完备的计算机辅助系统，应有一个较完善的功能模块在采集系统与分析系统之间发送与接 受数据。 模型采集是方法研究的准备工作，真正的方法研究是通过人脑对当前数据的分析找到问题所 在并获得更优的方法，因此作为实际可行并有效的计算机辅助方法研究系统应将数据处理与分 析，提供辅助分析手段作为功能需求的重点。 综上所述，计算机辅助方法研究系统的功能需求模型如图2 - 2 所示： 2 2 系统设计 r i 堕墅墨叁堡壁丝型l j 匦遁圈 厂辅助采集模型_ 臣五叵垂夏圃 ii 区垂二 jl 匦函口 jr 区匦互口 ii 匦困 l 辅助方法研究压五亟互叵口 i 匦亟圃 l 匦亟口 图2 - 2 系统功触需求樟甜 2 2 1 系统设计原则 系统设计是把需求模型转化为软什系统的最重要的环节，系统设计的优劣在根本上决定了软 件系统的质缱。计算机辅助方法研究系统是面向企业生产管理者提供专门的辅助方法研究的系 统。其没计目标是针对方法研究的技术需求开发一套专业的辅助软件，提供方法研究所涉及的各 种模型( 包括程序模型、操作模型以及用动素符号表示的动作模帮等) 的建模l ：具，以及对各模 型进行相麻处理以辅助进行方法研究的分析j 【：具。因此，本系统设计遵循了以下基本原则： 独立性原则 方法研究的i ：作项目众多，目的各异，因而各下作项目应独立运行尽量减少彼此间功能上 的耦合。 易h 4 性原则 本系统面向企业生产管理者，考虑其计算机操作水平高低不一的特点，系统应易学好川，尽 量减少企业成本。 可扩展件原则 每个企业在实施方法研究时会遇刨不同问题，对系统功能要求也各不相同，冈此系统麻提供 可扩展的功能接口，方便使用者在实践运_ l j 中不断丰富相天功能，从而使整个系统功能日趋完善。 6 计算机辅助方法研究系统功能需求 第二章计算机辅助方法研究系统的分析与设计 2 2 2 系统结构设计 根据图2 - 2 所示的需求模型和2 2 1 所讨论的设计原则，拟开发的计算机辅助方法研究系统 的功能结构模型如图2 - 3 所示： 网 数据维护 模块 方法研究 模型采集系统 辅助采集 模型模块 辅助| | 作业 建模i l 测定 数据发送 模块 数据接收与 处理模块 方法研究 辅助分析系统 水晶 报表 辅助方法 研究模块 综合 评价 数据维护 模块 辅助 优化 图2 3 系统功能结构模型 由图2 - 3 可知，整个方法研究系统分为两个子系统：模型采集系统和辅助分析系统，且两者 位于不同的硬件平台上。 模型采集系统主要负责现场数据的采集j ：作，具体包括数据维护、辅助采集模型和数据发送 等模块，辅助采集模型义包括辅助建模和作业测定两个子模块。此处的作业测定模块用于采集模 型中各肖点i ：序或操作的时间信息。考虑到生产现场数据采集的实时性和不确定性，要求支持系 统的埂件设备具有较好的移动性，所以选择基丁w i n d o w sm o b i l e 系统的手持p d a 来运行模型采 集系统，并且安装s q lm o b i l e 数据库，以支持模璎采集系统的数据维护和数据发送等功能的实 现。 辅助分析系统主要接收由模剐采集系统发送米的数据，并进行相应处理以辅助进行方法研究 分析，具体包括数据接受与处理、辅助方法研究和数据维护等模块。辅助方法研究模块将提供水 晶报表、综合评价及辅助优化功能以辅助研究人员进行方法研究。辅助分析系统对硬件的性能要 求比较高，所以选择位丁i 较为安静的研究室内的商务机上运行，且须安装s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据 库以支持数据维护和数据接收功能的实现。 2 2 3 软件实施体系架构 综上所述，计算机辅助方法研究系统由基丁p d a 的模犁采集系统和基于商务机的辅助分析 系统组成。为实现以上功能，系统需提供可视化操作界面供研究人员进行方法研究。同时，系统 麻能止确响戍、处理操作者的各项操作。考虑到数据与廊川逻辑的弱耦合性，在分析阶段，即将 麻刖逻辑与数据分离开来。 据此设计的计算法辅助方法研究的软什实施体系架构如幽2 - 4 所示，分为二层：界面表示层、 应h j 逻辑层和数据服务层。 界面表示层：土要为方法研究各个f ：作项目的操作提供可视化界面。模犁采集系统的界面主 要由模型采集界面和模型奋洵界面构成；辅助分析系统由模型再现辅助优化界面、水晶报表界 面和综合评价界面构成。 7 东南大学硕上学位论文 应用逻辑层：响应用户的各项操作，接收、处理数据，以相应形式将结果返回界面表示层， 以实现与用户交互。 数据服务层：处理应用逻辑层的数据读写请求。数据处理过程互相独立。 图2 _ 4 软件实施体系架构 2 3 开发环境简介 为了更好地支持n e t 应用程序的开发，m i c r o s o f t 公司推出了新一代开发r 具v i s u a ls t u d i o 2 0 0 5 。它是建立高性能w i n d o w s 应用程序和w e b 应用科序的强有力的l 具，完全支持n e t f r a m e w o r k 2 0 。v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 的n e t 环境中，其突破性改进在r r 以下几点： ，n e t 扩展了通过任何设备随时随地操作数据和进行通信的能力。n e t 使用分布式计算 模型并基于开放标准( 如x m l ) 将p c 与其它智能设备连接在一起。 n e t 可供m i c r o s o f t 创建x m l w e b 服务( 下一代软件) 平台，该平台将信息、设备和人 以一种统一的、个性化的方式联系起来。 借助于n e t 平台，可以创建和使用基于x m l 的麻朋稃序、进稃和w e b 站点以及服务， 它们之间可以按设计，在任何平台或智能设备上共享和组合信息与功能，以向单位和个人提供定 制好的解决方案。 冈此，结合本系统的实际情况，选择v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 作为开发环境。 2 3 1v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 概述 v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 为a s e n e t w e b 麻川程序、x m l w e bs e r v i c e s 、桌面应_ l i j 程序平智能( 移 动) 设备麻川稃序的研发提供了完善的开发r 具。无论是使川v i s u a lb a s i c 、v i s u a lc + + 、v i s u a lc # 还是v i s u a lj # 语言，都可在同一个集成开发环境中完成开发任务，还可以开发跨语言的解决方案 t j 在v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 中，由于使_ l h 的语言不同、针对的 l 标平台不同，形成了各种不同的 8 第二章计算机辅助方法研究系统的分析与设计 项目类型。在一个较高的层次上，v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 将应用程序分为两大类，即客户端项目和 a s p n e tw e b 项目。客户端项目通过依次选择“f i l e ”“n e w ”，“p r o j e c t ”菜单项创建( 如图 2 - 5 所示) ，而a s e n e t w e b 项目通过依次选择“f i l e ”“n e w ”。w e bs i t e ”菜单项创建。 图2 - 5 新建项目对话框 如图2 - 5 所示，窗口左边一栏的最上层为“v i s u a lc # ”节点，意味着此时v s 2 0 0 5 开发环境 的编程语言为c # 。该节点f 面有四个子节点，分别代表了所开发的项目类硝。本课题所开发的 项目类型为“智能设备”下面的“p o c k e tp c ”程序。与“v i s u a lc # ”并列的还有“其他语言” 节点和“其他项目类型”。选择所需的编程语言和项目类型，并输入相应的名称和地址，即可创 建一个新的项目。 2 3 2w i n d o w sm o b i l e5 0 与n e tc f 概述 w i n d o w sm o b i l e 是微软公司针对手持计算机开发需要提供的一个开放的操作系统，开发者 可以基于w i n d o w sm e b i l e 开发自己的w i n d o w sm o b i l e 应用程序。 w i n d o w s m o b i l e5 0 是微软公司新近推出的一款m o b l i e 产品，主要针对s m a r t p h o n e 和p o c k e t p c 以及m e d i ac e n t e r 而开发。w i n d o w sm o b i l e5 0 不仅提供了非常强人的移动办公和人众娱乐 的功能，还提供了更高的信息安全管理和企业麻蹦集成的能力。 m i c r o s o f t n e t c o m p a c tf r a m e w o r k ，也就是n e tf r a m e w o r k 精简版，简称n e tc f ，是专门 为了在小内存的移动设备( 如移动电话、掌上电脑、娱乐设备币其他嵌入式的设备) 上运行而设 计的。同时，n e t c f 也是一个面向安全、可卜- 载应h j 程序并且独立丁硬仆的执行环境，定位丁i 资源有限的计算设备，并专门为这些设备进行了优化。 n e tc f 的语法与n e tf r a m e w o r k 的语法相同，n e tc f 的类库人部分都是n e tf r a m e w o r k 类库的子集，但另外增加了一些专l 】为了住某些设备上运行而改计的专有类。 图2 - 6 显示了w i n d o w s m o b l i e 平台币n e t c o m p a c t f r a m e w o r k 的整体框架。w i n d o w s m o b i l e 最底层运行的是为操作系统服务的埂什，它可以运行在i n t e lx s c a l e 处理器或者其他类删的处理 器上。在硬件之上运行的是操作系统，例如w i n d o w sc e 2 x 、3 x ，或者w i n d o w sc e n e t4 x ， 以及w i n d o w sm o b l i e5 0 。 9 东南大学硕士学位论文 日日 )基于-net的应用程序 w i n d o w sc e 3 0 ，w i n c e n e t w i n d o w sm o b l i e5 0 l f i pi p a o , , d o p o d , 0 2 ， j o t e k 图2 - 6w i n d o w sm 曲i r e 和n e tc f w m d o w sm o b i l e 操作系统和硬件共同构成w i n d o w sm o b i l e 平台，w i n d o w sm o b i l e 平台包括 前面提到的p o c k e tp c ，s m a r tp h o n e 和便携式娱乐设备。 n e t c f 有两个主要组件：公共语言运行库和n e t c f 类库。它们是n e t c f 的基础，负责 在执行时管理代码，提供内存管理和线程管理等核心业务，同时义确保代码的安全性平i i 准确性。 这里，针对运行时的代码称为托管代码，不针对运行时的代码称为非托管代码或本机代码。 2 4 本章小结 本章对计算机辅助方法研究系统进行了系统的需求分析，并进行了结构设计和软件实施体系 架构的设计；对计算机辅助方法研究系统的开发环境v s 2 0 0 5 进行了简要的介绍。 1 0 广l rl 用 台 应 平 地本 第三章方法研究模型采集系统的设计与实现 第三章方法研究模型采集系统的设计与实现 3 1 需求分析 基于p d a 的方法研究模型采集系统的主要功能在于辅助研究人员快速采集生产现场的基础 数据，并将所采集的数据准确发送至服务器系统。由2 1 节所进行的需求分析可知，方法研究模 型采集系统的功能需求包括如图3 - 1 所示的五个部分 厂冒 l 磊 l ! i i3 - 1 中，辅助采集程序模璎、辅助采集作业模型和辅助采集动作模型三项为主要功能需求， 设计与实现时，考虑到这三项功能只是采集的模型类型不同，所用方法和涉及到的技术基本相似， 冈此，这二项功能需求用一个功能模j 鬼一建模来实现。该模块是模型采集系统的核心工作模块， 数据发送要求系统能够实现将暂存1 - + p d a 数据库中的数据有选择地发送至基于商务机的方 法研究辅助分析系统中。该项功能在计算机辅助方法研究的整个过程中起着非常重要的作用，且 数据维护是模型采集系统得以止常运行的重要功能环节，具体包括信息管理、文件查询、文 f l ：保存与凑取四个模块，将实现以f 功能：保存和管理所采集的现场信息，完成本地文件的读取 综上所述，基于p d a 的方法研究模裂采集系统的功能模型如图3 - 2 所示： 3 2 系统设计 3 2 1 系统流程设计 匡五巫西囫 ， 、_ 、 系统流拌图州丁描述一个系统内计算机程序之间的所有控制流，表明不同稗序、子系统、相