论实时动态作业系统在矿石港口中的应用

论实时动态作业系统在矿石港口中的应用作者单位：作者姓名：摘要：现代港口用以往老式的管理方法和手段已经不能满足其需求，急需采用更先进、更科学的管理方式，运用先进的信息处理手段和各种现代物流技术手段，实现业务操作的标准化，管理的科学化、网络化和信息化。关键词：激活、堆场区号垛位、泊位、舱位、实时、正确、核对中国经济飞速地发展，由此带动了中国沿海地带的港口建设。唐山曹妃甸实业港务有限公司已具备了现代化港口的信息服务能力，唐山曹妃甸实业港务有限公司现建有2个25吨级码头包含四个泊位、一个10万吨级杂货码头包含4个泊位，现有卸船作业记录年卸船5800万吨。工程总投资42.5亿元，2005年底竣工，2006年试运行，2007年1月1日正式运行。曹妃甸港区是国家确定的重点建设项目，是首钢迁往唐山的配套基础建设工程，曹妃甸项目被誉为“河北一号工程”随着港口业务规模增大和公司对生产管理力度要求的加大，以及配合国家加大港口建设规划要求，实现港口现代信息化管理的需要，因此对生产管理系统进行新设计和改造。在这之前，中国港方无法自动向货主提供关于矿石码头卸船、堆场作业的实时生产情况，只能通过电话询问中控室调度人员知道，且作业船舶各舱的剩余矿石量不能及时计算出，只能靠卸船指导员来估算，实在不方便不准确。港方高层领导为了及时了解码头、堆场的情况，也通过电话询问中控室调度人员得知，给公司的信息传输带来很大不便，因此唐山曹妃甸实业港务有限公司决定利用现有的成熟自动化技术、软件应用技术和数据库技术对生产管理系统进行积极的探究和利用。通过登录生产管理系统，实现了所有关心生产的人员对码头和堆场的作业情况了解，掌握了公司的码头上靠泊船的数量，船名、货主、货种、货量、船代、堆存位置和每条船的载货量、已卸量、剩余量，甚至每个舱的载货量、已卸量、剩余量等综合性信息。一、设计思路1、引入应用集成工具实现应用系统的集成整合在系统整合集成方面，引入集成应用平台概念，采购成熟的集成工具，比如工作流工具、报表工具、数据交换工具、数据传输工具等，同时在集成工具基础上，进行各应用系统的人员集成、信息集成、流程集成、制作开发规范等应用集成和整合。2、采用先进的应用设计结构模式指导应用开发在系统开发模式上，对于应用设计结构应用MVC模式，按照显示、控制、数据访问三个角度，对业务数据展现层、业务逻辑控制层、业务数据访问层、业务数据存储层进行技术设计和要求。3、对系统进行管理模式的构建在系统信息化管理模式上，根据其业务管理内容、业务内在之间的关系、业务应用部署进行了模型构建，并对构建的模型构架进行了简要描述。4、对系统重点设计核心的应用功能在应用功能上，对应该涵盖的核心功能模块和主要的功能点进行了重点设计，按照实际需求和管理重点进行了提炼、归纳和重点建设设计。5、在系统应用使用上。根据业务特点、服务对象需求进行了详细的地域、层次集成部署。6、参考CMMI3级软件过程模型进行科学规范的设计在系统开发模型上，严格按照CMMI3级软件过程模型，按照产品开发过程、产品开发模式、应用系统集成等进行详细的设计，确保本系统设计方案的规范性、先进性、合理性、实用性和经济性。二、设计原则1、真实性。只有数据是真实可靠的，用户才会去查询和使用，如果数据是不真实的，那么对用户来说没有任何的使用意义与价值，而没有用户去使用的软件是没有用的软件，最后造成费钱费人费力。2、实用性。生产管理系统中的每一项信息内容及报表必须都是利用价值高和使用频率高的，坚决减少使用价值和使用频率极小的信息内容和报表的数量。3、实时性。也是最重要的一点。后方工作人员急于了解现场卸船情况，所以必须实时提供生产数据，并且要求生产数据的更新速度越快越好，一般要求一分钟更新一次。4、形象与生动性。实时动态作业系统要更加具体和生动，让人一看就明白现场的作业情况，做到一目了然。例如系统中的实时码头卸船动画，主要采用FLASH动画面板，面板中包括码头、卸船机的图标，共分两级画面，一级画面包括码头上的两个泊位以及在泊的船，当鼠标移动作业船舶的面上才显示船舶装载量、卸船量、剩余量、舱的装载量、卸船量、剩余量、卸船效率、每个舱的货主、货种信息。二级画面是针对每条船的情况，画面更大，但是无需鼠标移到作业船舶上就可以直接显示出生产数据来，而且二级画面要比一级画面包含更多更详细的信息。5、自动性。整个系统的重要核心的数据都是系统自动生产的，最大限度减少数据重复录入，最大限度减少生产、办公过程中不必要的中间环节，在提高工作效率的同时减轻广大工作人员的重复性劳动，降低了数据录入的错误率，更加集中工作人员的注意力，提高工作效率。6、可扩展性和可维护性。软件尽可能模块化、组件化，并提供配置模块和客户化工具，使应用系统可灵活配置，适应不同的情况。数据库的设计尽可能考虑到将来的需要，为业务扩展留下二次开发接口，确保系统具有非常强的平台跨越和应用扩展的功能。硬件平台设计应充分考虑到系统在今后的升级和增容问题，无需用户重复建设。生产管理数据不仅可以通过公司内部网络来传递，还可通过其他的方式，例如，还可以通过移动、联通等各大通讯商定制短信业务，定时地把港口卸船进度情况发给港方高层和货主等关心生产情况的人员，这样就可在无网络的情况下及时获知码头堆场生产作业进度等重要情况。7、安全性。硬件方面，服务器采用一主一备，当其中主服务器出现故障时，备用服务器启动。软件方面，应充分考虑到生产数据的安全性和可靠性，在数据存储、处理和传输等各个环节应把数据的安全性和准确性放在首位，不得使数据在未经授权和许可的前提下泄露。由于系统涉及到计算机信息处理、计算机网络等各个方面，因此开发者应重点考虑计算机安全，编写的软件系统应谨慎、稳定和高效，全部模块必须经过详尽测试。项目开发者不得在软件系统中编写、嵌入不成熟的模块和同业务部相关的代码甚至恶意代码。8、补救性。当硬件或软件出现问题时，关键的数据由工作人手动录入，以便修复数据。例如卸船作业表没有下发过来，那将由中控调度人员自动建立船舶作业表。当PLC工控系统出现问题后，皮带机数据由中控调度人员手动录入。当卸船机或者堆料机输入端出现问题无法选择泊位、舱位和堆场区号垛位都由中控调度人员手动录入。三、设计目标生产管理系统通过对PLC工控系统生产数据的实时同步、数据整合、数据处理、数据分析等过程，将基础数据提炼为相关领导和生产人员需要的各种数据指标，能有效地帮助使用人员提高办事效率，有的放矢，作出科学有效地决策。通过商务管理系统、PLC工控系统、生产管理系统之间的数据交换和整合，可以准确、实时、高效地处理各个系统之间的关系性业务，并通过数据实时同步技术在ERP信息管理系统中向使用人员展示，使用人员可以实时、准确地了解到港口码头和堆场的生产和运行情况。整个系统要有较好的可靠性、稳定性和安全性，并具有一定的可扩展性和维护性，要有友好的用户界面，操作方便并易于掌握，符合操作人员操作习惯，便于管理人员维护、方便工作人员查询、限制无关人员修改，追踪与记录数据表的操作情况等。四、设计模式应用系统设计结构使用MVC（如下图），分为显示、控制、数据访问三大部分。模型封装应用程序状态、相应状态查询应用程序功能、通知视图改变视图解释模型模型更新请求发送用户输入给控制器允许控制器选择视图控制器定义应用程序行为用户动作映射成模型更新选择响应得视图状态查询通知改变视图选择用户请求在本系统中由于其大量数据、业务较为频繁的特点，我们可以采取中间件进行数据的增、删、改操作以保证事物的完整及高效性。而对于大数据量的查询我们通过采用编写底层查询代码的方式节省RO映射时的开销，并且可以充分利用数据库的特殊优化机制进行查询优化。应用的层次结构如下图：应用系统分层模型1、业务数据展现层：专门用于展现交易、查询、统计等结果数据的，一般在J2EE架构中可以使用JSP、Servlet和JSPTAG等。2、业务逻辑控制层：专门用于处理数据的计算机业务数据换算关系等而专门独立出来的。3、业务数据访问层：直接面对数据库的底层代码，根据不同的需求会使用JDBC、DAO（DataAccessObject）、EJB、Hibernate等。4、业务数据存储层：严格说来不属于编程语言方面，而是利用关系型数据库提供的，例如SQL,存储过程，触发器等。五、技术体系目前主要的软件开发体系主要是J2EE和.NET这两种，而J2EE是目前最为流行、应用广泛成熟的技术体系。J2EE是一种利用JAVA2平台来简化诸多与多级企业解决方案的开发、部署和管理相关的复杂问题的体系结构。J2EE技术的基础就是核心JAVA平台或JAVA2平台的标准版，J2EE不仅巩固了标准版中的许多优点，例如“编写一次，到处运行”的特性、方便存取数据库的JDBCAPI、Hibernate技术已经能够在Internet应用中保护数据的安全模式等等，同时还提供了对Spring、Struts、EJB(EnterpriseJavaBeans)、JAVAServlersAPI、JSP(JAVAServerPages)以及XML技术的全面支持。J2EE体系结构提供中间层集成框架用来满足无需太多费用而又需要高可用性、高可靠性以业务逻辑控制层业务数据访问层业务数据存储层数据业务数据展现层Servlet/JavaBean关系型数据库JDBC/DAO/EJBJSP/Servlet/Tag及可扩展性的应用的需求。通过提供统一的开发平台，J2EE降低了开发多层应用的费用和复杂性，同时提供对现有应用程序集成强有力支持，完全支持EnterpriseJavaBeans,有良好的向导支持打包和部署应用，添加目录支持，增强了安全机制，提供了性能。J2EE具有以下特点：1、加快了企业级应用的开发：J2EE是一个基于标准化的、模块化的、可重用的组件技术的开发框架。它的一系列API,自动处理了一些应用，使程序员把精力集中在业务逻辑上，从而加快项目的开发。2、跨平台部署：J2EE提供了一个简单统一的平台，程序员不用考虑何种应用服务器，基于J2EE开发出应有系统可以部署到任何服务平台上。3、便于与企业已有的异结构系统集成4、高伸缩性：应用J2EE开发的应用系统很轻便，可伸缩，通过一系列完整的企业级中间件服务，它可以支持操作成百万的事物处理，以及成千上万的不同用户的并发性请求。5、高安全性：J2EE被设计成一个高安全的模型，很容易配置，并提供了一系列的存取控制（AccessControl）。六、技术特点1、开发互联架构需求设计原则（1）开放性-基于开放技术提供访问服务1）客户端基于浏览器设计，支持各种外设2）客户端与服务端基于HTTP协议进行交互3）采用TCP作为标准传输协议（2）标准化-采用标准消息/数据通讯方式1）使用XML规范定义传输的数据2）支持标准的EAI接口实现方式，利于集成2、构件化设计构架需求设计原则（1）构件化应用/执行架构，提高系统的复用性1)分层的体系架构，分离中间业务逻辑，便于复用2)业务逻辑实现构件化(2)采用成熟的行业技术标准建立开放环境1）基于框架进行开发2）遵循以下设计标准：√松耦合设计√通用对象建模和应用模板√构件复用√标准的应用接口√独立于产品的编码3、安全性架构需求设计原则（1）用户安全，严密的身份认证和权限控制1)统一的身份认证机制2)统一的访问控制(2）数据安全，防止非法数据访问1)统一数据属主标识2)统一的数据权限控制4、架构实现策略架构构件的实现遵循如下原则：(1)复用优先于购买，购买优先于编码实现(2)使用可靠的框架，提高开发效率以及稳定程度七、港口实时动态作业系统的说明与指导1、操作流程：（1）商务部下发船舶作业表，生产部调度员打电话确认。（2）确认开工后，激活船舶作业表（多选1或者多选2，1个码头2个泊位）。（3）中控调度员通过上位机软件，检查堆料机司机输入堆场区号垛位是否与作业船舶作业表上的堆场区号垛位相一致（这点非常重要）。（4）中控调度员核对无误后启动流程作业。（5）卸船前中控调度员检查各卸船机司机选择的所在泊位与舱位，卸船过程中卸船机司机换泊和