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空間行波管數字化制造信息管理系統 的設計與實現
發布時間：2023-07-06 09:50
目錄
第一章緒論 1
1.1研究工作的背景與意義 1
1.2國內外技術研究現狀 2
1.2.1數字化制造系統研究現狀 2
1.2.2行波管信息管理技術研究現狀 3
1.3本文的主要工作 4
1.4本論文的結構安排 4
第二章信息管理系統需求分析 6
2.1產品信息管理需求 6
2.2倉庫管理需求 7
2.3數據記錄管理需求 7
2.4質量檢驗需求 8
2.5產品生產信息需求 9
2.6其他需求 9
2.7本章小結 10
第三章信息管理系統總體設計 11
3.1信息管理系統主體功能框架 11
3.2信息管理系統硬件平臺設計 12
3.2.1服務端硬件設計 14
3.2.2網絡布線設計 15
3.3信息管理系統軟件平臺設計 15
3.3.1信息管理系統軟件架構設計 15
3.3.2信息管理系統數據存儲方案 17
3.4數據庫設計 19
3.4.1數據庫概念設計 19
3.4.2數據庫表設計 20
3.4.3數據庫結構 24
3.5本章小結 25
第四章信息管理系統詳細設計與實現 26
4.1產品管理模塊的設計與實現 26
4.1.1設計信息管理的設計與實現 26
4.1.2生產信息管理的設計與實現 30
4.2倉儲管理模塊的設計與實現 33
4.2.1倉庫創建功能的設計與實現 34
4.2.2物品入庫功能的設計與實現 35
4.2.3物品出庫功能的設計與實現 37
4.2.4其他功能的設計與實現 39
4.3數據采集模塊的設計與實現 42
4.4數據包生成模塊的設計與實現 46
4.5數據反饋模塊的設計與實現 48
4.5.1數據反饋方法設計 48
4.5.2數據反饋平臺的設計與實現 51
4.6數據展示與分析模塊的設計與實現 56
4.6.1Echarts 可視化庫 56
4.6.2業務設計與實現 57
4.7用戶管理模塊的設計與實現 59
4.7.1RBAC模型介紹 59
4.7.2Spring Security 安全框架 59
4.7.3設計思路與實現 61
4.8本章小結 63
第五章信息管理系統測試 65
5.1系統測試環境 65
5.2系統功能測試 66
5.3系統性能測試 69
5.4本章小結 70
第六章 全文總結與展望 71
6.1研究工作總結 71
6.2后續工作展望 72
致謝 73
參考文獻 74
攻讀碩士學位期間取得的成果 76
第一章緒論
1.1研究工作的背景與意義
空間行波管集高功率、高頻率、寬頻帶、壽命長、抗輻射等諸多優勢于一體， 是空間系統中不可替代的核心器件。空間行波管的性能和水平很大程度上決定了 空間系統的性能和水平，空間行波管的可靠性直接影響空間系統的可靠性［1］。
空間行波管屬于復雜精密制造零件，其研制過程包含設計、制造、測試三大環 節，每個環節包含諸多過程，這些過程中產生大量與產品相關的信息具有種類繁多、 數據量大、數據關系復雜等特點。這些信息記錄是判斷產品可靠性、產品性能好壞 的重要依據。科學管理并充分利用這些信息，有利于提高產品管理水平、提高產品 生產效率，有利于幫助產品質量問題溯源分析，以進一步提高產品設計水平。
近年來，我國將智能制造作為工業發展重點，不斷加大對智能制造的扶持力度, 推動制造業轉型升級。制造業的大多數企業已加入智能制造的浪潮，將信息化與工 業化逐漸融合，驅動產品設計、生產制造、供應鏈協同、產品銷售、服務等活動的 執行，并且很多企業已經在推進智能制造的過程中受益［2］。
國內空間行波管制造廠商因產品具有小批量、多品種、產品迭代周期快、結構 復雜等特點，無法直接將常規的信息管理系統直接應用于空間行波管產品生產。由 此，國內空間行波管制造廠商仍普遍采用傳統的手工管理手段管理產品生產過程 信息。空間行波管產品欠缺信息化過程管理，人工管理任務艱巨但工作效率低下、 失誤多,進而出現多種信息存儲混亂、數據檢索困難、產品可靠性評估不充分、工 藝過程質量難以控制等問題。加之各個生產環節缺乏及時溝通的信息手段，空間行 波管在實際生產過程中存在生產狀態監控困難、產品生產過程難以精確跟蹤、關鍵 工序質量難以判斷等問題，嚴重制約著企業的生產效率和生產水平。
據相關資料顯示，國際上主要的空間行波管廠家已形成空間行波管生產標準 化體系，空間行波管的質量控制水平遠遠領先我國。其中，Thales公司具有最高的 空間行波管生產能力，空間行波管累計銷售量超過一萬支，其年生產能力可達數千 支空間行波管。該公司掌握國際最先進技術，并且一直追求提高行波管效率和線性 度特性、可靠性和長壽命、高繼承性、減輕重量等目標，研發新技術⑶。而日本NEC 公司為空間行波管建立了完整的質量保證體系和地面評估體系，結合地面運行數 據和在軌運行數據，得出280FIT的失效率水平［%
顯然，國內空間行波管產業依靠傳統管理方式進行產品信息管理，己不能滿足 當前企業需求。為了跟上智能制造的信息時代趨勢，加強企業信息管理，降低管理 成本，提高工作效率、質量，同時為了提高我國空間行波管的產品競爭力，傳統的 空間行波管信息管理方式轉型升級已是必然趨勢，也是迫切解決的問題。
1.2國內外技術研究現狀
1.2.1數字化制造系統研究現狀
隨著“工業4.0”第四次工業革命的開始，各國紛紛根據國情提出適合本國發 展的工業發展戰略。我國確定了 “中國制造2025”發展戰略，并以智能制造作為 主攻方向⑷。業內專家將數字化制造作為智能制造的第一階段［習，并指出數字化技 術、數字化裝備、數字化制造系統是數字化制造的三個不可或缺的重要組成內容回。
根據定義，數字化制造系統強調產品制造全過程的信息管理，采取各種通信方 式采集生產過程中的信息，并實現信息的有效匯聚，最后根據信息進行數據分析和 數據應用，例如調配資源、質量分析等。
國內外的各學者在工業革命的大背景下，根據自身對數字化制造系統的理解, 在系統設計與實現、系統關鍵流程優化等方面做了很多研究工作。
2012年，北京郵電大學的秦昭結合伺服產品特點和航天企業現有業務的分析 情況，提出了伺服產品設計制造全流程的數字化制造系統，分析了設計、工藝、生 產及計劃調度之間的過程集成設計，實現了伺服產品研制過程數據的有效管理⑺。
2014年，南京航空航天大學的聶志提出基于超高頻RFID射頻、二維碼等物 聯技術的數字化車間制造過程數據采集與管理系統，該系統基于物聯技術管理系 統的三層應用模型構建，解決數據采集、傳輸以及管理問題，實現生產過程中對零 件實時狀態跟蹤和生產過程數據追溯同。
2017年，南京理工大學的陳軒面向MES的車間SCADA系統建立環境監控、 設備監控、生產進度監控、質量監控等功能模型，設計數據采集、數據分析的實現 方案，最后實現離散制造車間的數字化制造系統建設［%
2018年，西北大學的趙紅衛根據TB公司的信息化運行現狀的分析結果，從 系統數據集成、精益生產管理、高效供應鏈管理、全面質量管理、智慧能源管理等 方面對供應鏈系統進行升級改造，實現了高效的生產執行系統a］ o
2021 年，Seyed Mahdi Homayouni 和 Dalila B. M. M. Fontes 提出了混合整數線 性規劃模型，實現數字化制造系統中車間調度車輛的高效管理。同時，基于問題的 NP-hard性質，提出一種有效、高效的基于局部搜索的啟發式算法［⑴。
同年，Magnanini Maria Chiara等人提出一種通過性能線性化將生產線性能評 估隨機分析模型集成到混合整數規劃問題中的分析方法，支持在不斷變化的生產 需求下優化數字化制造系統的配置和重構，實現降低成本并滿足目標性能〔I%
通過對數字化制造系統研究現狀進行調研，我們可以看到，數字化制造系統在 各個生產制造領域均有應用，并且在系統框架設計、系統功能實現方面均有較深的 知識積累以及應用積累，可以為本文空間行波管數字化制造系統提供一定參考。
1.2.2行波管信息管理技術研究現狀
在空間行波管信息管理方面，資料較少。在可查閱到的文獻資料中顯示，國外 空間行波管生產廠商正在大力發展信息化，并力圖通過信息化增強產品質量管理。
據調研情況，國外在行波管制造和測試過程的數據采集和數據管理方面沒有 詳細的材料。2004年，J.Cusick和W.Gasta在國際真空電子會議上發表了結合行波 管產品工藝流水卡、方法表和統計過程控制軟件的方式，實現實時捕獲生產數據， 并對收集到的數據進行分析，幫助監控質量，保證過程一致性［⑶。
2012年，Reed Collins和MelWijangco描述了柔性制造的概念，并給出了將自 動化系統應用到行波管制造產業上的充分理由［⑷。
以上內容說明，國外行波管制造單位已經運用數字化手段對行波管生產數據 進行科學管理，并進一步探究柔性制造在行波管產業中的應用。
國內學者從上世紀90年代對行波管信息系統方面進行初探，從近年開始在此 方面加大關注度，從設計方面、實現方面進行了相關研究。
1994年，電子部第五研究所的嚴玉興等人在《行波管質量與可靠性信息管理 系統的設計》一文中從應用角度提出行波管質量與可靠性信息管理系統的設計思 想，介紹了數據結構、系統框架以及功能特點，對后續的信息化工作有一定的參考 價值問。
2017年，單美琴等人肯定了信息化管理對增強企業生產、經營、管理、決策 的效率和水平的積極作用。通過對行波管研制基本流程的分析，對行波管研制過程 信息化管理平臺提出了嵌入設計軟件平臺、設計圖紙管理、原材料和零部件管理、 生產過程管理等10大需求，并且給出了行波管研制過程信息化管理的總體方向"I。
2020年，電子科技大學的閆昊完成了采購管理系統信息平臺的構建，實現行 波管生產用料采購信息流程無紙化、系統化，涵蓋采購計劃、招標、訂單、費用、 庫存等全過程業務管理模塊，實現了統計分析、合同管理、基礎數據管理等功能【Il
2021年，電子科技大學的李林基于Web技術開發和設計了一款行波管機械加 工工藝資料管理系統，實現零部件機械加工工藝資料的線上管理。系統采用工作流 技術，將加工工藝在軟件界面中進行流程化操作，同時系統支持工藝資料在線查詢、 瀏覽、上傳、更新等功能MJ
2021年，電子科技大學的張春暉采用B/S模式開發了一款行波管零部件生產 管理系統。該系統包含行波管零部件加工圖紙管理、行波管信息管理、行波管工藝 工序管理、零部件生產進度管理、零部件質檢管理、零部件加工信息管理6個功能 模塊，重點實現了零部件加工生產工藝工序BOM化管理，根據圖號搭建整個行波 管產品的物資關系；開展了零部件自動安排算法的分析和設計，實現產品自動排產 功能［叭
從以上調研情況可以看出，我國相關領域研究人員在行波管產品信息管理這 個大課題上從信息管理思路、行波管生產前序采購環節管理、行波管設計資料管理 以及零部件生產管理均進行了探索。本文的空間行波管數字化制造信息管理系統 擬根據1.2.1節的數字化制造系統定義以及從調研中獲取的經驗，關聯設計環節與 生產環節，從生產端獲得的數據反饋到設計端，從而實現產品質量的正向迭代；另 外，本系統將對產品全生產周期數據進行管理，實現產品生產過程數據追溯。
1.3本文的主要工作
本文針對傳統管理手段難以滿足空間行波管信息管理的現狀，以國內某空間 行波管制造廠商為例，結合實際調研情況和空間行波管研制過程，采用B/S模式 開發了一套空間行波管數字化制造信息管理系統。本文選擇前后端分離的方式開 發系統，系統后端選用SpringBoot+MyBatis技術方案進行高效、快捷的功能開發， 系統前端選用React框架實現頁面開發。
本文的主要工作包括以下幾個方面：
（1） 根據實地調研結果，分別從產品信息管理、倉庫管理、數據記錄管理、 質量檢驗、產品生產信息等多個方面形成系統需求。
（2） 完成信息管理系統的主體功能框架搭建，根據系統主體功能框架，進行 硬件平臺設計、軟件平臺設計。在軟件平臺設計中，根據系統實際數據特征，選用
“MySQL+Redis+MongoDB+FastDFS ” 的存儲方案。
（3） 設計了信息管理系統的E-R圖，并根據E-R圖完成MySQL數據庫結構 的搭建，給出完整的數據表及數據庫結構。
（4） 信息系統各個軟件功能的詳細業務設計與實現。軟件功能模塊包括：產 品管理模塊、倉儲管理模塊、數據采集模塊、數據包生成模塊、數據反饋模塊、數 據展示與分析模塊、用戶管理模塊。其中，數據反饋模塊基于行波管專用設計軟件 MTSS研究了一種使用實際測量數據修正參數化工程的設計模型的方式，實現了產 品性能預測。
（5） 參與了信息管理系統功能測試、性能測試工作。
本課題研究的空間行波管數字制造信息化管理系統實現對空間行波管制造過 程中零件、部件、整管的數據追蹤，以及各數據終端的數據采集和分析，自動生成 產品數據包。針對行波管高性能高質量產品研制需求，實現生產過程環節的精確可 控，終端采集數據可與行波管專用設計軟件無縫銜接，構建快速良好的反饋控制系 統，快速篩選和預判合格產品。該系統為提高產品數據客觀性、完整性、規范性和 可追溯性提供重要支撐，有助于空間行波管生產行業在智能化、安全信息化管理上 的轉型升級。系統可適應企業業務流程的發展變化，可擴展能力強，為企業分階段、 可持續化推進信息化建設打好基礎。
1.4本論文的結構安排
本文主要描述了空間行波管數字化制造信息管理系統的設計與實現過程，主 體章節結構安排如下：
第一章，緒論。首先，闡述了空間行波管數字化信息管理系統的研究背景及意 義；之后，概述了行波管信息管理方面的國內外研究現狀，總結了本文的主要研究 工作；最后，對論文的組織結構進行了介紹。
第二章，系統需求分析。結合實地調研情況，對空間行波管生產過程中存在的 信息管理方面問題進行分析，形成實際的系統需求，為系統設計做好前序工作。
第三章，信息管理系統總體設計。首先，提出信息管理系統的主體功能框架， 對框架內的各個功能模塊進行明確的功能定義。接著，按信息管理系統的主體功能 框架的功能模塊，首先對承擔系統硬件角色的數據傳輸、存儲及備份模塊進行硬件 平臺設計，對其他模塊構成的系統軟件平臺方案進行設計。最后，介紹本系統的 MySQL數據庫設計。
第四章，根據第二章的系統需求，對信息管理系統的各個軟件模塊進行詳細的 業務設計，并分別介紹各個模塊的實現情況。
第五章，信息管理系統測試。運用Apache JMeter測試工具，對系統功能、性 能進行測試，通過分析測試結果判斷系統實現效果。
第六章，全文總結與展望。對本文工作及研究內容進行總結，同時說明系統中 存在的待完善內容，指出進一步的研究方向。
第二章信息管理系統需求分析
空間行波管的設計環節與生產環節緊密相連，對南京某公司進行實地調研，通 過調研公司內部空間行波管設計生產全過程，發現諸多問題。本章根據空間行波管 設計生產過程涉及到的內容從產品信息管理、倉庫管理、數據記錄管理、質量管理、 產品生產信息等各個方面詳細分析探索空間行波管生產過程信息管理方面存在的 問題，形成明確的系統功能需求，為下一步的系統功能設計奠定基礎。
2.1產品信息管理需求
在調研過程中發現，產品信息按照設計圖樣、工藝指導書、仿真工程分開管理、 分別建檔，并且這些內容并沒有統一的命名規則，導致這些內容難以統一管理。而 空間行波管是典型的小批量、多品種、定制化產品，空間行波管的各種零部件結構 種類多達幾千種。面對這個數量級的零部件結構信息，采用手工管理方式對檔案進 行分類管理顯得異常困難。這也導致了大部分可用的零部件參與新設計的應用率 低。
另外，處于研制階段的空間行波管經常更換產品技術狀態，即設計師在空間行 波管投入生產后仍會改動管子的設計結構，形成新的設計方案。由于設計端與生產 端之間消息滯后嚴重，相關的生產車間不能及時獲取更新后的設計方案并調整相 關生產內容，從而導致浪費人力物力、生產效率低、生產信息與產品關聯復雜等問 題。
從產品本身進行分析，空間行波管具有結構復雜的特點。在數量上，一支完整 的空間行波管通常包含上百個零件;從結構上，空間行波管可層層分解為縱深為10 級左右的樹狀結構。設計文件一般使用“圖號-結構名稱-父級結構圖號”樣式的配 套明細表描述整個空間行波管產品的結構，令產品結構非常抽象，對倉庫備貨人員 極不友好。
針對以上問題，形成了 3點主要功能需求：
第一，系統需找到合適方式，對標準零部件各類設計信息進行有序管理，使得 每類零件信息可查、易查。
第二，對各種空間行波管產品以樹狀結構形式進行展示，使產品結構一目了然。 第三，保證生產車間能及時獲取空間行波管更新的設計方案。
2.2倉庫管理需求
在空間行波管生產過程中，干凈零件庫既是零部件倉庫，也是干凈零件與各級 部件之間的中轉站，是生產流水線中一個流動的環節。科學的倉庫管理可以保證零 件、部件、整管之間協調運行，否則不能保持連續作業，不僅放空生產力，還會拉 長產品生產周期。
經過調研，將公司倉庫管理問題總結如下：
(1)倉庫存在物品隨意擺放、各個存儲區域隨意挪用等情況。倉庫操作人員 無法掌握倉庫情況，導致操作人員生產備貨緩慢，無法關注到每種零部件庫存數量 而導致補貨不及時。
(2)零件出入庫只通過人工進行核對，對于外觀相似的零部件，容易出現出 庫、入庫錯誤操作。
(3)倉庫未規范化，導致每次盤點庫存均需覆蓋整個倉庫區域，而不能根據 各個區域情況實施不同的盤點計劃。盤點工作量巨大并且盤點時間長，耽誤生產進 度。
(4)在一段時間內，使用出庫信息表和入庫信息表記錄該段時間倉庫出入庫 流量。使用Excel表格記錄倉庫零部件儲量信息，將這個表作為庫存基礎表。另外， 用一張表記錄一段時間內的入庫信息，用一張表記錄同時段內的出庫信息。臨近盤 點庫存時間點時，倉庫管理員根據庫存基礎表、入庫信息表以及出庫信息表得到新 的庫存數據，并對照庫存數據盤點倉庫，修正庫存信息。
以上情況總體暴露出倉庫管理人工效率低、倉庫情況難以掌握、管理效率低、 出入庫方式的準確性受人為因素影響大等問題。針對這些問題，可以提出以下功能 需求：
第一，規范化倉庫，標識每個儲位，并且令零部件與儲位關聯起來，倉庫操作 人員可以直接通過零部件查詢到對應存儲位置。
第二，為入庫操作、出庫操作增加申請、審核步驟，保證倉庫數量的準確性。 第三，具備出入庫記錄總表、倉庫庫存總表等信息，同時，可以根據條件進行 相關査詢操作。
第四，具備基本的盤點庫存、調整庫存、庫存預警等功能。
2.3數據記錄管理需求
空間行波管生產過程中包含許多生產工藝步驟，如圖2-1所示［20］。
圖2-1空間行波管生產工藝流程圖[20]
生產階段的每步工藝均需要記錄相關數據，數據離散分布在各個生產操作間， 資料量極大。所需的數據記錄主要包括零件加工過程記錄、關鍵（強制）檢驗點監 測記錄表、裝配、排氣、測試過程記錄卡、膠漆使用記錄表、老煉記錄等生產過程 性文件以及出廠前測試試驗報告、研制與質量總結報告等驗收總結性文件，此外還 包括交驗自查表、產品返修記錄、產品存放記錄等交付流程性文件。
目前現場的數據需要手動記錄、統計、層層匯總，無法確保完整、準確記錄。 產生問題時得不到及時分析，影響產品壽命。統計上，傳統的人工、紙質化的管理 導致設計、工藝、制造、質量管理信息流通不暢，過程數據只能離散地存放在個人 電腦或紙質文件中，資料量很大，在后期的數據查詢、整理中存在困難。
上述問題對系統功能提出了兩點要求：
第一，在系統中為所需工藝提供對應的數據錄入接口，數據統一上傳至服務器 數據庫進行管理，實現數據統一管理。操作人員可以通過電腦終端完成數據上傳、 查詢、修改以及刪除等操作。
第二，產品數據包隨著產品的生產流程逐漸完善，當產品整個生產測試階段完 成后，對應數據包完整形成，并可一鍵整理、導出。
2.4質量檢驗需求
空間行波管有幾個關鍵部件的結構尺寸敏感，影響空間行波管產品性能。經調 研，該公司的空間行波管關鍵部件在生產過程中缺乏檢驗手段或因檢驗代價過大 而不使用。關鍵部件的檢測一般只依靠設計師根據經驗給出的加工公差進行質量 判斷。
該公司對應用于注-波互作用段的螺旋線制定了一系列生產流程，在繞制階段 和工序完成階段用顯微鏡檢測螺旋線螺距值，通過對比設計師給出的公差對該條 螺旋線進行質量判斷。螺旋線加工成本高昂，一根螺旋線成本達萬元，加工公差標 準過嚴，將造成人力資源和材料浪費。
注-波互作用段的磁系統經由專人根據經驗調整磁鋼，并判斷整套磁系統的對 應磁鋼的系統值是否滿足設計要求，磁系統的調整的評判要求受人為因素影響大。
對于電子槍陰極組件結構尺寸也是空間行波管生產過程中特別關心的方面， 零件之間的偏心率、陰極直徑尺寸、陰極球曲率半徑、陽極與聚焦極之間的距離等 均是敏感參數，影響著電子槍的性能。
基于以上情況，系統應利用現有生產數據、現有工具手段，提供科學的質量檢 驗參考方式，使檢驗方式擺脫人為因素的影響。
2.5產品生產信息需求
空間行波管的結構復雜、生產流程長達幾個月，由此傳統的生產管理方法對產 品的生產進度把控薄弱，零部件流向不明確，導致生產調度困難。設計師需要經常 到生產現場與操作人員交涉，核實產品生產進度；到干凈零件庫詢問所需零部件庫 存。經分析，系統需滿足以下需求：
第一，直觀展示產品生產進度；
第二，產品中用到的各個零部件均能直接査詢到流水過程。
2.6其他需求
1、 安全保密
空間行波管產業的“安全保密”性質要求系統以安全、防護作為信息化建設的 重點內容和前提。由此，從物理層面上,系統應搭建為內部局域網；從功能層面上， 具備用戶權限管理功能。另外，系統應能記錄用戶操作，形成操作日志，為系統安 全提供保障。
2、 數據統計與分析
系統將空間行波管生產過程中在各生產間產生的信息統一結構化存儲、聚合 后，對管理人員關心的數據進行統計及分析，例如季度生產計劃、生產訂單完成進 度、庫存情況、整管關鍵指標數據對比等。
2.7本章小結
本章通過分析空間行波管產品在生產過程中面臨的產品信息管理混亂問題、 倉庫反應緩慢問題、數據記錄分散導致整理困難的問題、質量檢驗困難問題、產品 生產信息追蹤困難問題，形成相應系統功能需求。同時考慮到空間行波管產業的安 全保密性，提出系統部署于局域網并進行權限管理的需求。另外，空間行波管數字 化制造信息管理系統平臺實現了各類數據的統一管理，在此基礎上，對系統提出數 據統計及分析的功能需求。
第三章信息管理系統總體設計
空間行波管數字化制造信息管理系統采用B/S模式（“瀏覽器/服務器”模式） 搭建，服務器與瀏覽器通過網線建立起通信，形成局域網。將系統部署至服務端后, 用戶通過瀏覽器即可訪問服務器，進行一系列操作。基于企業空間行波管設計生產 過程暴露出來的信息管理問題以及提出的功能需求，本章在B/S模式下提出空間 行波管數字化制造信息管理系統的主體功能框架，從硬件平臺與軟件平臺框架兩 個角度分別研究系統構建方式，最后根據實體聯系圖實現整個系統的數據庫設計。
3.1信息管理系統主體功能框架
根據第二章的需求分析，發現空間行波管的設計環節與生產環節緊密相關的 特點，并且生產過程涉及了倉庫管理、數據采集、數據歸類整理、產品質量檢測等 方面內容。經過分析，本文的信息管理系統根據功能作用劃分為8個模塊，并根據 功能關系將這8個模塊組織起來，形成功能架構，如圖3-1所示。
倉儲節里模塊
tc==；
產品管 理戦 t 1. 數據采
1^集檄夬q
數據傳輸、存儲&備飴模塊
1
用戶管 數據包生 數據展示與分析
理賊 成賊
圖3-1信息管理系統主體功能框架
信息管理系統包含數據存儲、傳輸及備份模塊、用戶管理模塊、倉儲管理模塊、 產品管理模塊、數據反饋模塊、數據展示與分析模塊、數據包生成模塊、數據采集 模塊，其中：
（1） 數據傳輸、存儲及備份模塊負責整個信息管理系統的數據傳輸、數據結 構化存儲以及容災備份，是所有其他模塊的硬件基礎和后臺服務支撐。
（2） 產品管理模塊負責管理零件、組件、產品各級結構標準設計信息以及關 聯關系，同時將產品設計與實際產品聯系在一起。
（3） 倉儲管理模塊負責零件、組件、產品的身份管理、進出庫管理，同時與 設計端和生產端進行數據交互，實時更新干凈零件庫的庫存信息。
（4） 數據采集模塊負責統一采集、管理各個終端上傳的生產數據。
（5 ）數據包生成模塊根據航天產品要求自動抓取信息管理系統中的生產過程 數據，生成完整數據包。
（6） 如圖3-1內的紅色閉環所示，數據反饋系統負責將生產現場實測數據帶 入專業設計軟件進行復算，對其性能進行預判，重新計算得到的仿真結果可對產品 設計提供一定參考價值，實現設計端和生產端之間的數據鏈閉合。系統所采用專業 軟件為電子科技大學開發的微波管模擬器套裝（MTSS0H22］）,可實現對電子槍
（EOS模塊）、磁系統（MFS模塊）、高頻系統（HFCS模塊）、注波互作用（BWIS 模塊）、輸入輸出窗（WS模塊）、收集極（EOS模塊）等空間行波管關鍵組件的快 速計算。
（7） 數據展示與分析模塊負責對系統中的所有信息進行數據聚合，通過統計 分析，得到空間行波管生產過程中關心的信息，并以合適的圖表方式展現出來。
（8） 用戶管理模塊負責對系統登陸用戶進行權限管理，控制用戶的可操作范 圍，確保數據的安全性。
這8個功能模塊相輔相成，共同構成了銜接設計與生產環節的信息管理系統， 通過引入數據反饋系統令此系統具有一定的關鍵組件質量預判能力，可引導空間 行波管產品設計方案的正向迭代。
3.2信息管理系統硬件平臺設計
本節討論信息管理系統硬件平臺的搭建。圖3-1中的數據存儲、傳輸及備份模 塊是整個系統的硬件平臺，所有應用服務在此平臺內實現，在其中搭建的網絡中進 行通訊傳輸。硬件平臺架構如圖3-2所示。
在信息管理系統硬件平臺中，應用服務器、存儲服務器以及工作站構成服務端, 接收來自各個終端的請求并進行處理，提供相應服務。信息管理系統覆蓋到的終端 包括各個操作間內布設的工控機、各種儀器設備以及與身份標識相關的二維碼、條 形碼、掃描槍和二維碼生成器。服務端與各類終端之間的交換機、纜線構成的局域 網提供了信息傳輸通道。
從物聯網體系角度來看，信息管理系統硬件平臺包含采集層、傳輸層和應用層, 如圖3-3所示。處于應用層的四臺服務器構成的服務端提供系統的業務服務，保證 服務端數據安全、避免數據丟失是方案設計時需要考慮的重點。傳輸層中由工業交 換機、纜線等形成的局域網則需要設計科學的布線方案，方便后續系統擴展。
圖3-3硬件平臺層次結構
3.2.1服務端硬件設計
服務端由1臺應用服務器、1臺存儲服務器、1臺備份存儲服務器以及1臺工 作站主機構成，服務端架構如圖3-4所示，通過配置交換機，使工作站、應用服務 器、存儲服務器以及備份存儲服務器處于同一網段。
應用服務器
圖3-4服務端架構
（1） 工作站。
由于微波管仿真套裝軟件MTSS只能在Windows系統下運行，在保證工作站 與其他服務器通訊正常情況下，在工作站安裝Windows系統并單獨部署信息管理 系統中的數據反饋模塊。
（2） 應用服務器。
應用服務器作為信息管理系統大部分功能模塊的運行平臺，配備熱插拔電源 模塊、熱插拔硬盤。數據存儲模塊、用戶管理模塊、倉儲管理模塊、產品管理模塊、 數據分析與展示模塊、數據包生成模塊等業務功能模塊在此服務器的Linux系統 環境中運行。在服務器執行數據存儲操作時，將存儲地址指向處于同一網段的存儲 服務器，便將數據寫入存儲服務器中。
（3） 存儲服務器、備份存儲服務器。
信息管理系統的數據存儲、數據備份功能由存儲服務器和備份存儲服務器承 擔。為保證數據存儲安全，為存儲服務器配備24小時不斷電電源。為避免單點故 障，存儲服務器和備份存儲服務器均安裝Rose Mirror HA6.0雙機備份軟件。
Rose Mirror HA6.0是一個可靠的、穩定的純軟高可用性系統，通過現有的以 太網絡基礎環境，通過TCP/IP協議，在兩臺主機之間實現了數據的實時鏡像，不 需要額外的硬件投資。Rose Mirror HA 6.0為服務器建立心跳連接，通過監控心跳 判斷服務器情況，在服務器發生故障時，可以及時自動的將存儲服務器切換到備份 存儲服務器，確保業務的迅速恢復。
3.2.2網絡布線設計
建筑物或者樓宇內的傳輸網絡可以形成一個綜合布線系統，綜合布線系統由 許多部件組成，主要有傳輸介質、連接器、插頭、插座、適配器、保護措施等，并 由這些部件來構成各種子系統，綜合布線系統可劃分為6類子系統：工作區子系 統、設備間子系統、管理間子系統、水平干線子系統、垂直干線子系統、建筑群子 系統，如圖3-5所示［23］。
根據現場調研情況，數據采集點在同一棟建筑內，但分布在不同的樓層、不同 操作間，服務器放置在控制間，由此本系統的綜合布線系統可由工作間子系統、管 理間子系統、水平干線子系統、垂直干線子系統組成。每個工作間形成一個子系統, 控制間內的服務器形成一個子系統，連接于水平干線上，構成水平干線子系統，多 個水平干線子系統連接于垂直干線上。尤其需要注意的是，在超凈間穿孔走線不能 影響超凈間的密閉性。在水平干線系統、垂直干線系統內使用光纖以保證數據傳輸 效率。線纜要求根據GB 50311-2016《綜合布線系統工程設計規范》鋪設，實現靈 活、開放的專用網絡，實現各數據終端和服務器的網絡連接，專用網絡客戶端與服 務端之間最大理論傳輸速率不低于100M/So
3.3信息管理系統軟件平臺設計
3.3.1信息管理系統軟件架構設計
本系統體量較大，使用軟件框架將系統按功能用途組織起來，分層開發，能極 大節約開發時間。信息管理系統的分層軟件框架如圖3-6所示。
圖3-6分層軟件架構
數據層由MySQL、MongoDB、Redis數據庫以及FastDFS文件管理系統構成， 負責存儲、管理數據。持久層作為數據庫操作層，負責集成數據庫連接、數據訪問 操作，為上層業務提供操作數據庫方法。業務層是信息管理系統的業務程序，提供 產品管理、倉儲管理、數據記錄處理、數據反饋、用戶管理、數據包抓取、數據聚 合等應用，并為表現層的用戶交互頁面發送的請求提供相應的數據。
持久層和業務層構成信息管理系統后端內容。Spring Boot框架實現了 Spring 的封裝，基于“約定優于配置”的思想，使用JavaConfig的方式配置，提供大量注 解，簡化了業務開發過程。它關注系統業務邏輯層的實現，而業務邏輯層并沒有涉 及到數據庫的相關操作。MyBatis是一個優秀的持久層框架，對JDBC操作數據庫 過程進行了封裝，屏蔽了 JDBC API底層訪問細節，避免了幾乎所有的JDBC代碼 和手動設置參數以及獲取結果集，只需要通過對使用簡單的XML配置文件或注 解，就能將Java的POJOs (普通的Java對象)和接口映射成數據庫中的記錄冋。 由此，Spring Boot框架的內容與MyBatis框架內容被劃分為不同的層次，互不影 響。將這兩個框架進行整合，采用"Spring Boot+MyBatis"的技術方案，可進一步 提高開發效率。
后端與數據庫的交互設計思路為：Spring Boot后端先將設計好的數據庫表抽 象為數據模型類(包括表字段、get()、set()方法)放在model包中，再在持久層利 用@mapper注解對數據庫表模型對象進行SQL操作，通過MyBatis框架映射到 mybatis-mappers的XML配置文件得到完整的SQL語句〔羽。
表現層，即前端頁面，采用React框架開發。React框架基于組件化思想，將 用戶界面根據功能差異抽象為一個個不同的組件，組件具有可重用、可組合、可測
試、可維護的特點，使開發更為靈活［如。React引入虛擬DOM機制，采用difiing 算法，實現界面按需局部更新，極大提高瀏覽器性能。前端使用axios的post方式 將請求參數通過定義好的接口傳遞給后端。后端根據接收到的請求參數執行對應 的方法，以響應體形式將處理結果返回到前端。前端可利用后端返回的處理結果進 行自由的頁面展示，實現前后端去耦合。
3.3.2信息管理系統數據存儲方案
常用的數據存儲技術包括:MySQL數據庫、Redis數據庫、MongoDB數據庫、 FastDFS文件管理系統。
MySQL是一款開源的優秀的關系型數據庫產品，采用關聯的數據表存儲數據, 由“數據庫(DataBase)”、“表(Table)”、“行記錄(Record)”三個層次組成，在管理關 系型數據方面體現卓越性能，并且支持事務。
Redis是基于Key-Value數據存儲方式的、開源的高性能NoSQL數據庫。它采 用基于內存的數據存儲方式令它具有高效的讀寫性能，使業務系統響應更為敏捷。 在實際業務中，Redis —般和其他數據庫搭配使用。Redis作為緩存數據庫，緩存用 戶高頻查詢數據。當用戶發起查詢請求時，系統優先查詢緩存數據，若緩存中不存 在要查找的數據，再進行數據庫查詢，查詢到的數據緩存到Redis并返回客戶端［271。 這樣可以有效提高服務器處理效率，降低服務器數據庫讀取壓力。具體流程如圖3- 7所示。
緩存中有數據，直接
返回查詢結果
將查詢結果返回客戶端
圖3-7 Redis緩存使用流程圖
MongoDB是一個基于分布式、文件存儲的非關系型數據庫，由C++語言編寫 ［281。與關系型數據庫不同，它由“數據庫(DataBase)”、“集合(Collection)". “文檔 (Document)w三個層次構成，文檔(Document)是其數據存儲的基本單元卩刃。它采用 BSON格式的文檔存儲方式，因此可以存儲復雜的數據類型，例如文檔a】。
FastDFS是一款采用C語言開發的、輕量級的開源軟件，可存儲大量文件，提 供API完成文件的上傳、下載、刪除以及修改等操作以實現文件管理，同時滿足 大量用戶并發訪問的需求，適合以中小文件(4KB-500MB)為載體的在線服務⑴〕。
不同系統需根據業務場景選擇不同的數據存儲方案。通過分析信息管理系統 的應用場景，可以知道，系統所涵蓋的數據包括以下幾類：
(1)產品信息。產品信息包括產品各個結構的基本信息、結構之間的關聯信 息、各個結構的生產記錄信息以及存儲信息。
(2)常規業務信息。常規業務包括通知公告、申請、批示、事件提醒、生產 訂單等多種信息。
(3)平臺數據。作為生產制造信息化管理系統，還需要對用戶基本信息、權 限信息、組織信息、用戶名片等進行管理；另外，平臺需要對倉庫庫存、倉庫出入 庫、生產品質量統計、訂單計劃、產品數據完整性等信息進行管理。其中，倉庫管 理必須采用支持事務的數據庫，才能保證倉庫的出入庫信息準確無誤。
(4)生產過程照片及文檔記錄。生產過程中將產生大量的照片及文檔記錄， 這些記錄是用于空間行波管質量審查的重要的信息。文檔數據結構復雜，樣式多變, 與傳統的結構化數據有明顯差異。本系統管理的文檔記錄還具有一個重要特點，文 檔模板更新周期短，不同管種的空間行波管，文檔樣式不同，并且有些管種的文檔 模板有多種版本。
通過以上的分析可知，本系統管理的數據具有大數據量、結構化與非結構化數 據同時存在的特點，與文獻［32］的系統有相似特點，同時考慮到生產過程中產生的 照片數據、各類中小文件的存儲管理，選用了“ MySQL+Redis+MongoDB+FastDFS” 的存儲解決方案［珂。表3-1展示了這4個數據存儲容器在此存儲方案中對應的功 能角色。
表 3-1 MySQL、Redis、MongoDB 及 FastDFS 的功能角色
名稱 類型 功能角色
MySQL SQL數據庫 作為系統的主要數據庫，對系統事務性數據進行存儲、 管理。
作為系統的緩存數據庫，基于內存高速緩存，例如用
Redis NoSQL數據庫 戶令牌生命周期管理，高頻訪問數據(例如圖號查詢) 緩存。
作為系統的輔助數據庫，進行非結構化文檔數據存儲，
MongoDB NoSQL數據庫 包括生產過程文檔記錄、需要動態擴展無固定模式的 數據，操作日志數據。
FastDFS 分布式文件管理系 統 對照片、無需網上編輯的文檔進行存儲、管理。
圖3-8數據庫架構拓撲圖
3.4數據庫設計
由本系統管理的數據體現了結構性、非結構性的特點，但整體體現出結構性， 所以數據主要依靠MySQL數據庫進行管理，MongoDB數據庫以及Redis數據庫 承擔輔助管理角色。本節對MySQL數據庫進行設計。
3.4.1數據庫概念設計
空間行波管數字化制造信息管理系統需要對產品信息、生產信息、生產數據記 錄、倉庫儲位、倉庫操作等信息進行管理，由此需要通過E-R圖對這些內容進行 整理，形成清晰的組織關系。圖3-9給出了系統的實體關系模型。
3.4.2數據庫表設計
根據圖3-9的實體模型關系圖可以構建信息管理系統數據庫的數據表。系統數 據庫由35張數據表構成。由于數據表屬性較多，表3-2只展示每個數據表的功能 描述。
表3-2數據表簡要信息
數據表 數據表中文名 功能描述
t_parts_tree 產品結構信息表 通過產品樹每個零件結構的ID和父節 點ID,描述產品整體結構
表3-2數據表簡要信息（續）
數據表 數據表中文名 功能描述
t_parts_tree 產品結構信息表 通過產品樹每個零件結構的ID和父節點
ID,描述產品整體結構
t_parts 產品各級結構信息 表 存儲零件結構所有的設計信息
t_parts_doc 設計文件信息表 存儲所有零件附屬圖片信息、工藝指導 書等文檔地址信息
t_parts_attr 結構-屬性關系表 子結構與屬性的關系表
tattribute 屬性定義表 定義屬性名、默認屬性值等
t_parts_all 各級產品流水信息 索引表 存儲零件生產批次、生產時間等信息
t_store_parts 產品■庫位信息關聯 表 按流水單記錄對應生產產品與存放地址 信息
tstoreloc 儲位信息表 描述整個庫房儲位信息
tstore 倉庫結構信息表 定義庫房結構
t_store_plan 盤庫計劃表 描述盤庫計劃
t_store_plan_record 盤庫周期記錄簡表 描述盤庫開始、結束時間及結果等信息
t_store_plan_record_infb 盤庫周期記錄明細 表 描述倉庫盤點操作的詳細情況
torderresolve 生產訂單分解表 描述生產訂單按產品結構分解后的各個 結構數量
t_order_product 生產訂單排產列表 記錄生產訂單中各個空間行波管產品的 排產情況
torder 生產訂單信息簡表 關聯生產訂單詳情
t order info 生產訂單明細表 記錄生產訂單詳情
tstoreout 出庫信息簡表 記錄物品出庫簡要信息，關聯出庫詳情
t_store_in 入庫信息簡表 記錄物品入庫簡要信息，關聯入庫詳情
tstoreoutinfb 出庫信息明細 記錄物品出庫詳情，包含出庫位置、數 量、組裝
t_store_in_infb 入庫信息明細 記錄物品入庫分配位置、數量、合格情況 等信息
tstorechangeinfo 庫存調整明細表 記錄儲位物品調整詳情
tstorechange 庫存調整列表 記錄儲位的物品調整總數
tstorealarm 庫存預警信息表 記錄低于設定報警值的零件的信息
t^datapackage_process 整管測試數據記錄 表 記錄整管實際測試順序、對應數據文檔 的調用ID等信息
^datapackage_product 產品數據包信息索 引表 存儲數據包各類數據在MongoDB中的 ID （數據包括：零部件隨件單、測試數據 記錄、照片過程記錄等）
tdatapackagemiss 數據包缺失項信息 表 記錄產品數據包缺失的數據項
表3-2數據表簡要信息(續)
t_user 用戶信息簡表 記錄用戶部分信息，關聯用戶信息明細 表、用戶-角色關系表
t_user_infb 用戶信息明細表 記錄用戶信息
trole 職位信息表 角色(職位)信息表
t_user_role 用戶-角色關系表 記錄用戶所對應的角色
troleauthority 角色-權限關系表 將角色與權限進行綁定
t_department 企業部門結構表 描述企業部門層級結構和對應職位
tauthority 功能權限表 記錄系統所有功能塊，同時通過“id"、 Kfather id”描述功能塊之間的父子結構
t_authority_page 功能■頁面接口關系 記錄前端用戶交互頁面與功能權限的對
表 應關系
t_authority_module 功能-訪問方法關系 記錄系統后臺方法訪問接口與功能權限
表 的對應關系
產品設計信息管理是本系統的核心內容之一，接下來以與產品設計信息相關 的數據表設計為例介紹數據庫設計流程。
(1)產品結構信息表(t_parts_tree〉
表3-3產品結構信息表
字段 中文描述 類型-長度 備注
id 產品結構信息ID int(10) 非空， 主鍵自增+1
twt_status 空間行波管技術版本 varchar(50) 非空
partsid 當前結構ID int(10) 非空
parent_id 父級結構ID int(10)
limit 產品庫存預警值 smallint 非空
is_private 是否隱私 tinyint(l) 非空
rootid 根結構ID int(10)
user_id 產品結構創建者ID int(10)
產品信息結構表中的“twt_status”字段可以作為特定管種某一技術方案的行波 管產品，結合產品結構ID(parts_id)和當前結構的父級結構ID(parent_id),可以完全 確定某個結構所在空間行波管產品結構下的對應層級，由此可以通過此表準確描 述任一產品的完整結構。
(2)產品各級結構信息表(t_parts)
表3-4產品各級結構信息表
字段 中文描述 類型-長度 備注
id 結構ID int(10) 非空，主鍵自增+1
表3-4產品各級結構信息表（續）
字段 中文描述 類型-長度 備注
design_no 結構圖號 varchar 非空
name 結構名稱 varchar 非空
userid 結構創建者ID int(10)
limit 庫存預警值 int(ll) 非空
p_type 結構種類ID int(10) 0:整管；1：部件；2：零件；3：包裝件
categoryid 分類ID int(10) 結構分類表主鍵
img 結構圖紙地址 varchar(lO)
protype 產品屬性 tinyint(3) 0：研制；1：生產
indicator 應用指標 varchar(lOO)
產品各級結構信息表中“design_no （結構圖號）”是唯一的，與主鍵“id” 一 一對應,"user_id"、"img"、"limit"、"pro_type"等均為此結構的屬性。字段"pro_type （產品屬性）”、“indicator （應用指標）”設計為空間行波管整管結構的屬性。為了 查找方便，增加了 "category_id"字段，建立與結構分類表的關聯。
（3）設計文件信息表（t_parts_doc）
表3-5設計文件信息表
字段 中文描述 類型-長度 備注
id 主鍵ID int(10) 非空，主鍵自增+1
parts_id 結構圖號ID int(10) 非空
doc_url 文檔資源地址 varchar(200) 非空
name 文檔名稱 varchar(50) 非空
type 文檔類型 smallmt(5) 非空，0：圖紙，1： mtss文檔；2：工藝指導 書；3：其他文檔
為使產品各層級結構可以掛載完整的附屬設計文檔，設計文件信息表單獨對 文檔進行管理，采用數字作為主鍵，并具備“type （文檔類型）”字段，使同一結構 可以按類型存儲多個設計文件。
(4)屬性定義表(t_attribute)
表3-6屬性定義表
字段 中文描述 類型-長度 備注
id
name default value 主鍵ID
屬性名 默認值 int(10)
varchar(20)
varchar(20) 非空，主鍵自增+1 非空
表3-6屬性定義表(續)
字段 中文描述 類型-長度 備注
apply_to 應用結構種類 smallint(5)非空，0：整管；1：部件；2：零件
(5)結構-屬性關系表(t_parts_attr)
表3-7結構-屬性關系表
字段 中文描述 類型-長度 備注
id parts_id attributeid value 主鍵ID
結構圖號ID 屬性定義表主鍵 屬性值 int(10)
int(10)
int(10) varchar(10) 非空，主鍵自增+1
非空
非空
非空
為了完整體現產品各層級結構的設計信息，設計了屬性定義表、結構-屬性關 系表，使更多設計信息可以靈活地與各個結構進行關聯。屬性定義表存儲屬性名和 屬性對應的應用結構，特別地，屬性定義表中的“defhult_value (默認值)”采用字 符串形式，可以進行更寬泛的屬性定義。結構-屬性關系表通過“parts_id”、 “attribute_id”將屬性表與結構聯系起來，而表中的“value (屬性值)”是實際應用 的屬性值。
3.4.3數據庫結構
本系統業務部分的數據庫結構基于3.4.1節和3.4.2節進行設計，下面以組織 數據表形式表現系統的數據結構，如圖3-10所示。
圖3-10信息管理系統數據結構圖示
3.5本章小結
本章提出了信息管理系統的主體功能框架，研究了系統硬件平臺的硬件構建 框架和網絡布線方式，研究了系統軟件平臺的框架設計，并根據系統數據特點討論 了數據存儲方式。最后，通過研究系統內部的實體聯系，對主數據庫MySQL進行 了設計。
第四章信息管理系統詳細設計與實現
本章基于3.3節提出的軟件平臺方案，在系統各個軟件功能模塊中重點解決第 二章提出的信息管理問題，使系統具備改善公司實際設計生產信息管理方面的能 力。
4.1產品管理模塊的設計與實現
基于2.1節產品信息管理需求分析情況可知，空間行波管結構復雜、零件種類 繁多，加之設計文件種類多，使用常規手段進行管理存在文件間關聯性差、層級管 理困難等問題。另外，由于生產數據記錄繁復、記錄種類多、生產流程長，也導致 生產產品數據與其設計方案難以關聯，難以對照。
綜合以上問題，本文的產品管理模塊提出如圖4-1所示的功能結構，分別對產 品的設計信息和實際生產信息進行管理，實現設計信息與生產信息的關聯，其中設 計信息管理實現產品各結構管理功能、設計產品樹管理功能（產品設計信息在本系 統以“樹”的形式展現，由此本系統稱產品設計方案為設計產品樹），生產信息管 理實現生產訂單管理功能、生產品管理功能。
產品管理平臺
設計信息管理
圖4-1產品管理模塊功能結構
4.1.1設計信息管理的設計與實現
本系統對產品設計信息的管理思想是：采用層層分解的方法，將空間行波管產 品逐級拆分至末級零件。對各個結構單獨管理，設計信息作為屬性掛載到對應結構
上，然后通過關聯各個結構，每個空間行波管產品設計方案以一個樹狀結構形式將 所有設計信息組合起來，從而實現產品設計方案的管理。
1、產品各級結構管理
產品各級結構管理功能包含各級標準結構的定義、刪除、查詢、修改、批量信 息導入等功能，后端對應的方法如表4-1所示。
功能 方法名稱
標準結構定義 partsAdd £、
刪除標準結構 r “ 1、
partDel
X、
標準結構查詢 partsSelect :、
標準結構信息修改 partsUpdate :、
批量導入標準結構 importParts [
表4-1功能與對應的方法
Parts標準結構信息對象
Authentication 鑒權對象
IDArray選中的標準結構的ID集合對象
Authentication 鑒權對象
PartsSelect接收到的查詢條件集合
Authentication 鑒權對象
Parts修改后的標準結構信息對象
Authentication 鑒權對象
PartsDocAddBatch約定格式的文件
Authentication 鑒權對象
在定義產品各級結構時，考慮到整管、部件、零件三個級別所關注的指標不同, 按這三個級別分別進行屬性定義。表4-2為整管、部件、零件的可定義的屬性內容。
表4-2整管、部件、零件屬性內容
層級結構 屬性內容
公共屬性 私有屬性
整管級 名稱 類別 私有性設置 各類附屬文件 庫存預警值 其他屬性定義 管種
產品屬性（研制/生產） 產品性能指標 產品應用環境
部件級 圖號
圖紙
零件級 號紙質
圖圖材
2、設計產品樹管理
設計產品樹的創建功能是設計產品樹管理功能的核心，該功能配合產品各級 結構管理中的創建、查詢功能完成，業務流程圖如圖4-2所示。用戶在創建產品樹 時，首先定義產品樹的基本信息，例如：產品樹名稱、產品管種、創建日期、設計 人（創建人）、設計狀態、技術狀態等，隨后進入設計產品樹創建頁面。通過搜索 需要添加的結構的圖號并選擇數量逐漸完成產品樹創建。對于搜索不到的結構，需
先在“產品各級結構管理”內添加結構。
圖4-2設計產品樹創建流程圖
為了直觀展示產品層級結構，前端釆用樹形組件展示產品樹。每個產品樹節點 均具備如表4-3所示的操作選項。通過捕捉鼠標事件，可以獲取到所點擊的產品樹 節點信息，例如該節點的圖號。圖號等信息結合用戶選擇的操作項信息將作為請求 參數通過定義好的接口傳遞給后端。后端定義PartsTree類，用于Controller的 partTreeAdd方法接收前端傳遞的參數。隨后，后端調用Service的partsTreeAdd方
法處理，并返回響應體，由前端針對響應體內的數據重新渲染頁面內容。
PartsTree包含產品結構ID、該結構級別類型、圖號、行波管技術狀態、根節 點ID、父節點ID、父節點類型、該產品結構在父級結構下的數量、該產品結構下 的結構信息List集合等屬性。以“增加同級零件為例”，PartsTree中具備產品結構 ID、該結構級別類型為“零件”、該結構圖號、父節點ID、數量等。后端的 “partsTreeAdd”方法根據根節點ID、父節點ID找到設計產品樹ID找到當前結構 的父節點，并在父節點下添加當前結構的節點。
表4-3產品樹節點的操作選項
類別 具體操作選項 前端接口 傳遞參數 方法名
增加子級零件
增 增加子級部件 /partsTree 1、 PartsTree partsTreeAdd
加 增加同級零件 Add 2、Authentication 鑒權對象
增加同級部件
修 改 修改當前節點 /partsTree
Update 1、
2、 PartsTree
Authentication 鑒權對象 partsTreeUpdate
刪 除 刪除當前節點及其 以當前節點為根節 點的全部節點 /partsTree
Del 1、
2、 PartsTree
Authentication 鑒權對象 partsTrepDel
圖4-3展示了設計產品樹頁面的實現情況。設計產品樹篇幅過大，可以通過拖 動頁面窗口的水平滾動條和垂直滾動條查看設計產品數全貌。每個節點顯示對應 產品結構的名稱、圖號以及在該層級的數量。
圖4-3設計產品樹界面（部分）
4.1.2生產信息管理的設計與實現
空間行波管產品的生產在產品設計方案的指導下完成，由此生產信息應與設 計信息形成對照關系、映射關系。本系統在對生產信息進行管理時，也將生產信息 以設計產品樹作為模板，依照設計產品樹的結構層次進行劃分。這樣，各生產批次 的生產品均能找到與其對應的設計產品樹結構，各個生產品生產信息作為各自的 生產屬性，任意一支空間行波管的生產信息也能以“樹”的形式組織起來，在本系 統中稱為“生產產品樹”。
1、生產訂單管理功能
業務邏輯流程圖如圖4-4所示。從創建生產訂單到生產包含以下幾個步驟：
（1） 創建生產訂單基本信息，包含訂單編號、計劃完成時間、生產訂單優先 級、訂單詳情，訂單詳情中選擇已創建的某一管種的產品樹及對應數量。訂單創建 后，訂單狀態為“待審核”狀態。
（2） 審核者審核后，生產訂單轉為“待生產”狀態。
（3） 在生產排產頁面，可以分批次對同一訂單內的各支行波管產品分別選擇 某一技術狀態。確認后，生產訂單狀態轉為“開始生產”，系統按照設計產品樹的 結構及各個結構數量，根據訂單數量生成生產產品樹。生產產品樹關聯倉庫庫存， 在每個產品樹節點上均顯示可用于對應產品結構的庫存量，同時以“綠色”表示倉 庫具備滿足生產的儲量,“白色”表示需生產。當空間行波管整管結構組裝完成時， 才能確定該支管管號，生產產品樹節點才顯示所使用的各個零部件身份。
圖4-4生產訂單創建業務邏輯圖
2、生產品管理功能
生產品管理功能頁面主要展示所有生產產品樹中各個產品結構的生產品的細 節。圖4-5是生產品查詢的前后端交互過程。
圖4-5生產品查詢的前后端交互過程
用戶交互頁面的“生產列表組件”內包含發送查詢生產產品信息的請求觸發事 件定義，觸發后，前端頁面通過“閭ax/getPartsAll”接口將參數條件發送到后端 Controller 的 getPartsAll 方法，再調用 PartsMapper 服務的 selectPartsAll 接口。操 作數據庫的sql查詢語句封裝在PartsMapper.xml文件中，MyBatis執行sql語句并 且將結果映射為PartsAll實體對象的集合，返回到頁面。
圖4-6是生產品管理功能的生產產品列表頁面，展示了零件、部件、整管級產
品信息，并且在操作一欄，可以點擊“溯源查詢”查看對應物品的依據時間排列的 生產詳情記錄，如圖4-7所示。
| | SS I
圖4-6生產品管理功能實現頁面
J零部件毎羊情
R裁信息 名稱：郵 圉號：DG7 041-1
批次號：62 2-1 般: 零件
M生產記錄 > ° 趙/組裝
零件妾為干凈矽4W
O 生產入庫
O 組裝出庫 求而出罰鴨
圖4-7零部件生產詳情記錄（磁環）
4.2倉儲管理模塊的設計與實現
根據本文2.2節的倉庫管理需求分析，公司存在倉庫物品隨意擺放、儲位任意 調換、出入庫缺少輔助核對手段、倉庫管理手段落后等問題，本文的倉儲管理模塊 需要針對這些問題進行倉庫規范化改造，以滿足2.2節所提出的倉庫管理需求。
倉儲管理模塊包括倉庫創建、倉庫概覽、物品入庫、物品出庫、倉儲查詢、庫 存盤點、庫存調整、庫存預警8大功能。由于空間行波管產品具有零部件種類多、 產品結構復雜、存儲條件需嚴格監控、零部件頻繁出入庫等特點，在倉庫創建功能、 物品入庫、物品出庫功能時做了特殊設計。下面主要針對這三個功能進行設計，并 介紹整個倉儲管理模塊的功能實現情況。
4.2.1倉庫創建功能的設計與實現
如圖4-8所示，用戶按照“倉庫”、“區域”、“儲物柜”、“儲位”的層級順序依 次創建倉庫，實現在系統中的整個倉庫儲位的布局描述。其中，每個層級的倉儲單 元均可以定義屬性，例如儲物柜，具有長寬高、溫度、濕度、限定儲物類別等屬性。 為了實現科學的倉儲管理，子級倉儲單元的屬性區間必須在父級倉儲單元的屬性 區間內。對于子級倉儲單元沒有設置的屬性，子級倉儲單元屬性繼承父級倉儲單元 屬性。
另外，為在系統中真實還原每個儲物柜的儲位布局情況，用戶可按照實際的儲 物柜劃分方式創建出位置關系相同的儲位分布。
圖4-9為倉庫創建功能的實現效果圖。倉庫創建功能從“倉庫-區域-儲物柜-儲 位”的順序引導用戶對每一層級的倉庫區域進行信息編輯。在倉庫創建頁面中，展 示系統創建的所有倉庫，選中倉庫后，展示對應倉庫內所有區域；選中區域后，展 示該區域內所有存儲柜。對于每個層級的倉庫區域都可進行增刪改查操作。在“儲 物柜”、“儲位”級別的倉庫區域，采用圖形化界面與表格型界面相結合的方式實現, 提高操作人員體驗度。每一個操作后均有一個示意圖動態改變動作實時反饋當前 的操作。
[倉庫創建
(y)倉庫定義或選擇： i-wii? x
Q)區域定義或選擇： 辛河產品* x >■ x i o @
I
S/ '存儲解義或選擇： 6 1 |x] ' X | | X | | < | X Q ◎
I
0儲位編輯： 儲位編輯，謂在下圖中根據儲物柜中儲物格實際劃分情況逬行相應儲位劃分操作.
圖4-9倉儲創建功能圖示
4.2.2物品入庫功能的設計與實現
物品入庫關系到倉庫庫存數量的改變，嚴謹的物品入庫方式及流程可以保證 令倉庫在較長時間內保證系統的入庫統計準確。由此，本系統采用二維碼方式標識 物品，減少人工操作失誤，同時，將入庫拆分為“入庫申請”、“入庫審核”、“分配 儲位”三個步驟。物品入庫功能的業務流程圖如圖4-10所示。
入庫申請信息包含：申請人、申請時間、備注、入庫零部件清單列表、入庫類 型。入庫零部件清單記錄入庫零部件的名稱、圖號、批次號/編號、入庫狀態、數 量等信息，可以通過二維碼掃描槍獲取到。在入庫申請時添加了“生產數據補錄”， 確保產品的數據完整性。
入庫類型分為“生產入庫”、“測試/流轉入庫”、“退貨入庫”三類，其中“生產 入庫”是對裝配完成的新整體進行入庫，“測試/流轉入庫”是對出庫進行流水、測 試的物品進行入庫。這樣的入庫分類可以追溯時，使生命周期記錄更具體。
審核者可對應入庫申請信息與實物進行數量、批次等信息的核對。申請通過后, 零部件狀態由“未入庫”變為“待入庫”。
在分配儲位環節，有“自動分配儲位”、“手動分配儲位”兩種分配方式。自動 分配儲位的模式，系統選擇的儲位是通過遍歷倉庫儲位并依次對比物品對應的產 品子結構設計中的屬性和倉庫儲位屬性得到的。
圖4-10物品入庫功能的業務流程圖
物品入庫功能的入庫清單實現頁面如圖4-11所示。申請入庫時，包含當前入 庫類型、入庫申請人、入庫申請時間、入庫清單列表。入庫清單列表詳細記錄入庫 物料名稱、物料圖號、批次號/編號、狀態、數量等信息，入庫清單列表可通過掃 描物料上或物料包裝上的二維碼進行填寫。
圖4-11入庫申請單
4.2.3物品出庫功能的設計與實現
物品出庫功能的業務邏輯圖如圖4-12所示。物品出庫功能分為“批量生產出 庫”和“零散出庫”兩種出庫方式。
批量生產出庫方式針對組件生產的情況。當倉庫具備足夠儲量的零部件用于 生產某組件時，系統根據該組件結構id及需生產數量找到以該組件為根節點的所 有結構id,再根據所述的結構id在倉庫中找到對應數量的零部件位置信息，形成 零件出庫信息列表。
本系統將零散出庫設計為“購物車”方式。由倉庫操作員手動選擇需要出庫的 零部件及數量，所有零部件選擇完畢后，從“購物車”頁面統一生成零件出庫信息
列表。
零件出庫信息列表包含訂單號（管號）、名稱、圖號、批次號/編號、流水單號、 數量、儲位信息等。倉庫操作員根據列表到指定位置取貨后，通過掃描零部件的二 維碼與列表信息進行二次確認。確認無誤后，進行出庫操作，系統自動保存出庫記 錄。
圖4-12物品出庫功能業務邏輯圖
圖4-13展示了物品出庫功能的出庫清單列表。
出庫核驗 X
O請逐個掃描出庫零部件二維碼進行數搖比対(手動輻入后點擊除輸入框以外的任意處繼續逬行掃描)
訂 名稱 圖號 批次號/編號 彌K單號 數呈 二維碼 K確認
耶!回
空間行波管 輸能窗焊料片 DG 26 -52-5 2021-4-1 12
<□>
取消［
圖4-13出庫清單列表
4.2.4其他功能的設計與實現
(1)倉庫概覽
倉庫概覽采用儲位平面圖方式展示倉庫畫面，令倉庫操作人員能迅速掌握倉 庫物品存儲情況。其中，倉庫儲位設計為三個狀態，分別為“被占用”、“空閑”、 “已鎖定”。其中，灰色表示“被占用”，綠色表示“空閑”，紅色表示“已鎖定”。
鎖定狀態針對盤點庫存、零部件隔離等情況設置的，處于鎖定狀態的儲位不能進行 出入庫操作。
圖4-14展示了系統實現的倉庫概覽功能。在此功能頁面中，可根據選擇區域 展示對應區域內的儲物柜存儲狀態圖。定義了 “被占用”、“空閑”、“未定義”三種 狀態，儲位分布情況一目了然。
I site®
圖4-14倉庫概覽功能實現圖示
（2）倉儲查詢
在系統的倉儲管理模塊頁面中包含多個倉庫查詢接口，通過這些接口將用戶 選擇的查詢條件以參數形式傳遞到后端對應的方法中，使用MyBatis的Mapper接 口方式，實現數據庫查詢操作，將獲取的結果集返回前端，實現整個查詢過程。倉 儲査詢功能的前后端交互過程如圖4-15所示。
圖4-15倉儲查詢功能的前后端交互過程
倉儲查詢支持出庫記錄查詢、入庫記錄查詢、儲位物品信息査詢、儲位物品詳 細生命周期數據查詢、根據圖號、批次號、流水單號、時間等混合條件的查詢。圖 圖4-16是實現的出入庫總覽頁面，匯總了所有出入庫記錄，可根據時間范圍、零 部件的圖紙號、批次號、名稱等條件進行查詢。
全部(217)
林總坯11 |導出|
|出障總覽 £3
出陣時何 卿人 出序類型 管種 脅稱 圖號 流水單號 儲位 數U
1 2021-09-02... 出庫組裝-暫無（暫無） < w... DG »... 6： 6-8 2021-6-1 001-... 1
2 2021-09-06... 出庫組裝-第四收彌組合（匚< W- 第四牧... DG 10... 62 7-... 2021-4-1 001-... 1
3 2021-09-08... 出睜組裝-收集極后蓋組令（C • w... 收磁.. DG J0... & 6-4 2021-5-1 001-... 2
4 2021-09-02... 出偉ai裝•輸出管売（熱推）1 輸出輸... DG •0... & 7-8 2021-6-1 001-... 2
5 2021-09-01... 出庫組裝滋出管殼（熱推）• W- 諭出錨... DG !0... & 7-8 2021-6-1 001-... 2
2 3 4 5 …124 > 5礙
圖4-16出入庫總覽頁面
（3）庫存盤點、庫存調整
為實現科學、高效、可靠的庫存盤點功能，本系統增加了盤點計劃創建功能。 盤點計劃包括盤點區域、盤點周期、緊急程度、計劃狀態（啟用/停用）等信息。盤 點區域的最大選擇單位是“倉庫”、最小選擇單位是“儲物柜”。在盤點計劃到期時， 出現盤點提醒。開始盤點后，系統查詢到盤點區域內所有的儲位的零部件信息，生 成一張盤點清單，用于與儲位內的零部件比對。盤點過程中，盤點的倉儲區域被鎖 定，不能進行出入庫操作。
盤點過程中，記錄下每個儲位的系統中倉儲數量與盤點數量的差值，隨后通過 庫存調整功能統一修正零部件數量，最后完成庫存盤點的整個過程，系統解除對盤 點區域的鎖定。
圖4-17展示了庫存盤點計劃的新增功能。
||,庫存盤點計劃新增
*倉庫選擇：
區域選擇：
鹹極擇：
*緊急程度：不緊急◎正常 緊急 非常緊急
*計劃狀態：© 啟用 停用
*盤點計劃啟 天
盤點備注：
圖4-17庫存盤點計劃創建
（4）庫存預警
庫存預警功能基于產品管理模塊的產品各級結構的“庫存最低閾值”屬性設計。 MySQL數據庫中有一張叫做t_store_alarm的庫存預警信息表，這張表記錄低于設 定報警值的零件信息。每次發生零部件出入庫動作后，系統將所述零部件的庫存數 量與設定的庫存最低閾值作對比，將出現以下四種情況：
1、 若零部件數量低于閾值數量，并且庫存預警信息表內沒有這種零部件，則 將這種零部件加入庫存預警信息表。
2、 若零部件數量低于閾值數量，并且這種零部件已在庫存預警信息表中，更 新零部件數量。
3、 若零部件數量高于閾值數量，并且這種零部件存在于庫存預警信息表中， 則將這種零部件從庫存預警信息表中移除。
4、 若零部件數量高于閾值數量，且庫存預警信息表中亦沒有對應零部件信息, 不做處理。
圖4-18展示了庫存預警功能頁面的實現圖。
1庫存預M告理 < 返回
序號 當前育存
1 DG7.I 39 32 10 -22/-22O% 預誓舷1忽曉
2 聚束極 DG7.61 3T-1 19 0 -19/-lnfinity% 狡譽1
3 陽極T接環 DG7.I 22 14 0 -14/-lnfinity% 預畫調幣1 3HK 下牛產停1
4 S?束極支酥 DG7.I 11 16 0 -16/-lnfinity% 耐瞬1斕
5 DG7.I 16 2 0 -2/-lnfinity% 狹卑毗1 .忽略
6 哋射iS支架右 DG7.I 04 30 10 •20/-200% 1 忽略
7 廉絲瓷焊接圈 DG7.I 1S 28 0 -28/-lnfinity% 預嘗舷1
8 用SMI宜婷唱 DG7.6 4-1 36 10 -26/-260% 預警沼整 1
9 煦®m厲蓋 DG7.I 52 18 0 -18/-lnfinity% 1徹略
10 電子槍亂倚好料片 DG7.I 22 16 0 -⑹-Infinity%
1 1 2 3 4 鱷鱷1 snVt
5 10 >
圖4-18庫存預警信息列表
4.3數據采集模塊的設計與實現
本文2.3節指出生產數據分散、種類繁多，統計、查詢困難等問題。數據采集 模塊主要解決生產數據分散問題，提供數據統一上傳接口，滿足2.3節提出的數據 統一管理需求。
生產隨件單、裝配記錄表、過程照片、生產測試數據表格是需要采集的主要內 容。這些內容包含word格式、Excel格式、png、jpg等照片格式。
其中，word文檔一般用于生成數據包，不同管種不同技術狀態具有固定的填 寫模板;Excel文檔一部分是設備自帶系統生成的數據,另一部分由人工填寫上傳， 沒有固定填寫模板；照片由各種拍攝、圖像檢測設備生成，需提供上傳接口。
Apache POI是用Java編寫的、免費開源的、跨平臺的Java API,它提供API 給Java程式對Microsoft Office格式檔案的讀取和寫入功能。利用這個接口，可以 實現對上述的word文檔、Excel文檔的讀寫功能。
由于不同管種不同技術狀態具有固定的word格式的填寫模板，需要對word 文檔進行特殊處理。通過固定模板獲取特定位置數據的方式收集數據并不現實。為 解決這個問題，提出通過標識符完成內容獲取的方法。
首先，為文檔模板開始位置添加標識符定義，再在文檔中需要填寫的位置填充 標識符。添加標識符后的模板文檔上傳系統后，系統再利用Apache POI將文檔內 的標識符填充的位置轉換為可填寫區域，使它們成為具有數據綁定功能的控件。當 操作人員可在瀏覽器中訪問到需填寫模板。填寫數據后，數據將這個位置的標識符 作為key—并寫入數據庫中。
數據采集模塊根據上述的數據采集方式設計了兩個功能：文檔管理、數據采集。 在文檔管理功能中，主要用于上傳word文檔模板。上傳模板時，一并將模板文件 名稱、所屬管種、模板分類、版本號等信息上傳至系統。
在數據采集功能中，通過選擇管種，頁面顯示該管種己上傳的文檔模板上傳接 口、固定項目的照片上傳接口以及固定工序的Excel數據上傳接口，例如“螺旋線 繞制數據”、“排氣記錄卡”、“磁場數據”、“收集極裝配記錄卡”、“陰極裝配照片記 錄”等。如圖4-19的業務流程圖所示，操作人員記錄、上傳某項生產過程數據。 對于Excel文檔、照片記錄，操作人員直接進入相應上傳頁面，而對于word文檔 記錄，操作人員需根據所選記錄項目選擇對應的文檔版本號，進入對應的填寫模板 頁面。“圖號/管種”、“批次號/編號”唯一對應一條文件記錄，操作人員首先需輸入 該零部件的圖號/管種、批次號/編號，查詢系統中是否已存在數據記錄。若不存在， 可上傳文件或填寫數據，進行保存。若已存在，可進行編輯或直接上傳文件進行數 據記錄替換。這樣，每個需要記錄生產數據的零部件建立了與生產數據記錄的關聯 關系。圖4-20展示了數據采集模塊中實現的部分數據記錄上傳入口頁面，圖4-21 是Excel文檔數據上傳、查閱頁面。
圖4?20數據記錄上傳入口（部分）
在數據采集功能中還具備“生產隨件單”數據填寫接口。生產隨件單分為“零 件生產隨件單”、“部件生產隨件單”。其中，零件生產隨件單用于記錄從機加工到 干凈零件的流水過程。部件生產隨件單在裝配部件或整管時生成，裝配人員輸入組 裝件的圖號或管種，同時填入批次號或管號，生成對應的二維碼，用于入庫。部件 生產隨件單內包含裝入件列表，記錄了裝入件的名稱、圖號、批次號/編號、被裝 入件的結構ID以及數量。裝配人員掃描被裝入的零部件的二維碼，快速完成部件 隨件單內被裝入件列表的填寫。這樣，部件或整管即可通過“圖號”、“批次號/編 號”與其子級零部件關聯起來。圖4-22展示了部件加工隨件單的實現頁面。
I fiWISUHBSft 單(2021-06-24) 隹神： 圖號： itt次號: Q S < iSlel
咅M牛加工隨件單
圖4?22部件加工隨件單
在數據存儲方面，word文檔模板結構復雜多變，MySQL數據庫不適合存儲, 由此填寫的數據存儲在MongoDB數據庫，可通過“圖號/管號”、“批次號/編號” 以及“文檔名”直接查詢所填寫的數據，并且以文檔模板格式重現在頁面中。Excel 文檔、word文檔模板及照片文件存儲于FastDFS文件管理系統，而文件存儲地址 存儲于MySQL數據庫中。當后臺接收到前端查詢文件詳情的請求時，首先在 MySQL數據庫中查詢到文檔存儲地址，再根據存儲地址訪問到文件。
數據采集模塊根據空間行波管研制過程為陰極檢驗、陰極組件制作、電子槍焊 接、收集極組件裝配、螺旋線檢測、慢波組件冷測、排氣管焊接、檢漏、磁場測配、 整管裝配、真空排氣、熱測調試、老煉測試等檢測點提供數據上傳接口，實現全過 程的的數據采集、統一存儲。而每項記錄與對應生產產品結構關聯，實現有序、有 效管理。電子槍數據、螺旋線數據以及磁場測量數據可以用于數據反饋模塊。
4.4數據包生成模塊的設計與實現
因空間行波管生產流程長、結構復雜，通過搜集各個生產車間存檔的生產數據 記錄形成數據包耗費時間長達兩三天。數據包生成模塊主要解決數據包形成困難 問題，實現數據快速聚合。
通過4.3節數據采集模塊中所述的“部件生產隨件單”，可以將每支空間行波 管各級所用于生產的零部件按層級關聯起來，而根據其中零部件的“圖號”、''批次 號/編號”信息即可查詢到相關數據記錄，如圖4-23所示。
圖4-23由部件加工隨件單形成的結構關聯
每當一支空間行波管的部件加工隨件單填寫完成時，該支空間行波管所用的 零部件身份均能溯源，并且根據零部件的“圖號”、“批次號/編號”即可查找到對 應的生產數據記錄。由此，數據包生成模塊在空間行波管完成部件加工隨件單填寫 后，隨即在數據庫中査詢到組裝該支行波管的零部件及其生產數據記錄，在 t_datapackage_product產品數據包信息索引表中記錄該支管子的數據索引信息，用 戶可在網頁中瀏覽與該支管子相關的數據記錄。
每支空間行波管在整管工序過程中，每個階段的數據通過指定的數據采集接 口中上傳或填寫數據，令相應數據與產品關聯。
數據庫中存在一張t_datapackage_miss數據包缺失項信息表,記錄每支空間行 波管產品所缺失的文件，當用戶需在系統中生成產品數據包時，系統將在該表中檢 查是否缺失記錄項。若未查詢到缺失項，則系統快速拉取文件，導出產品數據包， 若查詢到存在缺失項，則提示用戶補全數據。
圖4-24展示了系統中某支管子的產品數據包內容頁面。產品數據包按“加工 單數據”、“裝配記錄卡”、“照片記錄”、"其他過程記錄”四類進行劃分。
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序號 文辭稱 囹號 版本號 S3ZW旬- 集作員 漠作
1 stmaia件早 環 DG7 4 62 -2 2021-6-1 2021-06-21 2021-06-21 1&18- — 査首
2 事 單 DG7 1 62 -2 2021-6-1 2021-06-21 2021-06-21 1520..
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□ 2 3 4 5 8 > 106/頁
圖4-24某支管子的產品數據包內容列表
4.5數據反饋模塊的設計與實現
本文2.4節提到，空間行波管關鍵部件依據設計師經驗擬定的標準進行質量評 判，根據經驗擬定的質量判斷方法引起極大的資源浪費。本文通過引入微波管仿真 軟件套裝MTSS,建立數據反饋平臺實現質量預測。
根據調研情況，數據反饋模塊主要針對電子槍、注-波互作用段兩個結構修正 仿真模型并進行二次仿真計算。其中，注-波互作用段的磁場分布、螺旋線分布是 的兩個重要的影響性能的因素，在生產過程中螺旋線工序和磁系統工序也是分別 進行的。由此，數據反饋模塊分為三種數據反饋類型：電子槍反饋、磁場反饋、螺 旋線反饋。
4.5.1數據反饋方法設計
(1)電子槍反饋
在MTSS,使用電子光學模塊完成電子槍設計，調用EOS求解器求解工程。 在使用參數化方式建模、設置工程條件后，工程的仿真配置文件以“鍵-值”方式 記錄參數對應值。因此，電子槍反饋可以按以下方法步驟實現：
Stepl、解析電子槍工程，獲取工程中的仿真配置內容。
Step2、根據參數名找到對應參數，用實測值替換配置文件中的對應參數值。
Step3、驅動EOS求解器完成工程求解。
圖4-25電子槍反饋方法
（2）磁場反饋
MTSS的MFS求解器開放磁場文件處理接口 API,調用API可以將磁場數據 重寫到工程，替換原工程的磁場分布。最后，由BWIS求解器求解注-波互作用工 程。
聚焦系統的磁場一般設為周期磁場，某些空間行波管的注-波互作用段的磁場 需要由多段周期磁場構成。聚焦系統在進行系統測量時測量中心軸線磁場的峰-峰 值，得到一個磁場數據序列。調用API對這個序列進行插值擬合處理，得到類三 角函數的磁場分布。經過分析，磁場反饋需經以下步驟完成。
Steph獲取到實測磁場系統峰-峰值序列。
Step2、調用MFS求解器中的API,根據峰-峰值進行插值擬合，得到磁場分 布，并置換原磁場分布。
Step3、驅動BWIS求解器求解仿真工程。
圖4-26磁場反饋方法
（3）螺旋線反饋
MTSS在計算注-波互作用時，首先需要根據螺旋線段螺距分布創建相應的高 頻電路工程，釆用HFCS求解器進行螺旋線高頻電路的冷腔場計算，得到慢波結 構的色散特性、耦合阻抗和衰減常數，代入注-波互作用工程中計算。
然后，創建注-波互作用工程。在設置螺旋線分布時，需導入高頻電路工程結 果。MTSS內部將導入的不同螺距對應的高頻電路工程結果作為已知插值節點，得 到插值函數。這樣，螺旋線所有螺距均可對應得到慢波結構的色散特性、耦合阻抗 和衰減常數。完成所有設置后，驅動BWIS求解器完成仿真計算。
實際螺旋線的螺距分布與設計不一致，不同螺距對應的高頻電路工程仿真結 果不同，僅在注-波互作用工程中替換設計時的螺旋線分布會產生一定的計算誤差。
為使螺旋線反饋結果更加精確，必須根據實際螺旋線分布情況重新計算相應 的高頻電路工程。
由于MTSS使用了插值方法可以擬合不同螺距對應的色散特性，通過在實測 螺旋線的螺距值范圍中采用均值插值方式插入合適數量的點，獲取相應螺距值。
插值數量可以根據注-波互作用工程中的螺旋線模型確定。如圖4-27所示，每 段恒定螺距的螺旋線均產生正負誤差，選擇設計值、正誤差螺距最值、負誤差螺距 最值對左側坐標軸進行映射，則每段對應3個映射值；而存在線性變化的螺旋線 段的螺距變化包含在其他的螺距線段的變化范圍內，不做映射考慮（若此段螺旋線 段漸變范圍較大，可根據情況增加映射關系）。則N的值可按以下方式計算：
N^3*consfSG+X-2
其中：
constSG表示恒定螺距段數量，漸變段為1段，X取0或1；漸變段＞1段，X 取2。
螺旋線反饋方法可以歸納為以下步驟:
Stepl、獲取螺旋線實測螺距值。
Step2、解析注-波互作用工程仿真配置文件，獲取原設計螺旋線結構分段信息， 確定實測最大最小螺距間的插值個數N。
Step3、在實測螺旋線螺距分布范圍使用均勻插值方式得到N+2個螺距值，然 后逐一替換高頻電路工程的螺距值，驅動HFCS計算，得到對應的N+2組慢波結 構的色散特性、耦合阻抗和衰減常數，并把結果寫入注-波互作用工程文件中。
Step4、通過螺旋線數據文件處理接口 API,將實測螺距分布替換原工程螺旋 線模型。
Step5、驅動BWIS求解器計算，得到二次仿真計算結果。
圖4-28螺旋線反饋方法
4.5.2數據反饋平臺的設計與實現
數據反饋平臺基于4.5.1的數據反饋方法構建。根據分析，將數據反饋流程分 為兩個階段，如圖4-29所示。
階段一：完成原設計MTSS工程上傳。上傳的MTSS工程必須是參數化工程， 即MTSS工程必須將需要用實際測量數據替換的內容用參數定義。
（1） MTSS工程是對應空間行波管某個結構建立的，所以需獲取該仿真結構 對應的設計圖號。
（2） 上傳MTSS工程，與上述的圖號和數據反饋類型進行綁定。
（3） 備份原設計的MTSS工程，同時驅動MTSS內部求解器求解原設計工 程。
(4)解析出工程的仿真結果，存入MongoDB數據庫。
仿真結果中具有重要指標結果，可以判斷結構性能。根據上傳的MTSS工程 類型不同，需要存儲的仿真結果不同，如表4-4所示。
表44各MTSS工程類型需要存儲的仿真結果
上傳的工程類型 數據反饋類型 需要存儲的仿真結果
電子槍工程 電子槍反饋 陰極發射總電流、注腰位置、注腰半徑、電子 注包絡
高頻電路工程和注- 波互作用工程 螺旋線反饋 基波電子效率、基波增益、基波輸出功率、諧
注-波互作用工程 磁場反饋
在MongoDB數據庫中，以“管號”、“上傳時間”、“仿真結構圖號”、“數據反
饋類型”作為仿真結果的唯一身份標識，存儲仿真結果、上傳的實際測量數據。設 計工程沒有對應的實際生產管子，對應的“管號”設置為“設計工程”。
階段二：用實際測量數據修正原設計MTSS工程模型并完成仿真計算。
(1)備份原設計MTSS工程。
(2)找到原設計MTSS工程文件中的需修改的參數，用實際測量數據將原設 計值替換掉。
(3)驅動MTSS求解器重新計算修正后的MTSS工程。
(4)解析二次仿真結果，并將結果連同實際測量結果存入MongoDB數據庫。
舷計®工程上傳| 緜嚮嚮黑
圖4-29數據反饋模塊業務邏輯圖
在本文321節中提到，數據反饋模塊單獨部署于工作站中，與應用服務器建 立連接。基于數據反饋模塊的業務邏輯，設計了前端、工作站后端服務、應用服務 器后端服務的應用交互方式，如圖4-30所示。
前端頁面發送的請求全部由工作站中的數據反饋模塊進行處理。應用服務器 的后端服務扮演存取數據及查詢數據的角色，相當于數據反饋模塊的數據庫。數據 反饋模塊需要獲取的仿真結構圖號等信息通過訪問應用服務器的后端服務方法獲 得，而數據反饋模塊需要存儲的每條數據均通過應用服務器的后端服務保存至 MongoDB數據庫。
圖4-31電子槍反饋頁面
提供對應設計工程的參數列表，如圖4-32所示，用戶可按需選擇錄入進行數 據反饋。
提交
圖4-32電子槍反饋工程參數列表
可任意選擇某圖號對應的多條結果記錄，以圖線方式展示注腰半徑、注腰位置
螺旋線反饋頁面如圖4-34所示，提供上傳工程的接口，用于上傳包含高頻電
路以及注波互作用兩部分的MTSS設計工程，提供上傳螺距測試文件的接口。
圖號：DG5.' 10 繪制瞬 a瀝jmie 烈券
2022-01-2021:00:47 高瘀波工程
61 17 2022-01-2022^7:10 羊情
圖4-34螺距反饋界面
每個圖號的工程都有一個數據反饋記錄列表，包含設計工程結果以及每次反 饋結果，對應的測試數據。可任意選擇該圖號下多條結果記錄，以圖線的方式展示 基波增益、基波電子效率、基波輸出功率、諧波抑制比、基波相移5個指標的對比 結果，如圖4-35所示。螺距反饋與磁場反饋的結果形式相同，對磁場反饋結果頁 面不再做展示。
計鰐果 X
基波增益 砂1 基則益
-0-1 2 -0-3
5
• 1 45.4808
e 2 44.2016
• 3 44.2711
關閉
圖4-35螺距反饋數據圖表（基波增益）
4.6數據展示與分析模塊的設計與實現
在傳統的信息管理模式下，空間行波管生產信息分散，管理人員不能及時掌握 生產進度、倉庫情況、質量檢驗情況、產品性能情況等信息，影響管理決策。
本文的數據展示與分析模塊通過整合、提煉系統數據庫中的生產信息，同時借 助Echarts可視化庫，清晰有效地傳達空間行波管生產情況。
4.6.1 Echarts可視化庫
Echarts是一個使用JavaScript實現的開源可視化庫，可以流暢地運行在PC和 移動設備上，兼容當前絕大部分瀏覽器，底層依賴矢量圖形庫ZRender,提供直觀、 交互豐富、可高度個性化定制的數據可視化圖表。
Echarts提供了圖例、視覺映射、數據區域縮放、tooltip.數據篩選等開箱即用 的交互組件，可以對數據進行多維度數據篩取、視圖縮放、展示細節等交互操作， 為交互提供更大自由性和可能性。此外，官方提供了在基于React、Vue等框架開 發的項目引入Echarts的方式，并且可以根據Echarts的treesshaking特性只打包前 端項目需要的模塊。
圖4-36展示了 Echarts在前端項目中的使用步驟。首先，通過"npm install echarts -save"命令安裝Echarts□然后，在項目中引入Echarts□接著，選擇某個 DOM容器，并在其中初始化圖表。這樣，圖表將在這個容器內顯示。最后，根據 所需圖表效果設置圖表配置項Option,并通過setOption方法令配置生效。在配置 項Option中，可以對圖表類型、圖例、樣式、坐標軸、時間行為、視覺映射等進 行設置。
圖4-36 Echarts的使用步驟
4.6.2業務設計與實現
數據展示與分析模塊包括生產訂單列表及進度展示、生產問題統計、倉庫儲量 及出入庫統計、庫存預警統計、空間行波管重要指標對比圖、產品數據包完整度顯 不等。
數據展示與分析模塊的前后端交互過程如圖4-37所示。前端通過定義好的接 口發送請求至后端，后端根據接口名執行對應的方法，通過Sql語句操作數據庫, 獲取到各類結果數據集，將數據集以響應體形式返回前端。前端收到數據集后，對 數據進行處理，例如重新整合、分組、運算等，最后將數據以變量形式傳入Option 圖表配置對象中，最后頁面對應的DOM容器中的圖表被重新渲染。
圖4-37前后端交互示意圖
表4-5給出了前端接口與后端方法的對應關系，并說明了每個方法的功能。
表4-5前端接口與后端方法對應表
前端接口 后端方法 方法功能
/statisticsForPartsAndStore sPartsAndStore 按零件、部件、整管、公用零部件分別統計種 類數量以及庫存總數
/statisticsForStorelO sStorelO 查詢最近一個月的出入庫數量、報廢數量
/statisticsForStoreAlarm sForStoreAlarm 查詢庫存值與預警值差值最大的10種零部件 及對應差值
/statisticsFofNoPass sForNoPass 按零件、部件、整管分別統計不合格原因及數 量
/statisticsForYield sForYield 按零件、部件、整管分別統計近1年的良品率
/getLogData getLogData 查詢最近7天的操作記錄
根據用戶輸入參數，查詢指定管種、指定的一
/statisticsForData sForData 或多支管在指定階段的螺流、輸出功率、陰極 總電流等重要指標數據
圖4-38展示了倉儲統計版塊，該版塊以餅圖和文字結合的方式描述了倉庫內 各類物品的庫存總量及種類數量。圖4-39是整管重要參數指標數據對比版塊，圖 中以折線圖方式描述了兩支管子在常態老煉階段的螺流數據，清晰地展示了兩支 管子的螺流在此階段隨時間的變化。
倉晞計
Store Management
圖4-38倉儲統計版塊
緒重對比:
0 師
9/1601 9/1612 射1620 9/1/04 9fU \2 9/1/20 9/18(M 9/1812 9/18 20
圖4-39整管重要參數指標數據對比版塊
4.7用戶管理模塊的設計與實現
用戶管理模塊需要解決用戶權限分配問題。在用戶數量較少的情況下，將用戶 直接與系統權限綁定就可以達到權限分配效果。在本系統的使用場景中，用戶數量 多，同一職位的用戶群擁有相同權限，采用用戶與權限綁定的方式將降低系統易用 性。由此，本文的用戶管理模塊引入了 RBAC (Role Based Access Control)權限管 理模型解決用戶權限分配繁瑣問題，采用Spring Security框架實現用戶驗證與授權 功能的快速開發。
4.7.1RBAC模型介紹
RBAC是一種基于角色的訪問控制模型。在RBAC模型中，權限不與用戶直 接關聯，而是與角色相關聯。通過將用戶與角色綁定，使用戶得到與角色關聯的權 限。對于用戶數量大、角色分類明確的場景，這樣的權限分配方式極大簡化了權限 管理［33］。
在一個組織中，每個角色均被規定完成指定的工作內容，用戶則根據自己被賦 予的角色執行相應工作。當用戶工作職責改變，可以通過指派角色，迅速完成用戶 工作內容的轉換。而角色可依據新的需求改變與權限的綁定關系，實現角色的權限 集合修改［珂。
4.7.2Spring Security 安全框架
Spring Security是一個可以與Spring Boot應用無縫集成的安全框架，可以為企 業級應用提供安全服務。Spring Security通過一系列過濾器攔截請求，可以在后臺 應用程序處理這些請求之前和之后進行一些安全處理。
Spring Security框架的主要包含驗證、授權兩個功能。Spring Security把驗證和 授權功能實現為截然不同但聯系緊密的組件，可以在系統應用的表現層和業務層 中透明地進行權限控制，并且這些組件具有高度的配置性和擴展性［祠。驗證功能， 用于確認用戶是否可以訪問當前系統；授權功能，用于確定用戶在當前系統中所擁 有的功能權限。所有前端對系統應用發出的訪問請求均會被攔截，由驗證組件檢査。 驗證組件驗證成功后，授權組件才接收該請求，并檢驗用戶是否有權限執行某項操 作。Spring Security框架認證和授權的流程如下：
(1)驗證。
Spring Security 使用 UsemamePasswordAuthenticationFilter 攔截器攔截用戶登 錄請求，得到用戶名、用戶密碼等信息，這些信息被封裝成一個新建的 Authentication具體實現類對象。
攔截器持有 AuthenticationManger 引用，AuthenticationManager 是頂級身份管 理者。攔截器將 Authentication對象轉交給 AuthenticationManager,它持有的 Authenticationprovider可以實現用戶身份驗證。而Authenticationprovider的常用實 現類則是 DaoAuthenticationProvider, DaoAuthenticationProvider 內部又聚合 了一個 UserDetailsService接口，而UserDetailsService是獲取用戶詳細信息的最終接口。
系統用戶信息有三種保存位置,第一種是通過InMemoryU serDetailsManager在 內存中保存用戶信息；第二種是在數據庫中保存用戶，第三種是在瀏覽器中保存用 戶信息。Authenticationprovider通過將Authenticaiton對象的用戶信息與系統保存 的用戶信息對比完成驗證。
若驗證成功，將返回一個包含用戶權限等信息的Authentication對象，這個對 象被保存在SecurityContextHolder所持有的SecurityContext中，供后續的用戶權限 鑒定使用。
圖4-40展示了用戶驗證過程。
圖440用戶驗證過程
（2）授權。
登錄成功的用戶可以繼續操作。Spring Secuity對用戶觸發的操作請求均被安 全攔截器攔截，進行權限驗證。請求信息被包裝成系統安全管理對象。
攔截器中調用AccessDecisionManager驗證當前認證成功對象是否有權限執行 該操作。AccessDecisionManager使用decide方法實現授權，decide方法接收三個 參數：當前認證的Authentication、當前請求URL、自定義資源訪問規則。自定義 資源訪問規則中一般規定某些URL的資源可以直接訪問，而其他的資源必須通過 身份權限驗證才能訪問。而系統中的用戶身份權限信息在用戶完整驗證后存入 SecurityContext 的 Authentication 對象中。
若授權結果為通過，則系統執行用戶的請求操作。
4.7.3設計思路與實現
利用Spring Security框架中授權和驗證組件的高度配置性和擴展性，可以引入 數據庫，結合RBAC模型，實現動態權限管理。
在本系統的用戶管理模塊對應的重要數據表有：用戶信息明細表(t_user_mfb)> 職位信息表(t_role )、用戶-角色關系表(t_user_role )、角色-權限關系表 (troleauthority )、功能權限表(tauthority )、功能-頁面接口關系表 (t_authority_page)、功能-訪問方法關系表(t_authority_module)。其中，功能權限 表是系統歸納的功能模塊，功能模塊對應著前端的訪問接口和后端的方法程序，用 功能-頁面接口關系表、功能-訪問方法關系表兩個數據表是為了讓操作請求在前端 接口和后端方法均有權限限制，保證系統安全。
UserDetails類是Spring Security的一個核心接口，其中定義了獲取用戶名、密 碼、用戶權限等與認證相關的信息的方法。重新實現這個接口的 loadUserByUsemame方法，獲取數據庫中的用戶信息，并通過用戶-角色關系表， 得到角色信息，接著根據角色-權限關系表獲得用戶權限。這樣，可實現用戶與權 限的靈活關聯。
具有最高權限的管理員為角色分配權限時，Spring Security的攔截器將當前用 戶Authentication交由AccessDecisionManager,用decide方法判斷該用戶在系統中 是否有執行操作權力。在數據庫中査詢到后，返回授權通過結果，用戶請求進入修 改角色權限的方法，此方法修改數據庫中角色-權限關系表。這樣，可實現用戶權 限的動態分配。
圖4-41是用戶管理模塊的權限管理圖示。
(1)紅色箭頭代表對用戶發送登錄請求的處理過程。
用戶發出登錄請求，請求被攔截器攔截，包裝成Authentication具體實現類對 象，交由 AuthenticationManager 處理，UserDetails 重寫 了 loadUserByUsemame 方 法，載入數據庫中的用戶、權限和角色等信息，與Authentication具體實現類的用 戶名、密碼比對,通過則返回一個信息全面Authentication對象，存入SecurityContext 中。
(2)黑色箭頭代表對已登錄用戶發送其他操作請求的處理過程。
用戶發出操作請求，請求被攔截器攔截，由AccessDecisionManager的decide 方法處理。當前用戶對應的Authentication對象保存了用戶對應的角色、權限信息，
再與所需訪問權限比對，若當前用戶具備權限，則可以進行相應操作。
用戶管理模塊實現了以下功能。
（1）用戶管理功能。可以實現用戶添加、用戶刪除、用戶修改、用戶登錄、 用戶查詢、用戶角色分配。圖4-42是新增用戶信息頁面。
圖442添加新用戶
(2)角色管理功能。可以實現角色新增、角色修改、角色刪除、角色查詢、 角色權限分配。如圖4-43所示。
(3)功能菜單模塊。功能菜單模塊由系統開發人員根據系統業務，對系統的 各個功能對應的前端接口 URL和后端方法入口分別存儲于MySQL數據庫中。這 些功能權限由系統管理員在為角色分配權限時選擇。如圖4-44所示。
權限管理
快捷選擇：廠家管理員廠家工程師使用方管理員使用方操作員
>□倉儲戦
>零部件財品樹
生產及訂單
數據記錄 文檔管理 用戶模塊
圖4-44為角色分配功能權限
4.8本章小結
本章的產品管理模塊、倉儲管理模塊、數據采集模塊、數據包生成模塊、數據 反饋模塊、數據展示與分析模塊以及用戶管理模塊分別解決了空間行波管實際設 計生產過程中的信息管理問題，實現了設計與生產信息緊密關聯、倉庫科學管理、 數據統一上傳存儲、通過產品生產數據鏈條形成數據包、產品關鍵部件質量預測、 數據有效聚合以及用戶權限簡易分配等功能。
第五章信息管理系統測試
本章使用Apache JMeter工具對空間行波管數字化制造信息管理系統進行功能 測試和性能測試。通過執行各個模塊的功能用例以及進行性能測試，分析評估系統 的功能性、易用性、安全性以及可靠性。
5.1系統測試環境
系統測試環境由系統硬件配置、系統軟件配置、網絡環境以及測試工具構成。 測試環境對測試結果的真實性、準確性影響巨大。為了使系統能更好滿足實際應用 需求、貼合真實環境，測試工作基于本系統實際部署的硬件平臺上進行。表5-1列 舉了測試環境詳細信息。
表5-1測試環境配置詳情
主機信息 主機IP 操作系統 硬盤容量
應用服務器 192.16&0.203 Ubuntul8.04 2.4T
硬件 配置 存儲服務器 192.168.0.214 ― 6T
存儲備份服 務器 192.168.0.215 - 6T
工作站 192.168.0.109 Window 10 1.2TB
測試電腦 192.168.0.107 Window 10 1TB
軟件名稱 版本 安裝主機IP 操作系統用戶 安裝位置
JDK 8ul91 192.168.0.203 root /usr/java/jdkl.8.0_191
Redis 5.0.4 192.168.0.203 root /usr/local/bin/redis
Emqx 4.1.3 192.16&0.203 root /var/lib/emqx
軟件 RabbitMq 3.8.16 192.168.0.203 root /var/lib/rabbitmq
配置 MySQL 5.7.34 192.168.0.203 root /etc/mysql
MongoDB 4.2.14 192.16&0.203 root /var/lib/mongodb
Nginx 1.14.0 192.168.0.203 root /etc/nginx
FastDFS 6.06 192.168.0.203 root /etc/fUfs
MTSS 2020 192.168.0.109 root /etc/mtss
網絡 網絡環境
配置 1 OOM LAN
測試 工具 Apache JMeter
如表5-1所示，測試電腦與服務端同屬一個網段，測試電腦中安裝Apache
JMeter測試工具，用于模擬大量負載來請求服務器。
Apache JMeter是一個純Java桌面應用，其工作環境如圖5-1所示。JMeter的 基本使用步驟如下：
(1)添加線程組(用戶)，即創建發送請求的主體對象。重要參數有3個，分 別為：線程數(發送請求的用戶數)、請求發送間隔、請求發送重復數。
(2)添加請求。添加請求時需要選擇請求類型，本系統選擇“http請求”。在 請求屬性值中設置需訪問的服務器IP地址，即表5-1中應用服務器IP
“192.168.0.203”和工作站 IP“ 192.168.0.109”。另外，本系統使用了 Spring Security 框架在后端請求處進行了攔截，由此，在添加請求時，需要添加用于身份驗證和授 權的請求頭。
(3)添加監聽器。監聽器用于查看結果。
(4)點擊運行。
/ Apache JMeter (5.3)
Comments
User Defined Variables
Detail Add Add from Clipboard
Run Thread Groups consecutively fie one ata time)
v Run tearOown Thread Groups alter shutdown of main threads
Functional Test Mode (i e. save Response Dala and Sampler Data)
Selecting Functional Test Mode may atfcwsely affect performance
Add directory or jarto classpath Browse.. Delete Cleat
Ubraiy
圖5-1 JMeter工作環境
5.2系統功能測試
對產品管理模塊、倉儲管理模塊、數據采集模塊、數據包生成模塊、數據反饋 模塊、數據展示與分析模塊、用戶管理模塊編寫主要功能的測試用例。運行用例同 時結合系統網頁操作反饋，可以獲得可靠的功能測試結果。表5-2展示了以上模塊 的功能測試結果。
用戶的新增、刪除、 修改、查詢操作
角色的新增、刪除、 修改、查詢操作
用戶與角色之間的 動態綁定
角色驗權
1.在用戶頁面錄入用戶信息進行新增操 作；
FunOl 2.點擊編輯按鈕修改用戶信息并保存；
3•點擊刪除按鈕，刪除指定用戶； 4.通過各種條件查詢用戶。
1.在角色管理頁面錄入角色信息進行新 增操作；
Fun02 2.點擊編輯按鈕修改角色信息并保存；
3.點擊刪除按鈕，刪除指定角色；
4.通過各種條件查詢角色信息。
匸m選擇一個用戶并在下拉框中選定角色進
FunO3行綁定操作。
F 通過登錄不同角色的用戶查看其是否有
不同頁面及功能的訪問權限。
同預
期
同預
期
同預
期
同預
期
通過
通過
通過通過
麗期翊期 刪期 翊期翊期翊期刪期翊期刪期 刪期 翊期翊期砸期
1® 過 通過通過通過 通過通過a過通過通過a過通過通過a過 、r< 、r< 、r< 、r< Xi 、r< 、r<
用例
編號
實際判
結果 定
1.在零部件管理頁面錄入零部件信息進
零部件的增加、刪 除、修改、查詢操作
行新增操作，同時可錄入零件的屬性、圖
紙、手冊以及流水過程等信息； 同預通
2. 點擊編輯按鈕修改零部件信息并保存；期過
3.點擊刪除按鈕，刪除指定零部件；
4.通過各種條件查詢零件信息。
1. 根據管種新建產品樹； 同預
2. 根據圖紙添加、編輯產品樹節點。 期
在產品樹編輯頁面新增、編輯或刪除某個同預 技術狀態。 期
點擊某個產品樹的子節點，查看其圖紙、同預 工藝手冊等文件。 期
零部件產品管理 Fun25
生產產品樹查詢 Fun26
在某個產品樹編輯界面新增一個技術狀 態，并以其他技術狀態為模板將其數據復 制到新建的技術狀態中。
在某個設計產品樹中，查看此樹中所共用 的零件信息以及其在倉儲種的庫存數據。
1.生產訂單創建；
2.可對生產訂單內的空間行波管產品指 定不同的技術狀態方案（設計產品樹） 可查看所有設計產品樹上對應關聯結構 的零部件生產信息詳情，包括零部件經歷 的生產過程信息
可查詢對應生產訂單中各支空間行波管 產品的產品樹，通過產品樹查看產品生產 進度以及倉庫備貨量。
通過通過通過通過
同預
期
同預通
期過
同預通
期過
同預通
期過
同預通
期過
功能
模塊
操作
步驟
實際結果
1.查看大屏展示內容，切換生產任務，獲 取某支管子的生產進度信息；
2.查看倉儲概況信息；
3.同一管種的管子
生產過程數據錄入 Fun31
據集塊
數采模
測試過程數據錄入
試驗過程數據錄入
1.分別在“零件加工隨件單”、“部件加 工隨件單”，“整管組裝單”中錄入、查 詢相關數據
2.在個大部件記錄卡，如電子槍記錄卡、 高頻記錄卡中錄入、查詢相關數據
3.在照片記錄中錄入、查詢相關數據
根據某號管測試過程在相關的測試記錄 卡中錄入、查詢數據
根據某號管試驗過程在相關的試驗記錄 卡中錄入、查詢數據
同預期 同預期同預期
通過
通過
通過
1•可根據管號，自動匯總對應的“生產過
程數據”、“測試記錄數據”、“試驗記 同 誦 數據包生成 Fun34錄數據”； 預 ®
2.點擊導出按鈕，一鍵導出所有記錄數據； 期 U
3.可查看未填寫記錄文檔信息。
根據表5-2的功能測試結果,可以得到本系統各個功能模塊無異常且滿足系統 需求的結論。其中，用戶管理模塊可以有效攔截不通過前端而直接訪問后端的請求, 對無權限用戶不予放行，驗證了系統的安全性。
5.3系統性能測試
系統性能測試部分主要是用大量線程并發請求服務器，測試服務器抗壓性能。 因內容過多，下面僅展示具有測試代表性的“查詢全部產品列表”、“查詢倉庫存儲 列表”作為測試用例對系統進行壓力測試。設置線程數為250,發送時間間隔為10s, 循環次數為1次，同時啟動2個用例。說明10s中內有500個用戶訪問服務器，其 中250個用戶訪問產品列表，250個用戶訪問倉儲列表。
測試總體結果如圖5-2所示。結果顯示，服務器正確接收請求，錯誤率為0%, 平均最短響應時間194ms,平均最大響應時間785ms,說明系統性能良好。
Summary Report
Ng [paiM!
Comments
Wrde results to Hie I Read from Hie
Filename Brome Lo^Oisplay Only Enors Successes Configure
Label • Samples Anecage Min Mai Std-Dev Error% Throu s^ipul Received KBnec Sent Bytes
500 987 279 1082 191573 000% 21.6/min 50731 023 1440115.0
500 90 84 95 4.83 0.00% 36.lftnin 244 0.41 4165.0
TOT< 1000 640 194 786 526785 0 00% 34 5/mtn 40572 0.38 7221400
圖5-2系統性能測試總體結果
5.4本章小結
本章運用Apache JMeter壓力測試工具全面地測試了信息管理系統的各個功能 點，同時對系統進行壓力測試。測試結果表明，系統正確實現了用戶管理、倉儲管 理、產品管理、數據反饋、分析系統、數據包生成、數據展示與分析、數據采集、 數據存儲等模塊功能，滿足各生產環節的數據錄入、查詢、匯總等功能性需求；系 統提供充分的提示性信息、數據導入導出功能，實現系統的易用性；系統對不同角 色用戶開放不同權限，體現了系統的安全性；最后，系統在多人同時向服務器發出 請求時服務器響應快速、運行平穩，實現系統的可靠性。
第六章全文總結與展望
6.1研究工作總結
本文對國內空間行波管生產制造行業出現的高管理成本、低人工效率、信息分 散混亂等產品生產過程信息管理問題進行思考，從而引出空間行波管數字化制造 信息管理系統的重要研究意義與工程價值。本文對國內外數字化制造系統研究現 狀和行波管信息管理技術發展情況進行了深入調研，同時，對可應用于本文管理系 統的相關技術進行學習。
基于上述理論依據，本文在南京某公司進行實地調研，從產品信息管理、倉庫 管理、數據記錄管理、質量檢驗、產品生產信息以及其他方面分別提煉出系統應用 需求。根據這些需求，同時結合對空間行波管生產流程的理解，提出了空間行波管 數字化制造信息管理系統的主體功能框架，將此功能框架中的數據傳輸、存儲與備 份模塊劃分為系統硬件平臺并對其設計，將其他的7個功能模塊劃分為系統服務 端并提出對應的軟件功能開發框架方案和數據存儲方案。隨后，對系統中承擔主要 數據管理角色的MySQL數據庫展開設計。
接著，按照服務端架構方案，針對調研公司在空間行波管設計生產過程暴露出 的信息管理方面問題，在信息管理系統的產品管理模塊、倉儲管理模塊、數據采集 模塊、數據包生成模塊、數據反饋模塊、數據展示與分析模塊以及用戶管理模塊中 解決。其中，產品管理模塊采用模板思想解決了當前公司設計與生產信息關聯性差 的問題，實現產品的設計與生產兩個階段的信息管理、信息關聯。倉儲管理模塊解 決了倉庫物品混亂、管理效率低的問題，實現了科學的倉庫儲位信息管理、規范的 物品出入庫功能以及高效的倉庫管理功能。數據采集模塊通過Apache POI實現了 word文檔、Excel文檔數據的收集，同時實現了照片記錄分類上傳接口，解決生產 數據因分布在生產車間而收集困難的問題。數據包生成模塊實現了空間行波管產 品從零件生產到整管生產測試數據的統一生成。數據反饋模塊基于MTSS軟件設 計了電子槍、注-波互作用段的二次仿真工程計算功能，為生產檢驗、產品設計提 供新思路。數據展示與分析模塊采用Echarts實現了數據可視化。用戶管理模塊在 Spring Boot系統開發框架上整合了 Spring Security框架，基于RBAC模型實現用 戶權限動態管理。
最后，采用Apache JMeter對系統功能、性能進行完整測試，測試結果證明系 統完全滿足需求。
本文的信息管理系統較好地解決了空間行波管產品的設計環節與生產環節脫 鉤、信息管理混亂的問題，同時將倉庫有效地融入設計與生產環節，令倉庫內產品 乃至零件均可實現全生產周期的溯源査詢。本文的研究工作有助于推動國內空間 行波管制造行業信息化、智能化轉型升級，促進國內空間行波管產品在性能、一致 性方面的提升。
6.2后續工作展望
目前，本文還存在許多可以改進的地方。在本文研究工作基礎上，后續可開展 以下工作：
（1） 將有關空間行波管的生產要素（模具、生產設備）納入信息管理系統進 行管理，完善信息管理系統的生產管理。對模具進行管理時，需要建立科學完善的 關聯機制，令模具準確關聯對應的零部件。對生產設備的管理，需要做好全生命周 期管理，為設備設置維護周期，管理在設備壽命中所有的養護、維修記錄。
（2） 引入工單任務管理，所有生產任務統一由系統分配，實現緊湊高效的排 產功能。
（3） 開發數據采集平臺，使數據采集平臺兼容對各種通訊協議，真正實現自 動采集功能，減少人工操作導致的數據采集誤差，提高生產效率。另外，實現空間 行波管各類測試系統與信息管理系統的對接，有利于系統統一管理產品測試數據, 使對產品進行更深入的分析提供可能性。
致謝
時光匆匆，三年的碩士研究生生涯即將結束。回首這段時光，學習和生活都充 滿了溫暖和歡樂。在論文完成之際，我要向這一路上共同前進的老師、同學和家人 表達深深的感謝。
我衷心地感謝我的導師胡玉祿老師。胡老師學識淵博、為人謙和、關愛學生。 在三年時間里，胡老師耐心教導我在科研過程中的思考方式、通用的研究方法，時 常在我陷入瓶頸時及時為我指明方向，給予我真誠的鼓勵。我從中不僅學到專業知 識，還有做事、做人的方法和態度，我將永遠銘記這些寶貴的經驗和精神財富。同 時，感謝我的校外導師肖劉老師在基地培訓期間對我的耐心指導和幫助。
我由衷地感謝團隊的黃桃老師。黃老師見識廣博、科研經驗豐富、洞察力敏銳， 我的課題研究工作全程都得到了黃老師的大力支持和幫助。他誨人不倦的高尚師 德，實事求是的工作態度，樸實無華的人格魅力，都令我崇敬。
由衷地感謝團隊的朱小芳老師、胡權老師在研究生期間在科研、學習過程中對 我的幫助。和他們的交流過程中，我受益良多。同時，由衷感謝留校任教的宮大鵬 師兄和高鸞鳳師姐，他們在科研工作上給我提供了很多指導與幫助。
衷心感謝2019級博士鄧文凱師兄在科研過程中給予我無限的幫助，在百忙之 中抽時間與我討論問題，常常督促我的課題進展。衷心感謝2020級博士朱世龍師 兄、王小兵師兄，在科研和生活中對我的關心和幫助。衷心感謝教研室的朋友，姜 來、譚政、李谷斌、金琦、張旭、石萬里、李嬪涵、俞澤斌、田鵬、王治、陳斌、 趙曉鴿等人在科研和生活方面的幫助，是他們讓我這三年的研究生生涯豐富多彩。
另外，在攻讀碩士學位期間取得的兩篇論文成果離不開胡玉祿老師、王源先生、 鄧文凱師兄、吳立國先生、宮大鵬師兄以及黃桃老師的幫助和指導，在此表示衷心 感謝。
最后，我要感謝我的家人們。他們一直在背后默默付出，堅定地支持我、鼓勵 我、理解包容我，讓我能專心地投入到學習和科研工作當中。同時，他們樂觀豁達 的生活態度影響著我，讓我能在學習生涯結束后更好地迎接未來的工作和生活。
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攻讀碩士學位期間取得的成果
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[2]韋曉晨，胡玉祿，王源，鄧文凱，吳立國,宮大鵬，黃桃.空間行波管數字化制造信息管理系統設 計[J]真空電子技術,2022（05）.（已錄用，待刊）
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