白 瑀，曹 巖，房亞東

（西安工業(yè)大學 機電工程學院，西安710021）

編碼是一種信息對象標識方法，采用分類方法和元數(shù)據(jù)描述事物特性［1］．目前企業(yè)廣泛應(yīng)用的編碼包括隸屬碼、分類碼和流水碼三種方式［2］．隸屬碼是基于產(chǎn)品隸屬關(guān)系而制定的編碼規(guī)則，此編碼能夠清晰地看出產(chǎn)品、部件隸屬及借用關(guān)系．隸屬碼在制造型企業(yè)的手工編碼應(yīng)用很多．分類碼是基于結(jié)構(gòu)、功能及其他特征信息建立起來的編碼方法．流水碼是最簡單的編碼方法，是按照順序編碼．這三種編碼和組成方式構(gòu)成了編碼規(guī)則的核心內(nèi)容．產(chǎn)品分類和編碼是企業(yè)信息化管理的基礎(chǔ)．企業(yè)常見的企業(yè)資源計劃 （Enterprise Resource Planning，ERP）、產(chǎn) 品 數(shù) 據(jù) 管 理 （Product Data Management，PDM）軟件提供有信息編碼方法，這類管理軟件傾向于使用人工難以識別的流水碼進行編碼．文獻［2］提出了一種基于多分類的流水編碼方案，發(fā)現(xiàn)這種方式滿足深度信息化要求．當今社會信息高度靈活的，對于中小型發(fā)展型的企業(yè)，產(chǎn)品和生產(chǎn)過程靈活多變，流水碼已經(jīng)不能滿足需要，手工編碼雖然靈活，但是工作量巨大，運行過程中難免有失誤，長期使用會降低企業(yè)管理水平．本文提出將企業(yè)編碼分為設(shè)計編碼結(jié)構(gòu)和管理編碼結(jié)果（代碼）兩個階段，在編碼結(jié)構(gòu)設(shè)計階段注重信息的容量和可擴充性，在代碼運行階段注重信息的存儲與查詢，通過這種方式提升企業(yè)信息標準化管理水平．代碼在運行中可能會出現(xiàn)兩個問題：①分類的專業(yè)化導(dǎo)致編碼規(guī)則難以修改，只有專業(yè)人員制定的編碼規(guī)則才有實際應(yīng)用價值；②代碼抽象的結(jié)果，使得只有專業(yè)人員才能明白代碼串的具體含義，阻礙了信息化人員對編碼的管理．本文根據(jù)刀具在企業(yè)生產(chǎn)中的工程應(yīng)用，建立刀具可視化輔助編碼系統(tǒng)，利用計算機輔助編碼技術(shù)實現(xiàn)編碼設(shè)計與代碼運行維護，通過將編碼規(guī)則形成計算機里軟件可識別的特定格式文件后，進行分發(fā)和更新，在軟件輔助指導(dǎo)下編碼，以期提高信息編碼效率，降低誤碼率．

1 刀具編碼規(guī)則的定義

關(guān)于編碼規(guī)則的研究指出信息分類需遵循科學性、系統(tǒng)性、擴充性、兼容性、適用性等原則［3-5］．刀具編碼總長13～14位，規(guī)范如圖1所示．

圖1 刀具編碼規(guī)范Fig．1 Tool coding standard

本文對規(guī)則知識采用可擴展標記語言（Extensible Markup Language，XML）格式存儲，采用XML文件作為描述編碼規(guī)則［6］的優(yōu)點為

①XML格式文件擴充性比較好，便于管理編碼規(guī)則節(jié)點，也便于擴充新的編碼規(guī)則類型；

②XML文件可讀性好，便于手工檢查錯誤，計算機處理也方便；

③XML文件便于網(wǎng)絡(luò)傳輸，便于制作網(wǎng)絡(luò)版本編碼規(guī)則解析程序，能夠適應(yīng)瀏覽器／服務(wù)器結(jié)構(gòu)（B／S結(jié)構(gòu)）程序．

2 可視化編碼模塊的設(shè)計

2．1 功能設(shè)計

可視化編碼模塊根據(jù)刀具編碼要求須具備的功能為

1）及時響應(yīng)鍵盤輸入與鼠標事件．用戶輸入具體編碼時，不是必須按編碼規(guī)則順序輸入，可能先輸入某一碼位，再輸入其他碼位，因此經(jīng)常對碼位進行定位與切換，鍵盤用于輸入字符信息和相鄰碼位的切換，而鼠標用于任意碼位的切換．

2）編碼過程提示．在編碼過程，定位到碼段后，需要3種動態(tài)提示：① 該碼段所代表含義應(yīng)該給用戶提示；② 該碼段所有取值的含義也要進行提示，這些提示可以節(jié)省用戶查找編碼手冊花費的時間；③ 游標提示，用戶輸入位置高亮度顯示．

3）編碼完整性檢測與代碼入庫．為了便于和其他軟件配合，提供編碼完成后復(fù)制到剪貼板操作．代碼入庫前要檢查代碼的唯一性．

4）用戶輸入記錄．當對某些碼位設(shè)置具體字符值后，該碼位的段提示信息、取值信息、占位長度、碼位類型等按照編碼節(jié)點順序?qū)Ρ扰帕泻惋@示．

5）碼位取值編輯與修改．當輸入發(fā)生錯誤時，不合理的輸入要被剔除，符合要求的輸入替換歷史輸入．由于每個碼位的長度可能不一致，因此編輯以段為單位，編碼長度內(nèi)具有提示游標，當該碼位的第一個字符發(fā)生變化時，碼段其他字符要相應(yīng)變化．

2．2 界面設(shè)計

本模塊為用戶進行編碼和入庫時使用的模塊，對人機接口有很高要求，軟件界面必須具有操作簡單、提示信息完整、輸入流暢、內(nèi)容清晰等特點，便于非專業(yè)人員快速實現(xiàn)具體編碼．可視化編碼界面設(shè)計結(jié)果如圖2所示．在此，圖形界面設(shè)置為5個區(qū)域：①編碼結(jié)果顯示區(qū)域．在界面正上方顯示多個方框代表編碼字符長度和位置，用戶有輸入時，字符顯示在方框內(nèi)部，綠色高亮度方框為游標，可用鍵盤上左移、右移鍵定位，用戶還可以在該區(qū)域用鼠標點擊方框以定位輸入位置，在游標上方進行編碼長度、排列位置提示，下方進行本碼段含義提示．本區(qū)域利用底層的繪圖操作編程，結(jié)合用戶輸入事件（鍵盤輸入、鼠標按鍵），跟蹤顯示碼位提示信息，動態(tài)更新用戶輸入，實現(xiàn)了編碼過程可視化、形象化；②編碼段提示區(qū)域．在界面中間位置用于提示，本區(qū)域列舉本編碼段所有可輸入字符以及對應(yīng)含義，不同類型的編碼節(jié)點可能具有不同的提示方式，用戶可以在本區(qū)域鼠標雙擊提示行以實現(xiàn)對應(yīng)字符輸入；③編碼結(jié)果區(qū)域．在界面中間右部，用于存儲編碼結(jié)果，當用戶完成編碼后，可以將結(jié)果代碼復(fù)制到剪切板或存入數(shù)據(jù)庫；④編碼結(jié)果逐位提示區(qū)域．在界面中下方，用于存儲用戶每次輸入，每個碼段的含義以及用戶輸入碼的具體含義，高亮度行代表正在輸入的碼位．對該區(qū)域選定行可以定位輸入游標；⑤命令按鈕操作區(qū)域．在界面的最下方，用于實現(xiàn)打開編碼文件、清除代碼、定位輸入游標等操作．

圖2 用戶輸入編碼界面Fig．2 Coding interface

2．3 運行解析

對于已經(jīng)定義好的編碼規(guī)則，可以在編碼運行界面配合用戶輸入事件對規(guī)則進行運行與解析．本柔性編碼系統(tǒng)采用變量名、規(guī)則、用戶輸入相結(jié)合的方式實現(xiàn)規(guī)則的解析，解釋器在計算機內(nèi)部表達為運行表結(jié)構(gòu)，其解算步驟為

1）初始化運行表．深度優(yōu)先遍歷編碼規(guī)則樹，對每個編碼節(jié)點進行升序標記．節(jié)點分別命名為“｛名稱＿＠index｝”，其中“index”為順序標記，“｛｝”和標記“＿＠”是為了保證變量名稱可讀性．

2）構(gòu)造運行變量表．變量表為按照標記順序排列的表結(jié)構(gòu)，表中每行數(shù)據(jù)包括運行變量名稱、編碼值、編碼位長度、編碼完成標識、編碼操作和條件變量組成，根據(jù)編碼節(jié)點信息、用戶輸入代碼、設(shè)定編碼條件計算得到每行數(shù)據(jù)．用戶輸入代碼的過程就是填寫運行變量表的過程．

3）運行時編碼條件判斷．當有用戶輸入時，需要對變量表中的所有設(shè)定編碼條件進行判別，符合條件的進行編碼，否則不進行編碼．巧妙的設(shè)計條件變量可以節(jié)約大量計算時間，比如判斷用戶輸入字符是否包含在合法字符集合．

4）編碼解析、代碼提取與顯示．運行變量表里對應(yīng)于游標所在行，對用戶輸入事件進行響應(yīng)，其對應(yīng)操作可分為代碼輸入、代碼編輯和游標定位．最終編碼結(jié)果就是運行變量表里按順序各個編碼節(jié)點輸入值排列組成，即形式如“｛？？？＿＠1｝”“｛？？？＿＠2｝”．．．“｛？？？＿＠n｝”所代表的編碼值．根據(jù)運行變量表的結(jié)果刷新顯示界面相關(guān)信息．若某個編碼位需要參與編碼但是用戶尚未進行輸入，則此編碼位標識為假，則運行變量表尚未完成，運行變量表中所有編碼節(jié)點的標識都為真值時，得到一個完整合理的代碼．

在編碼過程運行時，可能遇到以下情況．當用戶輸入編碼時，認為可輸入字符不合理，則會考慮轉(zhuǎn)向編碼規(guī)則設(shè)計模塊．對相應(yīng)的編碼位進行增添或修改，也就是修改編碼規(guī)則．也可在完成編碼后將結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫．編碼規(guī)則運行解析如圖3所示．

圖3 編碼規(guī)則運行時解析Fig．3 Running and interpreting the coding rules

3 編碼查詢模塊的設(shè)計

當編碼實施一段時間后，編碼數(shù)據(jù)庫里存儲了大量的編碼信息，此時用戶會針對實際需求對編碼庫內(nèi)所有信息進行查詢，通過篩選操作找出感興趣的數(shù)據(jù)項集合．因此，刀具可視化輔助編碼系統(tǒng)須具備查詢模塊．根據(jù)刀具編碼查詢實際需求，查詢模塊須具備編碼存儲、碼位定位、查詢方法、多次或復(fù)合查詢以及編碼管理功能．

3．1 編碼的存儲

當用戶完成編碼后，為了便于中、西文統(tǒng)一處理，代碼轉(zhuǎn)換成Unicode字符串加以存儲，這種做法的優(yōu)點是將結(jié)果作為單一字符串存儲，占用空間少，操作簡單，易于擴充，缺點是碼位信息丟失，使用前需要指定編碼規(guī)則重新解析．編碼以數(shù)據(jù)庫方式存儲，數(shù)據(jù)庫采用內(nèi)嵌的Sqlite開源數(shù)據(jù)庫，具有小巧、速度快等優(yōu)勢，支持標準的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)化查詢語言（Structured Query Language，SQL）所有基本語法，數(shù)據(jù)庫的管理、表建立、記錄修改與刪除都采用SQL語法實現(xiàn)．數(shù)據(jù)庫表字段結(jié)構(gòu)見表1．

表1 數(shù)據(jù)庫表的字段結(jié)構(gòu)信息Tab．1 Structure of database

建立表結(jié)構(gòu)的SQL語句為

“create table cs （code text，memo text，ID INTEGER PRIMARY KEY ）”

3．2 編碼的查詢

由于編碼以字符串形式存儲，字符串中每個碼位的含義不同，因此不能通過常規(guī)的數(shù)據(jù)庫查詢語言實現(xiàn)，只能設(shè)計針對字符串各個碼位的特定查詢方式．具體包括：①定位查詢碼位．通過起始位與查詢長度實現(xiàn)，該方式可以實現(xiàn)任意單個碼位的定位，當設(shè)定碼位后，查詢結(jié)果區(qū)域的編碼記錄自動按照設(shè)置進行字符串劃分，獨立顯示出該碼段的內(nèi)容；②設(shè)定查詢條件．當碼位確定后，需要設(shè)置查詢條件以確定記錄該碼位是否符合要求，根據(jù)工程需求，設(shè)計了兩種查詢條件：集合判別法（將碼位按照字符串數(shù)據(jù)類型，判斷該碼位是否在一個字符串集合里）與比較判別法（將碼位按照字符串或數(shù)值數(shù)據(jù)類型，判斷該碼位是否在指定區(qū)間）；③設(shè)計篩選方式．將當前記錄集記為A，符合查詢條件的記錄記為B，則篩選結(jié)果可以設(shè)計為B或A-B，通過多次篩選，可以得到最終的記錄集合．編碼查詢界面設(shè)計結(jié)果如圖4所示．

圖4 編碼查詢界面Fig．4 Code database query interface

4 結(jié) 論

文中根據(jù)刀具在多品種小批量制造模式企業(yè)生產(chǎn)中的編碼需求，建立刀具可視化輔助編碼系統(tǒng)，利用計算機輔助編碼技術(shù)實現(xiàn)編碼設(shè)計與代碼查詢，通過將編碼規(guī)則形成計算機里軟件可識別的特定格式文件后，進行分發(fā)和更新，在軟件輔助指導(dǎo)下編碼，得到的結(jié)論為

1）面向多品種小批量制造的刀具可視化輔助編碼系統(tǒng)對鏈表、樹、字典、集合等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行操作，實現(xiàn)了刀具專業(yè)知識分類、XML文件解析、用戶界面設(shè)計、事件響應(yīng)編程和數(shù)據(jù)庫存儲，刀具編碼直觀、簡潔、高效．

2）專業(yè)技術(shù)人員可依據(jù)系統(tǒng)引導(dǎo)創(chuàng)建和修改編碼規(guī)則，進行可視化操作，屏蔽了復(fù)雜的編程過程，便于專業(yè)技術(shù)人員設(shè)計碼位具體信息，又便于信息標準化人員管理編碼規(guī)則，以產(chǎn)生質(zhì)量較高的代碼，對制造企業(yè)信息標準化提供技術(shù)支持．

3）刀具可視化輔助編碼提高了刀具信息編碼柔性，實現(xiàn)了編碼信息結(jié)構(gòu)化調(diào)整和擴充，刀具編碼查詢與維護效率提升，誤碼率降低，刀具編碼得以規(guī)范．

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