北京市印刷电子工程技术中心设备管理系统的设计与实现.docx

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北京市印刷电子工程技术中心设备管理系统的设计与实现

摘要

设备信息的人工管理存在保密性差、管理效率低等不足，随着互联网的迅猛发展，构建信息化的设备管理系统对于设备种类多、人员复杂的科研单位、高等院校等具有十分重要的意义。

本文针对北京市印刷电子工程技术中心（以下简称“中心”）的配套仪器设备，根据中心设备特点，分析调研实验人员的科研需求，并结合科研管理情况，设计并实现了中心设备管理系统，并且根据实验室需求，对系统的各项功能进行了系统测试、实践验证。

设备管理系统主要包括七个模块：

设备管理模块、人员管理模块、设备查询模块、设备预约模块、个人中心模块、公告模块、微社区模块。

结合中心的实际情况，分析、设计、开发该系统的各个模块，主要工作可以概括如下：

（1）完成了系统调研与需求分析。

主要调研了中心科研人员、设备管理人员对目前的设备管理方式存在问题的看法、意见，以及改进措施，对设备管理系统所具有的具体功能、应用范围等征集意见，并对中心现有设备相关信息进行统计、分类、分析，同时调研国内外关于设备管理系统的文献，完成了系统的性能、功能需求分析。

（2）设计了系统功能和数据库。

在需求分析的基础上，设计了设备管理系统的功能模块、各个模块的具体功能，以及对应的数据库。

（3）实现了系统功能。

结合系统设计，从系统的安全性、美观性、实用性等方面，对系统包含的各个模块以及对应的具体功能进行了开发、实现，基本实现了系统设计的各项功能。

（4）进行了系统测试与模拟。

设计并实现系统的各项功能后，以中心的相关实验为依据，对系统的功能、性能进行了分析测试与实践模拟。

该系统基于软件工程思想设计，采用Browser/Server（B/S）模式设计友好界面，用JSP（JavaServerPages）技术实现动态网页，降低系统使用复杂度。

目前，该系统已完成初步测试，计划投入使用。

系统可以满足设备管理人员和实验人员对设备管理的需求，操作方便、步骤简洁，解决了中心设备管理出现的混乱问题，实现了设备的统一、高效管理，提高了设备的利用率，能够更好的为科研服务。

关键词：

设备管理系统；系统设计；B/S模式；JSP

分类号：

中图分类号：

；UDC：

ABSTRACT

Manualmanagementofequipmentinformationusuallysuffersfrompoorsecurityandlowmanagementefficiency.Withtherapiddevelopmentofinternet,itisextremelyimportantforresearchcenteranduniversities,whichhasvariableequipmentandcomplexstaff,toconstructinformationalizedequipmentmanagementsystem.Inthisthesis,amanagementsystemfocusingontheequipmentofBeijingEngineeringResearchCenterofPrintedElectronics（abbreviatedas“center”inthefollowing）isdesignedandimplemented.Thesystemisbasedonequipmentcharacteristicsofthecenteranddemandofresearchers.

Thesystemcontainssevenmodules:

equipmentregistrationmodule,personnelmanagementmodule,equipmentquerymodule,equipmentordermodule,privatecentermodule,noticemodule,forummodule.Allofthemodulesofthesystemhavebeendesignedaccordingtothepracticalsituationofcenterandtheworkislistedasfollows:

（1）Systemresearchanddemandanalysis.Problemsandcommentsofthepresentequipmentmanagementarestudiedaccordingtotheequipmentmanagersandscientificresearcherinthecenter.Thespecifiedfunctionsandexpectforthenewequipmentmanagementsystemhasalsobeensolicited.Tocompletelyknowtheequipmentinformation,theequipmentinthecenterhavebeenrecorded,analyzedandclassified.Aftertheseresearches,thedemandanalysisofthesystemiscompleted.

（2）Designofsystemfunctionsanddatabases.Thesystemmodulesandtheirspecifiedfunctions,aswellasthecorrespondingdatabaseshavebeendesignedaccordingtothedemandanalysis.

（3）Implementationofthesystemfunctions.Eachmoduleofthesystemanditsfunctionshavebeendevelopedandimplementedfromtherequirementsofsystemsecurity,aestheticsandpracticality.

（4）Systemtestandsimulation.Afterdesignandimplementoftheequipmentmanagementsystem,thefunctionsandperformancearetestedandsimulatedbasedontheexperimentinthecenter.

Accordingtotheideaofsoftwareengineering,thesystemisdesignedandimplementedbyusingBrowser/Server（B/S）frameworkandJSPoperationlanguage.Now,preliminarytesthasbeencompletedandthesystemisreadytobeusedinthefuture.Thedesignofthesystemissimpleandeasytooperateandallowsequipmentmanagerstoadd,edit,deleteandauthorizeequipmentanduserinformationeasily.Atthesametime,theusercancompletequeriesandordersforthedesiredequipment.Thesystemcansolvetheproblemofequipmentmanagementdisorderinthecenterandrealizeunityofmanagement.What’smore,thesystemcanprovidehigherutilizationoftheequipmentandbetterservicetoscientificresearch.

KEYWORDS：

equipmentmanagementsystem,systemdesign,B/Sframework,JSP

CLASSNO：

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序言

北京市印刷电子工程技术中心坐落于北京印刷学院内，是2013年经北京市科委认定的全国首家省部级印刷电子工程技术专门研究机构，中心整合了北京印刷学院的印刷电子研究资源，依托全国印刷电子产业技术创新联盟，聘请国内外专家组成专家技术委员会，并成立了一系列联合研发机构。

2011年3月与天津大学共建印刷电子研究中心，聘请中国国家工程院院士邹竞为研究中心主任，同年与中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所共建印刷电子材料与技术实验室，与中科院化学所共建纳米绿色印刷实验室等。

目前主要的研究方向有印刷电子材料研究、印刷电子封装材料研究、印刷电子材料应用工艺装备技术研究等。

中心拥有一批印刷电子领域相关研究人员，其中具有正高级职称以上的研究人员16名。

随着中心的快速持续发展，目前拥有各类相关仪器设备的数量已经突破50套，总值2000多万元，为科学研究的顺利进行提供了有力保障。

而设备的管理也日益成为一个较为严峻的问题，亟须一套设备管理系统来更加合理、有效的管理和使用中心拥有的相关仪器设备。

本文即在此背景下，基于软件工程思想，采用B/S模式，JSP开发工具，调研中心人员实际的仪器使用需求，根据中心的实际情况，设计并实现了中心的设备管理系统，为中心设备的高效运行提供一个管理平台。

1引言

本章首先介绍了仪器设备和设备管理的发展过程；然后对设备管理系统的国内外研究现状以及存在的不足进行了分析；在分析设备管理系统发展背景和现状的基础上提出了本项目设计的目的与意义；最后对本论文的内容以及论文结构做了整体介绍。

1.1项目背景介绍

仪器设备是进行生产、教学和科研不可或缺的工具，可以说人类的发展就是一个仪器设备不断进步和更新的过程[1]。

随着仪器设备的功能化不多增多，复杂化不断增加，对于仪器设备的管理也越来越困难[2]。

仪器设备管理所涉及的内容非常广泛，信息量大，数据复杂，同时涉及到的人员与岗位众多。

如果是以传统的手工方法管理设备信息，不仅设备相关信息的收集和回馈速度比较慢，而且经常会出现数据和设备信息不真实和丢失的情况，这样就使得了设备管理的各个环节之间容易出现相互脱离，各种指标的分析也不够准确，计划与实际情况相差比较远，这些都在一定程度上限制了设备管理水平的提高，同时管理人员不仅面临管理压力大，而且管理的效率低下，无法满足设备数量激增、设备更新快速等新出现的特点[3]。

手工管理设备发展到一定阶段后，设备管理逐步发展到基于单机的结构，也就是Client/Server（C/S）客户端/服务器[4]，该模式大多采用单机管理，而且管理时仅对设备的使用信息进行简单的记录，覆盖信息不够全面，更重要的是，C/S模式基本都运行在相对封闭的环境中，从而无法实现仪器的共享，这样会大大降低仪器的合理使用率，也在无形中增加了仪器的运行成本。

随着计算机、Internet网络的快速发展和普及，信息化迅速扩展到社会的各个层面[5-7]，越来越多的企业建立了信息系统[8-10]，高等院校也逐渐建立校园网[11-13]，科研机构等单位也根据实际需要创建了自己的设备管理平台[14,15]，这些系统平台的成功搭建与运行，不仅能够加深彼此间的互连，实现网络开放，而且有利于信息的交流和共享，提高设备利用率[16]。

从目前竞争和发展等方面看，信息已成为越来越多的机构和组织的最重要的资产之一，甚至在一定程度上也是其生命线，如果可以对越来越多的信息进行有效的管理和应用，对提高人员工作效率，减少运作成本，提高核心竞争力有非常积极的作用，而且信息技术的快速发展，也使得信息的处理和交流变得非常便捷和迅速[8,15]。

伴随着信息技术的迅猛发展，以及在各行各业中的积极推动作用，如今的仪器设备日趋网络化、数字化、智能化，因此对一起设备的综合管理要求也越来越高，在这样的背景下用科学和便捷的措施和方法管理系统势在必行[17]。

开发Web环境下基于Browser/Server（B/S）模式的设备管理系统无疑是一种新的、便捷的技术手段，也是信息化发展的一个趋势[13,18,19]。

它通过建立以信息化为核心的管理体制，以计算机作为硬件，以拥有数据库的管理系统作为软件，以Internet网络为载体，管理员和使用者通过能连接Web的客户端在不同区域、地域访问设备管理系统、共享设备信息，由于拥有可视化的人机交互界面，可以方便地进行增删、查询、预约等操作，弥补了传统的人工管理以及C/S简单方式的不足，省去了人工查找、登记等繁琐过程，大大降低工作量、减少出错率、提高仪器管理效率，同时也利于设备的互连共享，提高设备利用率，更好的为教学与科研服务[20]，图1-1是基于B/S模式的设备管理系统示意图。

图1-1基于Browser/Server（B/S）模式的设备管理系统示意图

Figure1-1EquipmentmanagementsystemdiagrambasedonBrowser/Server（B/S）mode

B/S结构也就是浏览器和服务器组成的两层结构，用户界面是WWW浏览器，提供交互界面，用户在界面中进行相关操作，服务器端则负责处理用户提交的逻辑、程序段等，这种用户端和服务器分开的模式不仅大大减轻了用户端的压力，同时也降低了开发难度与维护费用。

正式由于这些优点，基于B/S结构的设计应用十分广泛，在很大程度上取代了C/S结构。

1.2项目现状分析

自从人类社会出现机械以来，对机械的使用就涉及到了设备的管理工作，但是以前的设备相对简单，管理工作也比较单纯，基本是靠管理者进行简单记录。

然而，随着工业化进程的快速推进，仪器设备的现代化水平也变得越来越高，它们在现代生产、生活中的地位和作用也日益得到显著提升，再加上管理科学的发展与进步，都使得仪器设备的管理也得到了充实，人类对其重视程度也显著提高，逐渐形成一门独立的学科。

现在的仪器设备，日趋向精密化、高速化、自动化、大型化、连续化和智能化方向发展，它不仅为企业带来较高的经济效益，同时也为科研和教学的顺利进行带来了快捷与方便。

但是，由于仪器设备需要高速运转，长时间使用，这样不仅会使仪器部件的加剧磨损，寿命缩短，而且仪器出现问题之后的维修难度陡然增大，维修成本也急剧增加，停机维修所带来的损失无法估量，因此寻求仪器设备管理的新思维、新模式，已经成为各个组织机构、公司企业的研究探寻热点[21]。

尤其是随着经济全球化、国际化、信息化进程的推进，自动化工程、可靠性工程、机械制造、管理科学都出现了传统科学不具备的新的突破与进展，这使得现代化仪器设备的管理也渐渐涌现出了一些新的趋势，主要体现在几个方面：

设备管理趋于信息化，设备维护趋于网络化和社会化，设备应用趋于可靠性，设备状态监测和故障诊断趋于专业化，设备维修趋于专业化、提前化、不定期化[22,23]。

对于企业、科研机构而言，牢牢把握设备管理的新趋势，不仅有利于进一步推进设备管理的现代化和科学化，而且对实际生活也有重要的现实指导意义。

现在仪器设备管理理论发展迅速，不仅与实践相结合，而且与计算机的结合也越来越紧密。

运用计算机与数据库技术编制设备管理相关程序后，就可以利用计算机或者Web网络来处理各项设备管理相关工作，这种方法正在被广泛地应用于高校、科研机构、企业的设备管理系统中[24]。

正是由于社会对设备管理系统的需求日益旺盛，许多软件公司和个人，致力于设计、开发基于Web的设备管理系统，而且越来越多的设备管理系统已经投入实际使用，比如工厂中已经在使用的生产线相关的设备管理系统，科研机构中仪器设备的管理平台[6,25,26]等，这些系统的应用大大提高了设备的使用率与管理效率[27,28]。

然而这些软件通常都会局限于一个方面，或者在几个相近方面发挥具体的使用，难以全面的适应机构的整条业务流程，有的管理系统只能对计算与汇总操作者输入的大量试验数据，而不能对其进行深入分析；有的系统难以实现对仪器设备整个生命周期的全面管理[29]。

对于科学研究、教学来说，仪器设备是顺利进行的必要基础。

自建国以来，教育行业与科研一直生机勃勃，在国家相关政策的大力扶植下，源源不断的人力和物力相继投入到设备管理系统这个行业中，我国的计算机、软件开发行业取得了迅猛发展，而我国也运用世界先进的设计理念和方法，为我国的教育和科研行业，贡献了越来越多信息化的、功能齐全的、性能先进的设备管理系统。

众所周知，一个良好的管理平台可以提高设备利用率，减轻管理压力。

目前，国内外有大量关于设备管理系统搭建的文献[30-32]，主要围绕Web环境下的设备管理系统的开发而展开，这主要与互联网的迅速发展有关，通过互联网可以更加有效的对信息资源进行整合，利于设备信息共享，不仅提高工作效率，也大大提升了仪器设备的利用率。

曹威等应用软件技术分析了设备管理系统的可行性、系统需求等，对高校实验室设备管理系统进行总体设计，并针对各个模块进行详细的设计与实现，开发了能够提高管理效率、规范管理实验室的设备管理系统[33]；王杰等分析了目前高校仪器设备管理的现状，提出建立现代化信息管理系统提高设备管理效率，并阐述了Web环境下设备信息系统的开发过程，包括系统分析、思想设计、方法实现等，并完成了基于ASP.NET（ActiveServerPage）平台的高效仪器管理系统[34]，如图1-2所示；胡宁等针对南开大学拥有的仪器设备情况，提出了大型仪器管理系统的设计思想、功能需求等，并对管理系统的运行管理机制建设进行了探讨[35]。

图1-2广大电大设备管理系统的登陆界面

Figure1-2LogininterfaceofGuangdonguniversityequipmentmanagementsystem

然而，现有的设备管理系统均不具有普遍性，无法满足对具体的仪器设备的管理与维护。

1.3项目目的和意义

本设计针对北京市印刷电子工程技术中心的仪器设备情况，在Web环境下基于B/S模式设计并实现符合中心实际的设备管理系统，为中心人员以及外校提供一个友好易用的设备管理平台，以促使中心的仪器设备能够得到更加合理的使用，为科研的顺利进行提供有力保障。

1.4本文内容及结构

本课题是在对传统设备管理系统功能、建设等的分析下，深入调研北京市印刷电子工程技术中心的实际仪器设备采购、使用、维护、统计、回收等相关材料基础上，分析中心对设备管理平台的需求，针对需求进行各个模块功能的设计，并通过Web技术，使用Java语言，SQLServer数据库实现设备管理系统的开发，最终构建一个友好易用的Web环境下基于B/S结构的北京市印刷电子工程技术中心设备管理系统。

1.4.1论文内容

本论文的主要内容分为以下几个方面：

（1）系统需求分析。

调研国内外关于设备管理系统的文献，调研高等院校、科研机构等的设备管理系统所具有的功能、应用范围、不足等，之后针对中心实验人员、设备管理部门人员、实验室管理员对于设备管理系统的实际需求，结合中心实际情况进行科学调研与分析，主要包括现有设备相关信息统计、归类、分析，人员对设备管理系统具体功能的要求，管理人员信息统计，系统安全性等级，设备管理系统界面的需求。

（2）系统设计。

根据调研得到的系统需求进行设备管理系统的功能结构设计，该系统主要包含七个模块：

设备登记模块、人员管理模块、设备查询模块、设备预约模块、个人中心模块、公告模块、微社区模块，其中设备登记模块用于存储、记录、修改中心已有仪器设备的相关信息，数据库包含资产编号、设备名称、负责人、设备型号、生产厂家、设备价格、设备用途、注意事项、设备状态等内容，管理员具有权限，操作包括添加、审核、删除等；人员管理模块用于管理员对用户信息进行审核与授权，并用于网站人员维护、日常操作等，数据库包含设备管理人员登录账号和密码、设备管理部门登录账号和密码、普通使用者账号和密码、姓名、手机号、导师、课题组等，操作包括设备管理人员对使用者的添加、赋予权限、修改、删除等，使用者对使用设备系统提出的申请等；设备查询模块用于仪器设备相关信息的查询，可按照资产编号、设备名称、负责人、设备型号、生产厂家、设备价格、设备用途、注意事项等按照单一或者组合的方式进行查询，并且可以对查询结果以及总表进行打印和输出到Excel表格；设备预约模块用于使用者登陆、预约、使用仪器设备等，管理员对预约进行授权，管理员还能够对预约设备信息进行统计，并能将统计结果发布公告，数据库包含使用者名字与联系方式、所属课题组、预约设备的资产编号和设备名称、预约时间、归还时间等；个人中心模块用于个人信息的设置、更改，个人的查询、预约、违规历史记录等；公告模块用于发布、管理最新的公告，包括新录入设备信息、设备预约剩余情况、用户违规情况等；微社区模块用于用户间以及用户与管理人员之间进行在线留言、互动交流。

（3）系统实现。

针对各个模块的具体功能，基于软件工程思想，采用B/S框架，利用JSP技术，Java语言逐步实现各个模块的具体功能，包括系统登录、设备信息录入与管理、人员信息录入与管理、设备查询、设备预约与管理、统计与打印、预约信息统计、个人信息修改、记录查询、公告管理、社区话题发表等，并从设备管理系统的安全性、美观性、实用性、稳定性等方面进行优化评估。

（4）系统测试。

完成系统的设计与实现之后，对该设备管理系统的实际运行情况进行实际测试，主要针对界面友好性、功能易用性、系统安全性等方面进行全面评估，最后以某个印刷电子相关实验的实际要求进行模拟，从设备查询到账户申请，从授权账户到预约设备，从设备维护到统计打印，全方位评估该系统的实际应用价值。

1.4.2论文结构

本文共分七个章节，各章节内容简介如下：

第一章，引言。

本章主要探讨本文的背景和意义，并阐述论文的主要内容及结构安排。

第二章，开发环境介绍。

本章主要对开发系统所需的环境进行分析，包括开发技术、开发语言、开发工具、数据库等。

第三章，需求分析。

本章主要调研国内外相关文献，其他院校机构的设备管理系统运行情况，并分析归纳中心实验人员、设备管理部门人员、实验室管理员等对于设备管理系统各项功能的实际需求，包括界面需求、功能需求、系统需求等。

第四章，系统设计。

本章根据前期调研结果，结合理论知识，对设备管理系统的整体框架、功能模块进行搭建、构筑，包含七个主要功能模块：

设备登记模块、人员管理模块、设备查询模块、设备预约模块、个人中心模块、公告模块、微社区模块，并针对各个模块的具体功能采用软件工程思想进行详细系统的设计。

第五章，系统实现。

本章基于B/S框架，采用JSP开发技术实现系统设计部分的各个模块的具体功能，包括功能分析、界面实现、功能实现、程序代码撰写分析等。

第六章，系统测试。

本章对课题设计并实现的设备管理系统进行测试，重点测试系统的功能性、稳定性、易用性、简洁性等，并针对某个具体的印刷电子相关实验所需仪器设备在系统上进行模拟，进一步确定系统的可行性，此外还进行了系统的性能测试。

1.5本章小结

本章主要介绍项目背景，分析了设备管理系统国内外发展