基于云平臺(tái)的電機(jī)生命周期信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王林春，段建剛，彭天玲，楊凡

(1中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖南長(zhǎng)沙410021；

2 河北電機(jī)股份有限公司，河北石家莊 051430)

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基于云平臺(tái)的電機(jī)生命周期信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王林春1，段建剛2，彭天玲1，楊凡1

(1中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖南長(zhǎng)沙410021；

2 河北電機(jī)股份有限公司，河北石家莊 051430)

摘要針對(duì)電機(jī)制造行業(yè)自身的工藝性特征，設(shè)計(jì)了電機(jī)生命周期信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)將電機(jī)制造和相關(guān)服務(wù)融為一體，并且對(duì)整個(gè)管理過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，可以獲得電機(jī)生產(chǎn)管理的規(guī)律特點(diǎn)?；谠破脚_(tái)的電機(jī)生命周期管理系統(tǒng)有利于促進(jìn)電機(jī)生產(chǎn)和使用的信息化水平，提高電機(jī)生產(chǎn)效率，促進(jìn)電機(jī)行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞云平臺(tái)；電機(jī)生命周期；電機(jī)管理信息系統(tǒng)

0引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，第四次工業(yè)革命悄然而至，其特征就是以信息化技術(shù)為基礎(chǔ)的智能制造主導(dǎo)的工業(yè)革命。生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型，是當(dāng)前全球制造業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。將信息化技術(shù)充分運(yùn)用到傳統(tǒng)的電機(jī)行業(yè)中，形成從電機(jī)銷售、電機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈采購(gòu)、生產(chǎn)制造、后續(xù)服務(wù)與電機(jī)質(zhì)量跟蹤直至電機(jī)壽命終止的全生命周期智能化的制造服務(wù)平臺(tái)。這將極大地提高電機(jī)生產(chǎn)和服務(wù)管理水平，促進(jìn)電機(jī)行業(yè)的發(fā)展。電機(jī)生命周期管理信息系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)云技術(shù)為基礎(chǔ)，管理和服務(wù)電機(jī)生命周期全過(guò)程，并對(duì)電機(jī)生命周期每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，獲得電機(jī)在生命周期各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，形成規(guī)律，從而更好的服務(wù)與電機(jī)生產(chǎn)。這必將大大提高電機(jī)生產(chǎn)管理服務(wù)的信息化水平，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1]。

1系統(tǒng)組成

電機(jī)生命周期管理系統(tǒng)是基于云平臺(tái)信息系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要由云平臺(tái)監(jiān)控中心、云技術(shù)數(shù)據(jù)中心、生產(chǎn)制造信息中心、大數(shù)據(jù)分析中心、檢修和故障信息分析系統(tǒng)和專家系統(tǒng)庫(kù)所組成，見(jiàn)圖1。

圖1　電機(jī)生命周期管理系統(tǒng)組成

云平臺(tái)監(jiān)控中心是整個(gè)云平臺(tái)信息系統(tǒng)的核心管理平臺(tái)，確保云平臺(tái)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。云數(shù)據(jù)技術(shù)中心對(duì)電機(jī)生命周期管理系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。生產(chǎn)制造信息中心系統(tǒng)管理著電機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中的原材料信息、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)任務(wù)調(diào)配、機(jī)加工、裝配、產(chǎn)品檢測(cè)等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)。大數(shù)據(jù)分析中心是對(duì)電機(jī)從接受訂單開(kāi)始，到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、采購(gòu)原材料、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品售后維護(hù)直至產(chǎn)品報(bào)廢全過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，掌握各環(huán)節(jié)的規(guī)律特點(diǎn)。檢修和故障信息分析系統(tǒng)主要是管理電機(jī)生產(chǎn)到投入實(shí)際使用中發(fā)生的檢修和故障信息。在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，將產(chǎn)品問(wèn)題錄入系統(tǒng)，方便電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)各部門進(jìn)行故障分析和處理，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。如在實(shí)際使用過(guò)程中電機(jī)出現(xiàn)故障，使用客戶可以遠(yuǎn)程登錄檢修和故障信息分析系統(tǒng)，將電機(jī)故障信息錄入系統(tǒng)，電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)將根據(jù)檢修和故障信息分析系統(tǒng)反饋的信息做出反應(yīng)，處理實(shí)際使用過(guò)程中的故障問(wèn)題。當(dāng)然檢修和故障信息分析系統(tǒng)也支持遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)電機(jī)的實(shí)時(shí)情況，出現(xiàn)異常情況及時(shí)報(bào)警以便處理，減少因電機(jī)非正常停車帶來(lái)不必要的損失。專家系統(tǒng)包含著各種數(shù)據(jù)處理算法以及用于實(shí)際判定的標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)數(shù)據(jù)，可以在實(shí)際使用中不斷的完善專家系統(tǒng)庫(kù)中的算法和比對(duì)數(shù)據(jù)種類，增強(qiáng)電機(jī)生命周期管理系統(tǒng)自動(dòng)比對(duì)和數(shù)據(jù)處理分析功能。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于云平臺(tái)的電機(jī)生命周期管理系統(tǒng)采取分層設(shè)計(jì)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)成四層架構(gòu)方式：硬件層、支撐層、應(yīng)用服務(wù)層、面向具體功能的應(yīng)用層，如圖2所示。

圖2　電機(jī)生命周期管理系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

硬件層主要包含系統(tǒng)所用到的各類服務(wù)器系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、實(shí)時(shí)監(jiān)控服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、系統(tǒng)備份服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)安全遠(yuǎn)程通訊模塊等，為整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行提供強(qiáng)大的硬件平臺(tái)。系統(tǒng)支撐層主要是實(shí)現(xiàn)底層大數(shù)據(jù)支撐系統(tǒng)環(huán)境，面向復(fù)雜工程數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求、基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和文件數(shù)據(jù)庫(kù)、支持分布式部署、可以同時(shí)處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及海量非結(jié)構(gòu)化文件類數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)功能為分布式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，分布式計(jì)算平臺(tái)，整個(gè)平臺(tái)管理的調(diào)度系統(tǒng)，是整個(gè)系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)。應(yīng)用服務(wù)層能夠向應(yīng)用層提供具體的服務(wù)應(yīng)用組件，如數(shù)據(jù)處理組件、數(shù)據(jù)采集組件、系統(tǒng)安全組件、外部接口組件以及數(shù)據(jù)字典管理組件等，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用開(kāi)發(fā)組件框架，方便上層應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，維護(hù)，使系統(tǒng)具備更好的通用性和開(kāi)放性[3]。應(yīng)用層主要是具體的應(yīng)用功能產(chǎn)品，包含遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、大數(shù)據(jù)分析中心、大數(shù)據(jù)故障處理中心等具體應(yīng)用模塊，該層最終實(shí)現(xiàn)滿足系統(tǒng)各項(xiàng)具體功能。電機(jī)生命周期管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作主要集中在應(yīng)用服務(wù)層和應(yīng)用層的實(shí)現(xiàn)。

電機(jī)生產(chǎn)制造管理系統(tǒng)的組件主要包含有信息采集模塊、生產(chǎn)過(guò)程中執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的管理、生產(chǎn)任務(wù)單的管理、生產(chǎn)電機(jī)原材料信息管理、電機(jī)半成品檢測(cè)和成品電機(jī)試驗(yàn)的管理以及和第三方系統(tǒng)的接口。信息采集模塊的設(shè)計(jì)中對(duì)各類設(shè)計(jì)進(jìn)行分析歸納，提煉出采集系統(tǒng)的公共接口，從而簡(jiǎn)化上層應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。采集系統(tǒng)中無(wú)非是各種設(shè)備通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，在各通信協(xié)議中只要處理好上下行報(bào)文及相關(guān)時(shí)序要求即可。由此可以對(duì)每種采集對(duì)象以一個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)的形式進(jìn)行封裝，最終形成一個(gè)通信動(dòng)態(tài)庫(kù)系統(tǒng)。當(dāng)有新的采集對(duì)象要通信時(shí)，只需現(xiàn)實(shí)該對(duì)象的通信動(dòng)態(tài)庫(kù)進(jìn)行添加、配置系統(tǒng)即可，對(duì)平臺(tái)服務(wù)無(wú)需做任何更改；電機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中將會(huì)執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生產(chǎn)所需標(biāo)準(zhǔn)的管理也顯得非常重要，即方便生產(chǎn)人員按照規(guī)定進(jìn)行生產(chǎn)，也方便管理人員對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行管理。

生產(chǎn)中使用到的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范文件，系統(tǒng)將提供分類創(chuàng)建、編輯、刪除、瀏覽、查詢和版本管理功能。系統(tǒng)可以管理人員根據(jù)生產(chǎn)需要下達(dá)任務(wù)單，相關(guān)執(zhí)行人員可根據(jù)任務(wù)單情況進(jìn)行生產(chǎn)，并且對(duì)任務(wù)執(zhí)行情況可以在系統(tǒng)中進(jìn)行反饋。可以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的查看各個(gè)任務(wù)的所有工序任務(wù)的計(jì)劃及實(shí)際進(jìn)度完成情況，并且設(shè)計(jì)甘特圖、表格、列表等方式來(lái)監(jiān)控進(jìn)度計(jì)劃和完成情況，也可以監(jiān)控所有設(shè)備類型及各個(gè)設(shè)備的使用率、負(fù)荷率，以柱狀圖、折線圖等形式查看生產(chǎn)設(shè)備的負(fù)荷率的變化趨勢(shì)。形成有效的生產(chǎn)任務(wù)管理，提高生產(chǎn)管理的信息化水平。電機(jī)半成品和成品試驗(yàn)檢測(cè)管理，在電機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)電機(jī)半成品和成品進(jìn)行試驗(yàn)是非常重要的工序，如何實(shí)時(shí)掌握電機(jī)半成品和成品的生產(chǎn)情況，對(duì)電機(jī)生產(chǎn)質(zhì)量和電機(jī)設(shè)計(jì)的提高至關(guān)重要。在電機(jī)半成品和成品檢測(cè)中將會(huì)產(chǎn)生大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并且需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。該模塊中所需數(shù)據(jù)由采集模塊提供，完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集處理之后，將各類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且可提供相應(yīng)的試驗(yàn)報(bào)告。電機(jī)試驗(yàn)站、研發(fā)中心、工藝部門及相關(guān)管理部門都可以看到電機(jī)的檢測(cè)試驗(yàn)情況，并且能夠很好的進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)工作，提高工作效率。

數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)主要是對(duì)各組件模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。如在電機(jī)檢測(cè)和試驗(yàn)中將會(huì)產(chǎn)生大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如何對(duì)電機(jī)各試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將由本系統(tǒng)提供相應(yīng)功能。該模塊主要對(duì)各種分析算法進(jìn)行管理?？梢怨芾碛脩糇珜懙臄?shù)據(jù)處理算法信息和編寫的程序，進(jìn)行分類創(chuàng)建和管理，支持算法程序的上傳和下載，提供算法版本管理功能，并且進(jìn)行相關(guān)大數(shù)據(jù)分析，將分析結(jié)果可以存入專家系統(tǒng)，作為以后分析此類數(shù)據(jù)的參考標(biāo)準(zhǔn)。

檢修和故障分析系統(tǒng)，該模塊是典型的B/S結(jié)構(gòu)，提供故障信息錄入界面，在電機(jī)生產(chǎn)或者現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中如出現(xiàn)故障，由相應(yīng)人員將故障信息填入該系統(tǒng)。相關(guān)維護(hù)和技術(shù)人員將根據(jù)故障情況進(jìn)行分析，可以直接在系統(tǒng)中給出對(duì)故障的處理辦法。系統(tǒng)可以對(duì)電機(jī)所有的故障信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理分析，找出電機(jī)故障信息特點(diǎn)，以便改進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)[4]。電機(jī)生產(chǎn)廠家實(shí)時(shí)掌握電機(jī)全生命周期的運(yùn)行狀態(tài)，合理制定維護(hù)計(jì)劃，為客戶電機(jī)一直處于良好的使用狀態(tài)，提供利用率，降低維護(hù)成本。

3結(jié)語(yǔ)

基于云平臺(tái)的電機(jī)生命周期管理系統(tǒng)有利于形成運(yùn)維服務(wù)體系及標(biāo)準(zhǔn)故障維護(hù)、形成維護(hù)大數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)數(shù)據(jù)積累、大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)測(cè)同時(shí)也為電機(jī)研發(fā)和設(shè)計(jì)部門提供優(yōu)化和改進(jìn)依據(jù)；實(shí)現(xiàn)電機(jī)從產(chǎn)品制造到應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的全生命周期管理、在線運(yùn)維信息分析。提高電機(jī)的生產(chǎn)和電機(jī)使用的信息化水平，促進(jìn)電機(jī)行業(yè)的發(fā)展。

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Design and Research on Motor Life Cycle Information System

Based on Cloud Platform

WangLinchun,DuanJiangang,PengTianling,andYangFan

(1.China Machinery International Engineering Design & Research Institute Co.,Ltd.,Changsha 410021, China；2.Hebei Electric Motor Co.,Ltd. Shijiazhuang 051430, China)

AbstractAs for technology feature of motor manufacturing industry, information management system for motor life cycle is designed. This system has integrated motor manufacturing and relevant service as a whole, has carried out big data analysis for data during the whole management process, and has obtained regular characteristics of the motor in manufacturing management. This system based on cloud platform is conducive to promote information level of motor in manufacturing and using, improve production efficiency of the motor and promote development of the motor industry.

Key wordsCloud platform；motor life cycle；motor management information system

收稿日期：2015-09-21

作者簡(jiǎn)介：王林春男1965年生；畢業(yè)于西安交通大學(xué)機(jī)械制造專業(yè)，現(xiàn)從事技術(shù)及管理工作.

中圖分類號(hào)：TM32

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-7281(2015)06-0001-003

DOI:10.3969/J.ISSN.1008-7281.2015.06.01