杜國徽 上海安稷軟件科技有限公司

生產(chǎn)現(xiàn)場的多工位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

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生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備管理是保障高效、持續(xù)、安全的生產(chǎn)狀態(tài)的基礎(chǔ)，因此進(jìn)行好生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備監(jiān)控和管理對于一個企業(yè)來說是非常重要的。傳統(tǒng)的生產(chǎn)現(xiàn)場管理方式采用的是人工巡查等相對落后的監(jiān)測方式，不僅耗力、耗時，而且常常存在巡查不到位問題，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的高效性和安全性。近年來，科學(xué)信息技術(shù)發(fā)展快速，各種針對生產(chǎn)現(xiàn)場的信息化監(jiān)控系統(tǒng)得以開發(fā)，本文中，我們開發(fā)了一套針對生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場管理的全面軟硬件智能解決方案的8工位監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r的對生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控，能夠及時的發(fā)現(xiàn)異常事件，并對異常事件進(jìn)行的全程的追蹤。

生產(chǎn)現(xiàn)場 設(shè)備 監(jiān)控系統(tǒng) 功能

生產(chǎn)現(xiàn)場包含多方面的元素，環(huán)境復(fù)雜，尤其是設(shè)備，稍微有些異常就會導(dǎo)致一系列的問題，例如生產(chǎn)錯誤、生產(chǎn)中止等現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的事故，對工人的健康以及企業(yè)的效益和象形帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行的基礎(chǔ)，生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的管理和監(jiān)測是高效、持續(xù)、安全生產(chǎn)的重要保證，生產(chǎn)管理人員要想實時的掌控生產(chǎn)現(xiàn)場，必須運用實時全面的設(shè)備監(jiān)測手段，及時監(jiān)測生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)，保證生產(chǎn)計劃的快速準(zhǔn)確的進(jìn)行。傳統(tǒng)的生產(chǎn)現(xiàn)場管理方式多采用的是人工巡查等比較落后的監(jiān)測方式，這種監(jiān)測方式不僅需要大量的人力、財力和時間，而且巡查人員檢查不及時、或者有漏查、漏檢等情況時，會導(dǎo)致生產(chǎn)管理人員不能及時的發(fā)現(xiàn)和掌握問題，從而導(dǎo)致生產(chǎn)事故，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的高效性和安全性。因此開發(fā)有效的生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控手段是企業(yè)生產(chǎn)運行管理的一個重要方面。

隨著科學(xué)信息技術(shù)快速的發(fā)展，信息化管理的模式也逐漸形成，近年來，不同領(lǐng)域的生產(chǎn)現(xiàn)場的信息化管理手段也日漸得以開發(fā)，許多企業(yè)都裝備了符合自身需求的信息監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)而實時的獲取設(shè)備的運行狀況，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。最初的監(jiān)控系統(tǒng)僅限于為現(xiàn)場操作室提供設(shè)備的運行畫面和參數(shù)，高層管理者不能隨時隨地的獲取生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備運行情況，而限制了高層管理者及時把握全局并做出決策的時效性。因此開發(fā)能夠?qū)ιa(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行實時、全面監(jiān)控的監(jiān)控系統(tǒng)對于企業(yè)生產(chǎn)效率和競爭力的提高意義重大。此外，近年來多數(shù)企業(yè)為了提高設(shè)備的占地面積、品質(zhì)和工作效率，多工位設(shè)備大量投入應(yīng)用。在此背景下，本文我們開發(fā)了一種針對生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場管理的全面軟硬件智能解決方案的8工位監(jiān)控系統(tǒng)，旨在全面實時的監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備運行狀況，進(jìn)而為企業(yè)生產(chǎn)提供更為可靠的依據(jù)和保障，提高生產(chǎn)在企業(yè)間的透明度，提高生產(chǎn)效率。

1 監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)需求

1.1 準(zhǔn)確性

任何系統(tǒng)的必備性能就是系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。對于生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控系統(tǒng)來說，準(zhǔn)確性更為重要，否則一旦有報警錯誤就會導(dǎo)致巨大的人力和物力損失，甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。

1.2 響應(yīng)快速性

監(jiān)控系統(tǒng)的重要屬性就是監(jiān)控效果的實時性，因此要保證監(jiān)控系統(tǒng)具有秒級的響應(yīng)速度，確保反饋信息的及時性。

1.3 可擴(kuò)展性

可擴(kuò)展性指的是開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)能夠為了順應(yīng)使用需求的變化的可升級性，因此設(shè)計中要為系統(tǒng)的在升級預(yù)留接口。

1.4 易用性

為了充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的作用，設(shè)計中要賦予系統(tǒng)良好的易用性，保證一般的工作人員都能快速的熟悉和了解使用操作，而且備有在線使用幫助。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點

為了滿足監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)的一般性需求和多工位設(shè)備的監(jiān)控要求，本工作我們開發(fā)了8工位監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要監(jiān)測對象是多工位設(shè)備的運行狀態(tài)，片厚、片數(shù)、總片數(shù)、總完成等工藝參數(shù)，以及物料追蹤等。監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)對于企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場管理具有以下優(yōu)勢：

（1）通過生產(chǎn)現(xiàn)場終端進(jìn)行異常信息（如設(shè)備故障，品質(zhì)問題，物料問題等）的實時反饋，提高現(xiàn)場問題處理的速度。

（2）通過對現(xiàn)場異常事件的全程追蹤，反饋異常事件的響應(yīng)時間，異常處理時間，異常解除時間等。

（3）通過匯總報表分析，管理層可以隨時隨地了解導(dǎo)致效率損失的主要因素，從而進(jìn)行相應(yīng)的改善。

3 監(jiān)控系統(tǒng)組成

在上述對生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控需求和數(shù)據(jù)采集和分析方式的基礎(chǔ)上，我們確定了該監(jiān)控系統(tǒng)的整個系統(tǒng)主要由監(jiān)控終端、服務(wù)器、設(shè)備及監(jiān)控軟件組成，示意圖如圖1。該監(jiān)控系統(tǒng)的主要監(jiān)控對象就是生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備，大大小小包括各種設(shè)備，服務(wù)器則主要是針對數(shù)據(jù)的采集和處理方法，是整個監(jiān)控系統(tǒng)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，最后監(jiān)控實施人員可以通過監(jiān)控終端和監(jiān)控軟件查看生產(chǎn)現(xiàn)場信息，包括各設(shè)備的運行情況、生產(chǎn)情況以及潛在的異常信息。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

4 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件功能

根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控需求，本文中設(shè)計的8工位監(jiān)控系統(tǒng)軟件的功能包括登錄、監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、設(shè)備管理、用戶管理、班次管理和耗材/維護(hù)七個模塊。通過這七個模塊企業(yè)上層管理人員可以隨時隨地的查看生產(chǎn)現(xiàn)場的狀況，指揮生產(chǎn)和解決存在的問題，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。各功能模塊的詳細(xì)信息如下：

4.1 登錄模塊

作為一個應(yīng)用系統(tǒng)的使用軟件，系統(tǒng)的安全性是首要因素，不能任何無關(guān)人員都能隨便使用該系統(tǒng)，而且針對不同的使用人員也要有不同的權(quán)限，因此登錄模塊設(shè)定的重要性就不言而喻了。因此本文通過系統(tǒng)用戶表和用戶登錄信息表的建立確保只有授權(quán)的人才能操作該軟件。登錄界面示意圖如圖2，登錄前要輸入正確的用戶名和密碼。

圖2 登錄界面示意圖

4.2 監(jiān)控模塊

授權(quán)人員進(jìn)入系統(tǒng)后，可以選擇想要監(jiān)控的設(shè)備，并點擊【確定】便可對該設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控（只有系統(tǒng)初次使用時或者更改監(jiān)控設(shè)備時，才需要選擇設(shè)備），所選擇的設(shè)備按照序號排序，并展現(xiàn)當(dāng)前設(shè)備名稱、當(dāng)前狀態(tài)、片厚、片數(shù)、總片數(shù)、總完成、完成百分比、效率以及更新時間。如示意圖3，設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)指標(biāo)能夠清楚的指示設(shè)備的運行狀態(tài)，對存在問題的設(shè)備進(jìn)行可視化的報警，提醒操作人員及時解決問題，同時由監(jiān)控界面我們也可以看出各設(shè)備的參數(shù)、工作進(jìn)度和工作效率等基本運行狀況。此外，如果操作者想要需要查看設(shè)備的詳細(xì)參數(shù)，只需要點擊設(shè)備名稱即可進(jìn)入詳細(xì)參數(shù)界面，如示意圖4。

圖3 設(shè)備監(jiān)控界面示意圖

圖4 設(shè)備詳細(xì)參數(shù)監(jiān)控界面示意圖

4.3 數(shù)據(jù)分析模塊

該監(jiān)控系統(tǒng)自帶數(shù)據(jù)分析模塊，能夠?qū)崟r采集設(shè)備的運行狀況，同時對采集的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如示意圖5，由數(shù)據(jù)分析模塊能夠清楚的得到各設(shè)備的在某一時間段某一班次的實際的加工時間和輔助時間，同時也能通過與計劃工作時間相比直接得出各設(shè)備的運行效率。無需人為的計算，數(shù)據(jù)結(jié)果一目了然，既便利有客觀。除了數(shù)字化的數(shù)據(jù)結(jié)果，該軟件的分析模塊還能給出設(shè)備運行效率的的對比趨勢圖，如示意圖6和7，監(jiān)控操作者可以由圖得到不同班次的同一設(shè)備的運行效率以及同一班次不同設(shè)備的運行效率。

圖5 監(jiān)控系統(tǒng)分析的設(shè)備運行效率

圖6 監(jiān)控系統(tǒng)分析的不同班次的同一設(shè)備的運行效率

圖7 監(jiān)控系統(tǒng)分析的同一班次不同設(shè)備的運行效率

4.4 設(shè)備管理模塊

如上述模塊中提到的設(shè)備都具有對應(yīng)給定的名稱，這些名稱就是在設(shè)備管理模塊進(jìn)行設(shè)置的。如示意圖8，管理者可以根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的具體情況對對監(jiān)控的設(shè)備進(jìn)行管理，設(shè)置設(shè)備名稱和定義IP，從而以供后續(xù)的監(jiān)控和比較。

圖8 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備管理示意圖

4.5 用戶管理模塊

用戶管理模塊時本系統(tǒng)為不同的人員進(jìn)行的權(quán)限設(shè)定，通過該模塊的設(shè)定可以對授權(quán)人員進(jìn)行管理，根據(jù)用戶的權(quán)限不同，對設(shè)備的查看功能也會有相應(yīng)的限制，如企業(yè)管理員可以查看該系統(tǒng)的有所有的權(quán)限，而對要求生產(chǎn)現(xiàn)場開放性的客戶來說，客戶僅有監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析功能，不能越權(quán)到企業(yè)生產(chǎn)工作的管理層。如示意圖9，使用者的權(quán)限、名稱和密碼等保存在該表中，這些內(nèi)容由管理者決定，信息的更改也需要管理者進(jìn)行。該用戶管理模塊的設(shè)計一方面為本企業(yè)工作人員提供了便利，同時通過開放性設(shè)置也能提高客戶對自身的信賴度。

圖9 監(jiān)控系統(tǒng)用戶管理設(shè)定示意圖

4.6 班次管理模塊

生產(chǎn)班次是生產(chǎn)工作的主體，對班次的工作情況進(jìn)行管理和掌控是管理者必備的。班次管理模塊的設(shè)定可以幫助管理者對班次的工作時間，計劃時間進(jìn)行定義，如示意圖10，該模塊的設(shè)計有助于企業(yè)生產(chǎn)效率的分析，幫助管理者決策的實施。

圖10 監(jiān)控系統(tǒng)班次管理示意圖

4.7 耗材/維護(hù)模塊

應(yīng)企業(yè)管理者對物料使用情況的監(jiān)控，我們在該監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)定了耗材/維護(hù)模塊，該模塊中生產(chǎn)管理人員可以對刀片使用時間、絲杠注油時間、設(shè)備維護(hù)時間進(jìn)行計時，主軸/退刀絲桿加油時間、退刀絲桿的軸承檢查時間采用倒計時。如示意圖11，通過耗材的使用時間生產(chǎn)現(xiàn)場工作人員可以確定耗材的使用率，同時某些耗材的倒計時結(jié)束則可以由監(jiān)控系統(tǒng)報警提醒工作人員。

5 結(jié)語

設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行的基礎(chǔ)，生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的管理和監(jiān)測是高效、持續(xù)、安全生產(chǎn)的重要保證，生產(chǎn)管理人員要想實時的掌控生產(chǎn)現(xiàn)場，必須運用實時全面的設(shè)備監(jiān)測手段，及時監(jiān)測生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)，保證生產(chǎn)計劃的快速準(zhǔn)確的進(jìn)行。為了幫助高層管理者隨時隨地的獲取生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備運行情況，本文開發(fā)了一種針對生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場管理的全面軟硬件智能解決方案的8工位監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)測對象是多工位設(shè)備的運行狀態(tài)、工藝參數(shù)以及物料，軟件功能包括登錄、監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、設(shè)備管理、用戶管理、班次管理和耗材/維護(hù)七個模塊。通過該監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)現(xiàn)場工作人員以及管理者均可實時的獲得生產(chǎn)現(xiàn)場終端異常信息（如設(shè)備故障，品質(zhì)問題，物料問題等），從而提高現(xiàn)場問題處理的速度，此外通過匯總報表分析，管理層可以隨時了解導(dǎo)致效率損失的主要因素，從而作出決策，進(jìn)行相應(yīng)的改善。最終保證生產(chǎn)過程的有序、高效、安全進(jìn)行，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)形象。

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