一種基于無線技術的安燈系統設計

侯曉靜，郭 慶，簡紅彬，朱紅娟（.天津冶金職業技術學院電氣工程系，天津0000；.霍尼韋爾（天津）有限公司，天津0050；.天津電子信息學院電子技術系，天津0050；.河北政法職業學院計算機系，河北石家莊050000）

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一種基于無線技術的安燈系統設計

侯曉靜1，郭 慶2，簡紅彬3，朱紅娟4
（1.天津冶金職業技術學院電氣工程系，天津300400；2.霍尼韋爾（天津）有限公司，天津300450；3.天津電子信息學院電子技術系，天津300350；4.河北政法職業學院計算機系，河北石家莊050000）

摘 要：隨著傳統制造業中加工成本的不斷增長，生產利潤越來越低，為了提高企業的整體利潤率，將無線安燈系統廣泛應用于現代生產企業中，以有效地提升生產效率，優化企業管理流程，使生產過程相關信息更加透明化。無線安燈系統比傳統的有線系統更便于安裝，是精益化管理的有效工具，更便于精益化管理。

關鍵詞：Andon；無線模塊；可視化；看板管理

0　引言

安燈系統是現代企業的信息管理和控制系統，主要用于收集生產線上有關設備、物料、質量及訂單排程等與生產相關的信息［1］，在發現問題后，通過預設程序處理，對分布在車間現場的聲光報警系統進行相應的信息提示，通過郵件或短信方式通知相關的負責人以及時解決問題。

安燈系統由于其特殊性和實用性，在汽車行業中使用得最廣泛，它來源于豐田生產方式，基于其“建立立即暫停制度以解決問題，從一開始就重視品質管理的文化”的生產原則，是豐田用來實現生產管理的一種方法，目前，安燈系統已不僅僅在汽車制造中使用，在很多行業都有安燈的影子，本文就將安燈系統用于企業生產線之中，提高工作效率。

1　無線收發技術

無線通信技術廣泛應用于小型無線網絡、無線遙控及遙測、工業數據采集、安防系統、身份識別、小型無線數據終端等系統中，通常情況下發射模塊可以通過改變工作電壓或調制信號的頻率及幅度來調整發射信號的傳輸距離［2］。

由于現代企業的生產車間面積越來越大，場地非常開闊，并且會有一些貨架和管道等障礙物，有線系統因為布線距離遠，影響5S（現代企業管理模式：整理、整頓、清掃、清潔、素養），特別是在已經架設好的生產線上安裝安燈系統，施工周期會很長，甚至影響到生產［3］。

無線系統工程造價與有線系統相當，并且便于安裝及維護，所以可以優先考慮無線系統，從而提高生產線的效率，使生產信息更加可視化。

2　無線安燈系統設計

2.1無線安燈系統的結構組成

無線安燈系統結構如圖1所示。

無線安燈系統的硬件主要包括：單片機無線發射安燈按鈕盒及報警燈塔、單片機無線安燈接收盒、接收盒主機、數據庫主機、生產信息顯示看板、FTE網絡（容錯以太網）。

無線安燈按鈕發射盒安裝于生產線的各個重要工位，其通過20C51單片機進行控制，每個無線發射安燈盒都可以通過硬件地址來定義生產線及工位。安燈盒主要包括設備工藝、物料計劃、生產計劃、質量等方面的報警按鈕，每種報警對應相應的燈塔報警燈，當有問題發生時，按下相應的問題按鈕，相應顏色的燈塔指示燈點亮。此時安燈盒內置的無線發射模塊通過單片機的控制將相應的生產信息定期地發射出去。

圖1　無線安燈系統結構

無線接收盒在每條生產線或每個車間安裝一臺，具體可根據場地的尺寸及發射接收模塊的傳輸距離來確定接收盒的數量，一般可在直徑100～200 m的范圍內安裝一臺無線接收盒。接收盒同樣采用20C51單片機進行控制，可通過程序設定無線接收盒的接收頻率及接收距離。

接收主機通過串口與無線接收盒進行通信，主機上安裝了現場生產信息數據接收采集管理軟件。接收主機通過程序設定可以通過無線接收盒接收指定的生產線上各個工位的無線發射安燈按鈕盒上的生產信息，并將生產信息進行處理，定期更新到Oracle數據庫系統中并進行網絡共享。接收盒主機的管理軟件是在Windows 7環境下采用VS2010開發的，主要包括程序參數設置、數據接收管理、數據分析管理等模塊。程序參數設置主要包括系統密碼設置，串口參數的設置，Oracle數據庫連接端口參數設置；數據接收管理包括對各個無線發射模塊的數據進行有效性分析、篩除因為干擾而產生的錯誤信息碼。排除掉非本接收機應該接收的數據，并將有效的信息進行分組存儲；數據分析管理主要包括對生產信息進行實時的分析，對有報警的工位信息進行數據分析，識別報警的種類，并將報警信息與本機數據庫中對應工位的最后一次更新的信息進行比較確認，判斷是否與原有的信息一致，如果有變化則通過網絡對服務器中的Oracle數據庫進行更新，同時系統會將最后一次更新的信息保留在系統本機的數據庫中，用于下一次與接收到的信息進行比較確認，如有差異繼續對Oracle數據庫中的信息進行更新，并將變化的信息保存在本機數據庫中。

數據庫主機安裝了Oracle數據庫，用于存儲各個產線接收盒主機更新的生產信息及生成報表，其通過FTE網絡將接收盒主機更新的信息存儲在Oracle數據庫中，并根據報警的時間、生產線、工位、錯誤類型等信息，對數據進行分析、記錄并生成相應的報表，上位機軟件根據檢測到的數據庫更新信息，將相應的錯誤信息轉換后顯示在生產線看板上，并可根據報警等級發送郵件或短信給對應的負責人。

生產信息顯示看板是采用Dreamweaver軟件的編程實現的一些網頁界面，這樣可使顯示的信息更全面，更豐富。再通過計算機與Oracle數據庫鏈接，并將Oracle數據庫中的生產統計表等信息經過處理后按照每條生產線的需求，將各種生產信息通過懸掛在生產線上的電視顯示出來，便于隨時觀察，更有利于精益化管理［4］。

2.2無線安燈系統主要的功能

2.2.1工位設備安燈管理

無線安燈發射盒被安裝在各個產線的重要工位，通過硬件地址設置定義生產線及工位編號，每個發射盒上有不同顏色的按鈕，根據軟件來定義相應的報警類型，并與相應的燈塔指示燈相對應。當某工位上的工藝或設備發生問題時作業員會按下相應的設備按鈕，此時相應設備的報警指示燈亮起閃爍，生產線組長就會看到安燈信號，并協助解決。另外無線接收安燈盒也會收到此工位的報警信息，并將報警信息與系統中的狀態進行比較，如果與上一次不一致，就會對數據庫中的信息進行更新，此時上位機系統檢測到相應的報警信息后，會將相應的工位狀態信息通過生產顯示看板顯示在安燈看板上，通過郵件或短信的方式通知相應的設備管理人員及時進行處理。當設備被修復完成后，安燈按鈕被恢復，報警指示燈熄滅，無線接收盒接收到對應的復位信號，與數據庫的數據比較并更新，上位機將相應的報警信息更新恢復后顯示在生產看板上。

2.2.2質量安燈管理

質量安燈是在生產線的一些關鍵的工位上設置的無線安燈盒，此質量安燈發射盒與工位設備安燈發射盒集成在一起，在無線安燈系統的上位機軟件系統中進行區分。此種設計在硬件設計上與工位設備安燈是一樣的，通過軟件的定義和配置，實現不同安燈發射盒的不同的功能，這種設計將質量安燈管理和工位設備安燈管理相統一，只是后臺通過配置來實現，從成本和效益上來說是更佳的選擇。另外也可以通過一套獨立的安燈發射盒來實現，其在按鈕的功能上會更豐富，例如加入質量類別的選擇等，一般這種設計是在一些線別的終端安裝無線發射質量安燈盒。質量安燈主要是發現前端生產的質量問題，并及時對問題進行反饋，系統會根據接收到的報警類別通知前端人員及QA人員進行協助解決。直到質量問題解決后對應的質量安燈按鈕被復位，對應的質量報警消除。

2.2.3物料安燈管理

無線物料安燈主要是推動物料的拉動式管理，保證現場物料的及時供應。與工位設備安燈和質量安燈最大的不同在于，工位設備安燈和質量安燈一般是按照生產線或工序來劃分的，物料安燈一般是按照物料供應的方式來劃分的，并不是每個工位都設置安燈盒。由于物料供應的模式是按照區域來供應的，因此有可能幾條線的一部分工位都在同一個物料供應區域，同一條線又可能處于不同的物料供應區域，因此無線物料安燈按鈕要參考車間的物料供應模式。無線物料安燈的安燈盒一般與工位設備及質量安燈在硬件上沒有區別，在生產線上的物料安燈盒通常是和工位設備及質量安燈盒集成在一起，主要通過軟件定義及配置進行區分。另外在車間物料暫存區的物料貨架上也會單獨安裝一些專用的物料安燈盒，方便操作工在取物料的時候操作。如果產線出現需要備料或缺料的情況，操作人員會按下相應的物料無線安燈按鈕，對應工位的物料警示燈閃爍，并將物料信息通過無線發射模塊發送給無線安燈接收機，無線接收機經過處理后將對應的物料信息更新給Oracle數據庫，上位機會對相應的信息進行處理并發送相應的物料信息到物料供應人員，物料供應人員會在物料暫存區取料送到相應的產線及工位。如果暫存區出現缺料，供應人員會按下對應的缺料按鈕，相應的缺料信息會通過無線信號發給無線接收機，無線接收主機再將對應的數據更新到Server中的Oracle數據庫，上位機將對應的信息處理后更新對應倉庫的物料看板，物料庫房管理人員會在物料看板上查收到對應的缺料情況，及時對物料進行補充。這樣整個物料的供應可以按照拉動的模式運行，確保物料的及時供應。

2.2.4安燈報表系統

統計報表的主要作用是可以清楚地反映每個產線每天或每個班次發生的安燈事件的數量，通過分析這些數據可以了解影響生產效率的主要因素，并有針對性地進行改善和提高。系統可以根據車間實際的需要生成對應的報表，對物料、品質、設備等信息進行相應的統計，并通過看板顯示出來。

2.2.5看板管理

看板是制造行業生產管理使用最多最有效的一種模式，看板的作用是將生產信息及時有效地顯示給相應的人員，使生產過程相關信息更加透明化，一旦發生問題，立即暫停或減緩速度，就地改善，以提升生產力的理念。

3　結論

無線安燈系統的應用可以有效推動精益化生產，提升生產管理水平［5-6］。建立快速、透明的拉動式生產管理模式，使生產效率得到有效的提高。

參考文獻

［1］辛玉軍.安燈系統的作用與建立方式［J］.企業管理，2010，31（6）：67-68.

［2］楊豐瑞，董志明.第五代移動通信系統的研究分析［J］.電子技術應用，2015，41（2）：23-25.

［3］姜樂水.淺談無線局域網（WLAN）技術［J］.信息技術與信息化，2012，37（10）：17-19

［4］李洪彪，廖玲俐.基于W i-Fi數據傳輸的安燈系統設計及應用［J］.自動化與儀器儀表，2015，35（4）：3-5.

［5］陳自衛，賀強，喻永成.基于單片機和LabVIEW的通信系統電能管理控制［J］.微型機與應用，2015，34（5）：64-67.

［6］郭濤，常建宏，馬杰昱.安燈系統在卷包機臺的應用［J］.中國設備工程，2014，19（11）：60-63.

侯曉靜（1980 -），通信作者，女，碩士研究生，講師，主要研究方向：應用電子技術。E-mail：houxj411@126.com。

郭慶（1980 -），男，本科，工程師，主要研究方向：無線網絡。

簡紅彬（1978 -），男，碩士研究生，工程師，主要研究方向：汽車電子技術。

引用格式：侯曉靜，郭慶，簡紅彬，等.一種基于無線技術的安燈系統設計［J］.微型機與應用，2016，35（10）：4-6.

Design of Andon system based on wireless technology

Hou Xiaojing1，Guo Qing2，Jian Hongbin3，Zhu Hongjuan4
（1.Department of Electrical Engineering，Tianjin Metallurgical Vocation-Technology Institute，Tianjin 300400，China；2.Honeywell（Tianjin）Co.，Ltd.，Tianjin 300450，China；3.Department of Electronic Technology，Tianjin Electronic Information Technology Institute，Tianjin 300350，China；4.Department of Computer，Hebei Politics and Law Vocation institute，Shijiazhuang 050000，China）

Abstrac t：W ith the continuous growth of the traditionalmanufacturing and processing cost，profit of production becomesmore and more low.In order to improve the enterprise′s overall profit rate，wireless Andon is used in modern manufacturing enterprises in awide range of applications. W ireless Andon can effectively improve production efficiency，optimize business processes，and make the production process information more transparent.W ireless Andon is more convenient to be installed than traditional wired system，it is an effective tool of lean management，and it is more convenient to lean management.

Key words：Andon；wirelessmodule；visualization；kanban management

作者簡介：

收稿日期：（2016-02-26）

中圖分類號：TN98

文獻標識碼：A

DOI：10.19358 /j.issn.1674-7720.2016.09.002