生產現場的多工位監控系統的設計

杜國徽 上海安稷軟件科技有限公司

生產現場的多工位監控系統的設計

杜國徽 上海安稷軟件科技有限公司

生產現場的設備管理是保障高效、持續、安全的生產狀態的基礎，因此進行好生產現場的設備監控和管理對于一個企業來說是非常重要的。傳統的生產現場管理方式采用的是人工巡查等相對落后的監測方式，不僅耗力、耗時，而且常常存在巡查不到位問題，嚴重影響了生產的高效性和安全性。近年來，科學信息技術發展快速，各種針對生產現場的信息化監控系統得以開發，本文中，我們開發了一套針對生產設備現場管理的全面軟硬件智能解決方案的8工位監控系統。該系統能夠實時的對生產現場進行監控，能夠及時的發現異常事件，并對異常事件進行的全程的追蹤。

生產現場 設備 監控系統 功能

生產現場包含多方面的元素，環境復雜，尤其是設備，稍微有些異常就會導致一系列的問題，例如生產錯誤、生產中止等現象，甚至導致嚴重的事故，對工人的健康以及企業的效益和象形帶來嚴重的負面影響。因此，設備是企業生產進行的基礎，生產現場設備的管理和監測是高效、持續、安全生產的重要保證，生產管理人員要想實時的掌控生產現場，必須運用實時全面的設備監測手段，及時監測生產現場設備的運行狀態，保證生產計劃的快速準確的進行。傳統的生產現場管理方式多采用的是人工巡查等比較落后的監測方式，這種監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，會導致生產管理人員不能及時的發現和掌握問題，從而導致生產事故，嚴重影響生產的高效性和安全性。因此開發有效的生產現場監控手段是企業生產運行管理的一個重要方面。

隨著科學信息技術快速的發展，信息化管理的模式也逐漸形成，近年來，不同領域的生產現場的信息化管理手段也日漸得以開發，許多企業都裝備了符合自身需求的信息監控系統，進而實時的獲取設備的運行狀況，提高企業的生產效率。最初的監控系統僅限于為現場操作室提供設備的運行畫面和參數，高層管理者不能隨時隨地的獲取生產現場的設備運行情況，而限制了高層管理者及時把握全局并做出決策的時效性。因此開發能夠對生產現場進行實時、全面監控的監控系統對于企業生產效率和競爭力的提高意義重大。此外，近年來多數企業為了提高設備的占地面積、品質和工作效率，多工位設備大量投入應用。在此背景下，本文我們開發了一種針對生產設備現場管理的全面軟硬件智能解決方案的8工位監控系統，旨在全面實時的監控生產現場的設備運行狀況，進而為企業生產提供更為可靠的依據和保障，提高生產在企業間的透明度，提高生產效率。

1 監控系統開發需求

1.1 準確性

任何系統的必備性能就是系統的準確性。對于生產現場的監控系統來說，準確性更為重要，否則一旦有報警錯誤就會導致巨大的人力和物力損失，甚至會導致嚴重的生產事故。

1.2 響應快速性

監控系統的重要屬性就是監控效果的實時性，因此要保證監控系統具有秒級的響應速度，確保反饋信息的及時性。

1.3 可擴展性

可擴展性指的是開發的監控系統能夠為了順應使用需求的變化的可升級性，因此設計中要為系統的在升級預留接口。

1.4 易用性

為了充分發揮監控系統的作用，設計中要賦予系統良好的易用性，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 監控系統的優點

為了滿足監控系統開發的一般性需求和多工位設備的監控要求，本工作我們開發了8工位監測系統，該系統的主要監測對象是多工位設備的運行狀態，片厚、片數、總片數、總完成等工藝參數，以及物料追蹤等。監控系統的實現對于企業的生產現場管理具有以下優勢：

（1）通過生產現場終端進行異常信息（如設備故障，品質問題，物料問題等）的實時反饋，提高現場問題處理的速度。

（2）通過對現場異常事件的全程追蹤，反饋異常事件的響應時間，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致效率損失的主要因素，從而進行相應的改善。

3 監控系統組成

在上述對生產現場監控需求和數據采集和分析方式的基礎上，我們確定了該監控系統的整個系統主要由監控終端、服務器、設備及監控軟件組成，示意圖如圖1。該監控系統的主要監控對象就是生產現場的設備，大大小小包括各種設備，服務器則主要是針對數據的采集和處理方法，是整個監控系統順利進行的基礎，最后監控實施人員可以通過監控終端和監控軟件查看生產現場信息，包括各設備的運行情況、生產情況以及潛在的異常信息。

圖1 監控系統的體系結構

4 監控系統的軟件功能

根據生產現場的監控需求，本文中設計的8工位監控系統軟件的功能包括登錄、監控、數據分析、設備管理、用戶管理、班次管理和耗材/維護七個模塊。通過這七個模塊企業上層管理人員可以隨時隨地的查看生產現場的狀況，指揮生產和解決存在的問題，提高企業的生產效益。各功能模塊的詳細信息如下：

4.1 登錄模塊

作為一個應用系統的使用軟件，系統的安全性是首要因素，不能任何無關人員都能隨便使用該系統，而且針對不同的使用人員也要有不同的權限，因此登錄模塊設定的重要性就不言而喻了。因此本文通過系統用戶表和用戶登錄信息表的建立確保只有授權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 監控模塊

授權人員進入系統后，可以選擇想要監控的設備，并點擊【確定】便可對該設備進行監控（只有系統初次使用時或者更改監控設備時，才需要選擇設備），所選擇的設備按照序號排序，并展現當前設備名稱、當前狀態、片厚、片數、總片數、總完成、完成百分比、效率以及更新時間。如示意圖3，設備當前的狀態指標能夠清楚的指示設備的運行狀態，對存在問題的設備進行可視化的報警，提醒操作人員及時解決問題，同時由監控界面我們也可以看出各設備的參數、工作進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備的詳細參數，只需要點擊設備名稱即可進入詳細參數界面，如示意圖4。

圖3 設備監控界面示意圖

圖4 設備詳細參數監控界面示意圖

4.3 數據分析模塊

該監控系統自帶數據分析模塊，能夠實時采集設備的運行狀況，同時對采集的工作數據進行分析，如示意圖5，由數據分析模塊能夠清楚的得到各設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備的運行效率。無需人為的計算，數據結果一目了然，既便利有客觀。除了數字化的數據結果，該軟件的分析模塊還能給出設備運行效率的的對比趨勢圖，如示意圖6和7，監控操作者可以由圖得到不同班次的同一設備的運行效率以及同一班次不同設備的運行效率。

圖5 監控系統分析的設備運行效率

圖6 監控系統分析的不同班次的同一設備的運行效率

圖7 監控系統分析的同一班次不同設備的運行效率

4.4 設備管理模塊

如上述模塊中提到的設備都具有對應給定的名稱，這些名稱就是在設備管理模塊進行設置的。如示意圖8，管理者可以根據生產現場的具體情況對對監控的設備進行管理，設置設備名稱和定義IP，從而以供后續的監控和比較。

圖8 監控系統設備管理示意圖

4.5 用戶管理模塊

用戶管理模塊時本系統為不同的人員進行的權限設定，通過該模塊的設定可以對授權人員進行管理，根據用戶的權限不同，對設備的查看功能也會有相應的限制，如企業管理員可以查看該系統的有所有的權限，而對要求生產現場開放性的客戶來說，客戶僅有監控、數據分析功能，不能越權到企業生產工作的管理層。如示意圖9，使用者的權限、名稱和密碼等保存在該表中，這些內容由管理者決定，信息的更改也需要管理者進行。該用戶管理模塊的設計一方面為本企業工作人員提供了便利，同時通過開放性設置也能提高客戶對自身的信賴度。

圖9 監控系統用戶管理設定示意圖

4.6 班次管理模塊

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

圖10 監控系統班次管理示意圖

4.7 耗材/維護模塊

應企業管理者對物料使用情況的監控，我們在該監控系統中設定了耗材/維護模塊，該模塊中生產管理人員可以對刀片使用時間、絲杠注油時間、設備維護時間進行計時，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現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束則可以由監控系統報警提醒工作人員。

5 結語

設備是企業生產進行的基礎，生產現場設備的管理和監測是高效、持續、安全生產的重要保證，生產管理人員要想實時的掌控生產現場，必須運用實時全面的設備監測手段，及時監測生產現場設備的運行狀態，保證生產計劃的快速準確的進行。為了幫助高層管理者隨時隨地的獲取生產現場的設備運行情況，本文開發了一種針對生產設備現場管理的全面軟硬件智能解決方案的8工位監控系統，該監控系統主要監測對象是多工位設備的運行狀態、工藝參數以及物料，軟件功能包括登錄、監控、數據分析、設備管理、用戶管理、班次管理和耗材/維護七個模塊。通過該監控系統生產現場工作人員以及管理者均可實時的獲得生產現場終端異常信息（如設備故障，品質問題，物料問題等），從而提高現場問題處理的速度，此外通過匯總報表分析，管理層可以隨時了解導致效率損失的主要因素，從而作出決策，進行相應的改善。最終保證生產過程的有序、高效、安全進行，提高企業的生產效益、產品質量和企業形象。

[1]衛東,高凱,劉戰科.如何搞好設備現場管理[J].陜西煤炭,2011,30(3):212-122

[2]鄔昌平.加強設備現場管理、保障生產正常進行[J].求新科協科技論文集,1997(1):177-178

[3]劉志忠,王希勝,龍濤,張大勇.基于GSM的油田生產設備的無線監控及數據采集[J].2003,105-109

[4]張祥新.綜合機械化掘進現場監控系統的設計與實現.電子科技大學,碩士學位論文,2015

[5]過琦芳.采用CAN總線的生產現場監控系統的設計與實現[J].現代制造工程,2017(3):135-140

[6]李智,汪惠芬,劉婷婷,費一正.面向制造過程的車間實時監控系統設計[J].機械設計與制造,2013(3):256-259