基于Web Services的鉆鑼機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施與應(yīng)用

何立發(fā)，朱貴娥，龍文卿，查紅平，王仁浪（紅板（江西）有限公司，江西吉安，343000）

基于Web Services的鉆鑼機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施與應(yīng)用

何立發(fā)，朱貴娥，龍文卿，查紅平，王仁浪
（紅板（江西）有限公司，江西吉安，343000）

為加強(qiáng)對(duì)公司數(shù)量較多的鉆機(jī)和鑼機(jī)的集中監(jiān)控管理，實(shí)施了利用JSP技術(shù)的基于Web services的鉆鑼機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，采集了設(shè)備的工作狀態(tài)和生產(chǎn)信息，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控，并通過(guò)對(duì)加工過(guò)程參數(shù)和信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提升了生產(chǎn)管理水平和設(shè)備稼動(dòng)率。該系統(tǒng)可以同ERP和MES系統(tǒng)等系統(tǒng)互通集成，為企業(yè)打造透明高效的智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

Web services；JSP；遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控；設(shè)備稼動(dòng)率

0 前言

印刷電路板（PCB，Printed Circuit Board）主要用于支撐和連接電子元器件，被廣泛用于電子設(shè)備和裝備。電路板企業(yè)數(shù)量最多的設(shè)備是鉆機(jī)和鑼機(jī)等數(shù)控加工設(shè)備，這些設(shè)備往往有多個(gè)廠家多種型號(hào)，分布在不同區(qū)域，各自獨(dú)立加工不同型號(hào)的電路板，單靠目前的人工管理模式，很難充分利用設(shè)備產(chǎn)能。設(shè)備監(jiān)控正是在這種困境下產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。

雖然數(shù)控設(shè)備監(jiān)控方案有很多種，但基于Web services的監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，具有很強(qiáng)的互操作性、開(kāi)放性和擴(kuò)展性，很好的解決了系統(tǒng)的集成、整合與擴(kuò)展升級(jí)等問(wèn)題。[1]

1 監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)

圖1 鉆鑼機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)

鉆鑼機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)服務(wù)器和鉆機(jī)、鑼機(jī)部署在同一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)中以相互通訊。系統(tǒng)服務(wù)器兼具采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和Web Services服務(wù)器三大功能。

服務(wù)器通過(guò)鉆機(jī)和鑼機(jī)的控制系統(tǒng)內(nèi)置的通訊協(xié)議采集各類鉆鑼機(jī)的工作信號(hào)，并將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在服務(wù)器內(nèi)含的數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)處理后分別存儲(chǔ)到各自的歷史數(shù)據(jù)表中。Web Services服務(wù)器直接部署到Internet中，得到授權(quán)的管理人員可以隨時(shí)隨地透過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)界面進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的監(jiān)控或分析作業(yè)。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施

本系統(tǒng)以JSP（Java Server Page）技術(shù)開(kāi)發(fā)，JSPs擁有動(dòng)態(tài)腳本能力，配合HTML語(yǔ)言（超文本標(biāo)記語(yǔ)言），將網(wǎng)頁(yè)的設(shè)計(jì)及信息由靜態(tài)信息形式轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)，進(jìn)一步提升了HTML的應(yīng)用范圍。[2]

本系統(tǒng)為Apache Tomcat，是一種開(kāi)放源網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，提供Java Server Page和Java servlet Technology的應(yīng)用服務(wù)，并搭配最流行的開(kāi)放源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)MySQL進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理。

2.1 數(shù)據(jù)采集的實(shí)施

電路板企業(yè)使用最多的數(shù)控機(jī)床是鉆機(jī)和鑼機(jī)，都留有RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，在得到設(shè)備供應(yīng)商配合后，數(shù)據(jù)采集變得可行。

利用雙絞線和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將鉆鑼機(jī)和服務(wù)器聯(lián)入工業(yè)以太網(wǎng)，服務(wù)器向鉆鑼機(jī)發(fā)送設(shè)備信息請(qǐng)求后，鉆鑼機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)開(kāi)放通信協(xié)議框架下的相應(yīng)函數(shù)返回工作信號(hào)（開(kāi)關(guān)狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警信息等）給服務(wù)器，并存儲(chǔ)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。[3]

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及界面

本系統(tǒng)主要提供兩大功能，分別是實(shí)時(shí)監(jiān)控和生產(chǎn)分析。

實(shí)時(shí)監(jiān)控主要用于設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控，諸如生產(chǎn)、停機(jī)、警報(bào)和離線。有三種顯示模式，分別為圖示、表格和輪播。實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)如圖2所示，可以選擇需顯示的機(jī)臺(tái)編號(hào)，用不同的顏色表示設(shè)備的不同狀態(tài)，綠色表示正常生產(chǎn)，紅色表示故障警報(bào)，黃色表示停機(jī)，灰色表示離線無(wú)法采集狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)還可以顯示值機(jī)員或小組編號(hào)、當(dāng)前產(chǎn)品的料號(hào)及加工進(jìn)度。

生產(chǎn)分析從多個(gè)角度對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行分析，諸如稼動(dòng)率分析、信息分析、刀具分析和生產(chǎn)分析等，且分析的結(jié)果可以自定義輸出為XLS格式以滿足進(jìn)一步的分析需求。鉆鑼機(jī)稼動(dòng)率分析影響因素，利用IE技術(shù)進(jìn)行研究分析，通過(guò)對(duì)設(shè)備本身的定位系統(tǒng)和吸塵管網(wǎng)進(jìn)行改造，增加車間壓縮空氣儲(chǔ)罐保證壓縮氣壓穩(wěn)定、增加中央冷卻水系統(tǒng)保證冷卻效果等手段，顯著降低了故障停機(jī)的發(fā)生次數(shù)和時(shí)間。

對(duì)斷刀數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，一方面快速識(shí)別出了斷刀較多性能不佳的個(gè)別主軸，進(jìn)行了維修甚至更換，另一方面識(shí)別出某些類型的產(chǎn)品使用小尺寸的刀具容易發(fā)生斷刀的情況，進(jìn)行了修改進(jìn)刀速度和控制刀具翻磨次數(shù)的調(diào)整，一段時(shí)間后斷刀次數(shù)明顯減少。

3.3 配合條碼追溯測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程防呆

結(jié)合公司正在研發(fā)測(cè)試的條碼追溯系統(tǒng)，在將電路板放進(jìn)鉆模塊可顯示在選定的時(shí)間區(qū)段或班次內(nèi)選定的設(shè)備的稼動(dòng)率，提供表格、曲線圖和圖形共3種顯示模式。信息分析模塊可以統(tǒng)計(jì)顯示指定時(shí)間內(nèi)各機(jī)臺(tái)的警報(bào)信息，供生產(chǎn)管理分析。

刀具分析模塊包含斷刀分析、刀具統(tǒng)計(jì)分析、程序刀具分析和刀具用量分析4大功能，其中斷刀分析系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)顯示選定機(jī)臺(tái)的每個(gè)主軸的斷刀次數(shù)和刀具直徑。生產(chǎn)分析模塊統(tǒng)計(jì)顯示每一臺(tái)設(shè)備選定時(shí)間段內(nèi)的生產(chǎn)情況，含加工產(chǎn)品型號(hào)、起始時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間、鉆孔總孔數(shù)/鑼刀總行程等信息。

3 系統(tǒng)應(yīng)用效果分析

3.1 使生產(chǎn)狀況實(shí)時(shí)化透明化，生產(chǎn)管理更便捷

打破了以往鉆鑼機(jī)的信息孤島，將設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行集中動(dòng)態(tài)顯示，在設(shè)備即將完成加工時(shí)提前警示值機(jī)員，值機(jī)員可以提前準(zhǔn)備好下趟要加工的板和換板需要的物料，避免出現(xiàn)不必要的停機(jī)等板的時(shí)間浪費(fèi)。當(dāng)某臺(tái)機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)，不僅現(xiàn)場(chǎng)值機(jī)員可以從機(jī)器信號(hào)燈知道出現(xiàn)故障，班組管理人員通過(guò)車間大屏看板或電腦屏幕也能立刻知道，減少值機(jī)員離崗帶來(lái)的長(zhǎng)時(shí)間故障停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)利用稼動(dòng)率數(shù)據(jù)實(shí)施值機(jī)員的績(jī)效考核，有效調(diào)動(dòng)了值機(jī)員的主觀能動(dòng)性，提高了產(chǎn)能。

3.2 統(tǒng)計(jì)設(shè)備異常原因及次數(shù)，定位生產(chǎn)瓶頸，提高設(shè)備稼動(dòng)率

對(duì)報(bào)警信息的收集和統(tǒng)計(jì)分析，梳理出引起停機(jī)的前幾大鑼機(jī)之前，先利用掃描槍掃描設(shè)備編號(hào)條碼，然后掃描電路板上含身份ID的條碼，記錄在條碼系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，在值機(jī)員調(diào)用加工程序后，條碼系統(tǒng)通過(guò)鉆鑼機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)得到加工程序名，與電路板條碼進(jìn)行比對(duì)，如果加工程序與電路板條碼中的身份料號(hào)不匹配，則立刻警示，避免了用錯(cuò)生產(chǎn)資料造成的報(bào)廢。

4 結(jié)論

利用JSP技術(shù)開(kāi)發(fā)的基于Web services的鉆鑼機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并通過(guò)對(duì)鉆鑼機(jī)加工過(guò)程參數(shù)和信息的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確采集及后續(xù)的統(tǒng)計(jì)分析，為生產(chǎn)計(jì)劃和設(shè)備維護(hù)管理提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。本鉆鑼機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以很方便的同ERP和MES系統(tǒng)等系統(tǒng)互通集成，為企業(yè)打造透明高效的智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖2 鉆鑼機(jī)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)界面

[1]汪健，黃大榮等.基于Web services的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2013（12）.

[2]劉春菊，朱欣焰.基于JSP/JavaBean的Web GIS實(shí)現(xiàn)技術(shù)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)-信息科學(xué)版，2003（10）.

[3]李星,張加波等.數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程監(jiān)控及加工過(guò)程參數(shù)實(shí)時(shí)采集與應(yīng)用效果分析[J].新技術(shù)新工藝，2015（5）.

Implementation and application of the monitoring system of the drilling machine and Gong machine based on Web Services

He Lifa, Zhu Guier，Long Wenqing，Zha Hongping，Wang Renlang
（Red board (Jiangxi) co. LTD, Jian Jiangxi, 343000）

In order to strengthen the centralized monitoring and management of the plenty of drilling and gong machines, a drilling and gong machine monitoring system based on Web services is implemented by using the JSP technology. The working state of the equipment and production information are collected, and remote equipment monitoring is realized. The production management level and the operation Ratio of equipment are improved through the statistical analysis of the processing parameters and information. The system can be integrated with the ERP system and MES system, and can build a solid foundation for enterprises to build a transparent and efficient intelligent production management system.

Web services;JSP;remote equipment monitoring;operation ratio