生产现场的多工位监控系统的设计

杜国徽 上海安稷软件科技有限公司

生产现场的多工位监控系统的设计

杜国徽 上海安稷软件科技有限公司

生产现场的设备管理是保障高效、持续、安全的生产状态的基础，因此进行好生产现场的设备监控和管理对于一个企业来说是非常重要的。传统的生产现场管理方式采用的是人工巡查等相对落后的监测方式，不仅耗力、耗时，而且常常存在巡查不到位问题，严重影响了生产的高效性和安全性。近年来，科学信息技术发展快速，各种针对生产现场的信息化监控系统得以开发，本文中，我们开发了一套针对生产设备现场管理的全面软硬件智能解决方案的8工位监控系统。该系统能够实时的对生产现场进行监控，能够及时的发现异常事件，并对异常事件进行的全程的追踪。

生产现场 设备 监控系统 功能

生产现场包含多方面的元素，环境复杂，尤其是设备，稍微有些异常就会导致一系列的问题，例如生产错误、生产中止等现象，甚至导致严重的事故，对工人的健康以及企业的效益和象形带来严重的负面影响。因此，设备是企业生产进行的基础，生产现场设备的管理和监测是高效、持续、安全生产的重要保证，生产管理人员要想实时的掌控生产现场，必须运用实时全面的设备监测手段，及时监测生产现场设备的运行状态，保证生产计划的快速准确的进行。传统的生产现场管理方式多采用的是人工巡查等比较落后的监测方式，这种监测方式不仅需要大量的人力、财力和时间，而且巡查人员检查不及时、或者有漏查、漏检等情况时，会导致生产管理人员不能及时的发现和掌握问题，从而导致生产事故，严重影响生产的高效性和安全性。因此开发有效的生产现场监控手段是企业生产运行管理的一个重要方面。

随着科学信息技术快速的发展，信息化管理的模式也逐渐形成，近年来，不同领域的生产现场的信息化管理手段也日渐得以开发，许多企业都装备了符合自身需求的信息监控系统，进而实时的获取设备的运行状况，提高企业的生产效率。最初的监控系统仅限于为现场操作室提供设备的运行画面和参数，高层管理者不能随时随地的获取生产现场的设备运行情况，而限制了高层管理者及时把握全局并做出决策的时效性。因此开发能够对生产现场进行实时、全面监控的监控系统对于企业生产效率和竞争力的提高意义重大。此外，近年来多数企业为了提高设备的占地面积、品质和工作效率，多工位设备大量投入应用。在此背景下，本文我们开发了一种针对生产设备现场管理的全面软硬件智能解决方案的8工位监控系统，旨在全面实时的监控生产现场的设备运行状况，进而为企业生产提供更为可靠的依据和保障，提高生产在企业间的透明度，提高生产效率。

1 监控系统开发需求

1.1 准确性

任何系统的必备性能就是系统的准确性。对于生产现场的监控系统来说，准确性更为重要，否则一旦有报警错误就会导致巨大的人力和物力损失，甚至会导致严重的生产事故。

1.2 响应快速性

监控系统的重要属性就是监控效果的实时性，因此要保证监控系统具有秒级的响应速度，确保反馈信息的及时性。

1.3 可扩展性

可扩展性指的是开发的监控系统能够为了顺应使用需求的变化的可升级性，因此设计中要为系统的在升级预留接口。

1.4 易用性

为了充分发挥监控系统的作用，设计中要赋予系统良好的易用性，保证一般的工作人员都能快速的熟悉和了解使用操作，而且备有在线使用帮助。

2 监控系统的优点

为了满足监控系统开发的一般性需求和多工位设备的监控要求，本工作我们开发了8工位监测系统，该系统的主要监测对象是多工位设备的运行状态，片厚、片数、总片数、总完成等工艺参数，以及物料追踪等。监控系统的实现对于企业的生产现场管理具有以下优势：

（1）通过生产现场终端进行异常信息（如设备故障，品质问题，物料问题等）的实时反馈，提高现场问题处理的速度。

（2）通过对现场异常事件的全程追踪，反馈异常事件的响应时间，异常处理时间，异常解除时间等。

（3）通过汇总报表分析，管理层可以随时随地了解导致效率损失的主要因素，从而进行相应的改善。

3 监控系统组成

在上述对生产现场监控需求和数据采集和分析方式的基础上，我们确定了该监控系统的整个系统主要由监控终端、服务器、设备及监控软件组成，示意图如图1。该监控系统的主要监控对象就是生产现场的设备，大大小小包括各种设备，服务器则主要是针对数据的采集和处理方法，是整个监控系统顺利进行的基础，最后监控实施人员可以通过监控终端和监控软件查看生产现场信息，包括各设备的运行情况、生产情况以及潜在的异常信息。

图1 监控系统的体系结构

4 监控系统的软件功能

根据生产现场的监控需求，本文中设计的8工位监控系统软件的功能包括登录、监控、数据分析、设备管理、用户管理、班次管理和耗材/维护七个模块。通过这七个模块企业上层管理人员可以随时随地的查看生产现场的状况，指挥生产和解决存在的问题，提高企业的生产效益。各功能模块的详细信息如下：

4.1 登录模块

作为一个应用系统的使用软件，系统的安全性是首要因素，不能任何无关人员都能随便使用该系统，而且针对不同的使用人员也要有不同的权限，因此登录模块设定的重要性就不言而喻了。因此本文通过系统用户表和用户登录信息表的建立确保只有授权的人才能操作该软件。登录界面示意图如图2，登录前要输入正确的用户名和密码。

图2 登录界面示意图

4.2 监控模块

授权人员进入系统后，可以选择想要监控的设备，并点击【确定】便可对该设备进行监控（只有系统初次使用时或者更改监控设备时，才需要选择设备），所选择的设备按照序号排序，并展现当前设备名称、当前状态、片厚、片数、总片数、总完成、完成百分比、效率以及更新时间。如示意图3，设备当前的状态指标能够清楚的指示设备的运行状态，对存在问题的设备进行可视化的报警，提醒操作人员及时解决问题，同时由监控界面我们也可以看出各设备的参数、工作进度和工作效率等基本运行状况。此外，如果操作者想要需要查看设备的详细参数，只需要点击设备名称即可进入详细参数界面，如示意图4。

图3 设备监控界面示意图

图4 设备详细参数监控界面示意图

4.3 数据分析模块

该监控系统自带数据分析模块，能够实时采集设备的运行状况，同时对采集的工作数据进行分析，如示意图5，由数据分析模块能够清楚的得到各设备的在某一时间段某一班次的实际的加工时间和辅助时间，同时也能通过与计划工作时间相比直接得出各设备的运行效率。无需人为的计算，数据结果一目了然，既便利有客观。除了数字化的数据结果，该软件的分析模块还能给出设备运行效率的的对比趋势图，如示意图6和7，监控操作者可以由图得到不同班次的同一设备的运行效率以及同一班次不同设备的运行效率。

图5 监控系统分析的设备运行效率

图6 监控系统分析的不同班次的同一设备的运行效率

图7 监控系统分析的同一班次不同设备的运行效率

4.4 设备管理模块

如上述模块中提到的设备都具有对应给定的名称，这些名称就是在设备管理模块进行设置的。如示意图8，管理者可以根据生产现场的具体情况对对监控的设备进行管理，设置设备名称和定义IP，从而以供后续的监控和比较。

图8 监控系统设备管理示意图

4.5 用户管理模块

用户管理模块时本系统为不同的人员进行的权限设定，通过该模块的设定可以对授权人员进行管理，根据用户的权限不同，对设备的查看功能也会有相应的限制，如企业管理员可以查看该系统的有所有的权限，而对要求生产现场开放性的客户来说，客户仅有监控、数据分析功能，不能越权到企业生产工作的管理层。如示意图9，使用者的权限、名称和密码等保存在该表中，这些内容由管理者决定，信息的更改也需要管理者进行。该用户管理模块的设计一方面为本企业工作人员提供了便利，同时通过开放性设置也能提高客户对自身的信赖度。

图9 监控系统用户管理设定示意图

4.6 班次管理模块

生产班次是生产工作的主体，对班次的工作情况进行管理和掌控是管理者必备的。班次管理模块的设定可以帮助管理者对班次的工作时间，计划时间进行定义，如示意图10，该模块的设计有助于企业生产效率的分析，帮助管理者决策的实施。

图10 监控系统班次管理示意图

4.7 耗材/维护模块

应企业管理者对物料使用情况的监控，我们在该监控系统中设定了耗材/维护模块，该模块中生产管理人员可以对刀片使用时间、丝杠注油时间、设备维护时间进行计时，主轴/退刀丝杆加油时间、退刀丝杆的轴承检查时间采用倒计时。如示意图11，通过耗材的使用时间生产现场工作人员可以确定耗材的使用率，同时某些耗材的倒计时结束则可以由监控系统报警提醒工作人员。

5 结语

设备是企业生产进行的基础，生产现场设备的管理和监测是高效、持续、安全生产的重要保证，生产管理人员要想实时的掌控生产现场，必须运用实时全面的设备监测手段，及时监测生产现场设备的运行状态，保证生产计划的快速准确的进行。为了帮助高层管理者随时随地的获取生产现场的设备运行情况，本文开发了一种针对生产设备现场管理的全面软硬件智能解决方案的8工位监控系统，该监控系统主要监测对象是多工位设备的运行状态、工艺参数以及物料，软件功能包括登录、监控、数据分析、设备管理、用户管理、班次管理和耗材/维护七个模块。通过该监控系统生产现场工作人员以及管理者均可实时的获得生产现场终端异常信息（如设备故障，品质问题，物料问题等），从而提高现场问题处理的速度，此外通过汇总报表分析，管理层可以随时了解导致效率损失的主要因素，从而作出决策，进行相应的改善。最终保证生产过程的有序、高效、安全进行，提高企业的生产效益、产品质量和企业形象。

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