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        面向煙草行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2015-05-29 11:54:57張瑋李飛王巍
        電腦知識(shí)與技術(shù) 2015年10期
        關(guān)鍵詞:信息采集

        張瑋+李飛+王巍

        摘要:在分析煙草行業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,以設(shè)備運(yùn)維為目標(biāo),設(shè)計(jì)生產(chǎn)設(shè)備信息采集、處理的方法和流程,建立生產(chǎn)設(shè)備信息模型、分析決策模型和設(shè)備運(yùn)維制度,研發(fā)出煙草行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)某煙草企業(yè)實(shí)施,可以有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本、設(shè)備使用和維修成本,提高企業(yè)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)管理水平。

        關(guān)鍵詞:分析決策;信息采集;設(shè)備運(yùn)維

        中圖分類(lèi)號(hào):TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2015)10-0023-03

        煙草生產(chǎn)設(shè)備是煙草企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ),對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)效益和生產(chǎn)成本有直接影響。煙草行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備具有種類(lèi)多、生產(chǎn)設(shè)備多、采集信息量大、設(shè)備昂貴等特點(diǎn)。

        煙草行業(yè)為提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,不斷加強(qiáng)企業(yè)的信息化建設(shè)。 ERP(Enterprise Resource Planning,企業(yè)資源計(jì)劃)可以有效實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理層的信息化,但對(duì)實(shí)際生產(chǎn)和車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)缺乏執(zhí)行力。MES (manufacturing execution system, 制造執(zhí)行系統(tǒng))作為紐帶,對(duì)上可以有效連接ERP,對(duì)下可以無(wú)縫對(duì)接車(chē)間現(xiàn)場(chǎng),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)活動(dòng)的信息化管理。設(shè)備的信息化管理是MES的核心模塊之一。

        煙草行業(yè)的設(shè)備管理的信息化主要包括:設(shè)備運(yùn)維管理、設(shè)備監(jiān)控、備件管理、指標(biāo)分析和數(shù)據(jù)采集。

        為解決煙草行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備管理問(wèn)題,本系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)、設(shè)備運(yùn)維管理為核心的設(shè)計(jì)方針,該設(shè)計(jì)可以有效提高生產(chǎn)設(shè)備效率,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,通過(guò)在國(guó)內(nèi)某煙草企業(yè)實(shí)施,保證了該設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、實(shí)用性。

        1 面向煙草行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

        面向煙草行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以提高企業(yè)生產(chǎn)效益、降低生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)維成本為目標(biāo)。系統(tǒng)以可靠性、穩(wěn)定性、操作便利性和易于實(shí)施為設(shè)計(jì)方針,切合煙草企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)狀況,兼顧通用性和個(gè)性化定制。

        煙草行業(yè)是典型的混合流水線加工制造行業(yè),包括制絲生產(chǎn)過(guò)程和卷切包生產(chǎn)過(guò)程。制絲生產(chǎn)過(guò)程是典型的流水線加工過(guò)程,卷切包生產(chǎn)過(guò)程則是離散型的加工生產(chǎn)過(guò)程。因此面向煙草行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)除具備傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備管理的基本功能外,還應(yīng)該滿足混合流水生產(chǎn)線對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求。

        煙草行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)以生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控,狀態(tài)信息采集和分析為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備全生命周期的監(jiān)控,合理制定生產(chǎn)設(shè)備維修計(jì)劃和備件維修計(jì)劃。對(duì)設(shè)備故障、保養(yǎng)信息進(jìn)行記錄和分析,降低設(shè)備故障對(duì)生產(chǎn)的影響,延長(zhǎng)設(shè)備和備件使用壽命,提高設(shè)備利用率。

        為滿足上述要求,生產(chǎn)管理系統(tǒng)包括七個(gè)功能模塊分別是:生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)信息采集、生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、點(diǎn)檢管理、生產(chǎn)設(shè)備備件管理、生產(chǎn)設(shè)備維修管理、生產(chǎn)設(shè)備臺(tái)賬管理和生產(chǎn)設(shè)備潤(rùn)滑管理。生產(chǎn)管理系統(tǒng)框架如圖1所示。

        2 關(guān)鍵技術(shù)介紹

        2.1 生產(chǎn)設(shè)備信息采集

        生產(chǎn)設(shè)備信息采集是指采集生產(chǎn)設(shè)備工作和運(yùn)行的狀態(tài)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的監(jiān)視與控制,并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,也可為MES和ERP等其他軟件提供數(shù)據(jù)支持。采集信息包括:生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),是否空閑、空閑時(shí)間、是否加工中、加工時(shí)間、正在運(yùn)行中、故障等信息。采集方式分為在線采集和離線采集。在線采集通過(guò)與數(shù)控系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)的集成[5],實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集部分的自動(dòng)化執(zhí)行,避免操作人員的手動(dòng)操作,這樣既保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性,也減少了人工操作產(chǎn)生的失誤,保證數(shù)據(jù)的真實(shí)和準(zhǔn)確性。離線采集采用移動(dòng)終端采集設(shè)備信息,上傳到服務(wù)器。

        2.2 生產(chǎn)設(shè)備檢查管理

        面向煙草行業(yè)的設(shè)備檢查管理主要包括設(shè)備點(diǎn)檢、設(shè)備巡檢。設(shè)備點(diǎn)檢包括設(shè)備日常點(diǎn)檢和設(shè)備定期檢查。設(shè)備巡檢主要針對(duì)車(chē)間級(jí)巡檢和抽檢。

        通過(guò)對(duì)煙草行業(yè)調(diào)研,建立定期檢查為主、日常點(diǎn)檢為輔的點(diǎn)檢制度,完善設(shè)備點(diǎn)檢流程。如圖2所示:

        設(shè)備檢修流程:

        1) 制定設(shè)備定期點(diǎn)檢計(jì)劃和日常點(diǎn)檢計(jì)劃,建立日常點(diǎn)檢項(xiàng)目和專業(yè)點(diǎn)檢項(xiàng)目。

        2) 針對(duì)點(diǎn)檢過(guò)程發(fā)現(xiàn)的故障和缺陷信息,添加故障記錄。

        3) 針對(duì)已發(fā)現(xiàn)故障,實(shí)施精密點(diǎn)檢,同時(shí)對(duì)故障和缺陷進(jìn)行原因分析。

        4) 修訂點(diǎn)檢計(jì)劃。

        設(shè)備巡檢是指車(chē)間巡檢和抽檢,針對(duì)巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,填寫(xiě)設(shè)備檢查記錄表,制定整改和維修計(jì)劃。

        2.3 完善的設(shè)備檢修流程

        本系統(tǒng)針對(duì)煙草行業(yè)特點(diǎn),制定完善的設(shè)備檢修流程,該流程也適合于其他行業(yè)的設(shè)備檢修。設(shè)備檢修包括3種方式:依據(jù)設(shè)備監(jiān)控結(jié)果確定設(shè)備檢修[3]、定期保養(yǎng)確定設(shè)備檢修和臨時(shí)故障確定設(shè)備檢修。依據(jù)設(shè)備監(jiān)控結(jié)果確定設(shè)備檢修方式是由設(shè)備管理系統(tǒng)對(duì)設(shè)備當(dāng)天或者連續(xù)一個(gè)周期內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析決策,判斷設(shè)備是否需要進(jìn)行檢修。定期保養(yǎng)確定設(shè)備檢修方式是指設(shè)備/備件在指定周期內(nèi)的定期檢修。臨時(shí)故障確定設(shè)備檢修方式是指設(shè)備發(fā)生故障或者備件損壞,導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常生產(chǎn)。而進(jìn)行的檢修。設(shè)備監(jiān)控結(jié)果確定設(shè)備檢修方式和臨時(shí)故障確定設(shè)備檢修方式,需要對(duì)檢修結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià),重新制定保養(yǎng)計(jì)劃,直接影響定期保養(yǎng)確定設(shè)備檢修方式。

        設(shè)備檢修流程如圖3所示:

        3 設(shè)備管理業(yè)務(wù)模塊設(shè)計(jì)

        通過(guò)對(duì)煙草行業(yè)的設(shè)備運(yùn)維管理的組成和特點(diǎn)和煙草行業(yè)的設(shè)備分布情況進(jìn)行分析,將面向煙草行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)為基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的設(shè)備管理系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)采用SOA(Service-Oriented Architecture,面向服務(wù)架構(gòu))和組態(tài)技術(shù)[4],建立在ISA-95的軟件標(biāo)準(zhǔn)上,同時(shí)在各個(gè)層面支持OPC雙向工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

        SOA(Service-Oriented Architecture,面向服務(wù)架構(gòu))是一個(gè)組件模型,它將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為服務(wù))通過(guò)這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義,獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言。這使得構(gòu)建在各種各樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以使用一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。生產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)采用SOA技術(shù),提高了系統(tǒng)的靈活性,能很好的使用煙草行業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,增強(qiáng)了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性、可重構(gòu)性和自適應(yīng)性。

        實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控和生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)維通過(guò)組態(tài)技術(shù)進(jìn)行組合,該方案可以降低生產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)的研發(fā)工作量,降低對(duì)開(kāi)發(fā)人員的技術(shù)要求,提高開(kāi)發(fā)速度。

        整個(gè)系統(tǒng)采用B/S模式[2],該方案可以有效降低生產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)的實(shí)施難度和實(shí)施工作量。

        設(shè)備管理業(yè)務(wù)模塊設(shè)計(jì)如圖4所示。

        3.1 設(shè)備運(yùn)維管理

        在煙草行業(yè),生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)維是整個(gè)設(shè)備管理系統(tǒng)的核心,與企業(yè)的生產(chǎn)效益和生產(chǎn)成本有直接關(guān)系。設(shè)備運(yùn)維管理主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備的預(yù)防機(jī)制、加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控和提高設(shè)備故障診斷和預(yù)警機(jī)制。優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備的預(yù)防機(jī)制可以有效降低生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備故障概率。加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控對(duì)生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控,能有效提高事前發(fā)現(xiàn)故障的概率,做到事前處理。提高設(shè)備故障診斷和預(yù)警機(jī)制[1],通過(guò)信息技術(shù)的決策分析技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)故障,重修設(shè)備保養(yǎng)計(jì)劃。

        設(shè)備運(yùn)維管理包括:設(shè)備維修管理、設(shè)備潤(rùn)滑管理、設(shè)備檢查管理、設(shè)備保養(yǎng)管理和備件管理。

        設(shè)備運(yùn)維管理功能如圖5所示。

        3.2 決策和分析

        通過(guò)OPC雙向工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。決策和分析對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行跟蹤、分析,對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)測(cè)制定維修建議,并提交上層設(shè)備維護(hù)人員,由維護(hù)人員確定設(shè)備維修方案。對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析,可以實(shí)現(xiàn)停機(jī)跟蹤、損耗跟蹤、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)和物料跟蹤,為管理人員提供管理參考。

        決策和分析功能如圖6所示:

        4 結(jié)束語(yǔ)

        煙草行業(yè)的設(shè)備管理主要體現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)維,通過(guò)對(duì)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、決策和分析、故障診斷等技術(shù)做到事先預(yù)測(cè),事先保養(yǎng),防患于未然。對(duì)設(shè)備制定保養(yǎng)計(jì)劃,建立完善的保養(yǎng)體系,可以有效保護(hù)設(shè)備,提高設(shè)備生命周期,降低設(shè)備損耗,降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效益。

        該系統(tǒng)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISA-95 的基礎(chǔ)上,采用先進(jìn)的SOA技術(shù)和組態(tài)技術(shù),以煙草行業(yè)的設(shè)備管理理念為設(shè)計(jì)指導(dǎo),有效促進(jìn)了煙草行業(yè)設(shè)備管理的制度化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 劉德峰. 現(xiàn)代企業(yè)設(shè)備管理信息化的技術(shù)與方法(三) [ J]. 中國(guó)設(shè)備工程, 2004 (4).

        [2] 王玲. 基于B/S模式的鋼廠設(shè)備管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 武漢:武漢科技大學(xué),2012.

        [3] 冉征. 基于B/S結(jié)構(gòu)的儀器設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué),2012.

        [4] 馬國(guó)華. 監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M] .北京:清華大學(xué)出版社,2001:15-33.

        [5] 李瑞欣. 基于網(wǎng)絡(luò)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)的設(shè)備管理理論與方法研究[D] .天津:天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,2005.

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