李元勛 徐果 張露

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545000

智能制造是當今制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的終極目標，實現(xiàn)智能制造后可以有效降低制造人力成本，提高生產(chǎn)運行效率，有效保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。近年來，各行各業(yè)的制造企業(yè)都在逼迫自己進行轉(zhuǎn)型升級，除了應(yīng)消費需求做的產(chǎn)品升級以外，也都在同步開展生產(chǎn)制造的轉(zhuǎn)型升級，很多老舊的生產(chǎn)線被淘汰或者進行改造升級，進一步提高生產(chǎn)制造能力。產(chǎn)線和設(shè)備的自動化升級只是生產(chǎn)硬件上的提升，生產(chǎn)運行管理模式的改進也是必不可少的。自動化升級總體規(guī)劃如圖1 所示。

圖1 自動化升級總體規(guī)劃

從自動化升級的總體規(guī)劃來看，大致分為硬件升級和軟件升級，硬件升級主要在于生產(chǎn)裝備、現(xiàn)場傳感器、檢測裝置等；而軟件升級包括控制軟件、通訊網(wǎng)絡(luò)、智能系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。迫于成本的考慮，目前很多企業(yè)還停留在自動化裝備升級階段，數(shù)字化升級需要大量的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和復(fù)雜的數(shù)字化系統(tǒng)，也因此很多小企業(yè)遲遲未推進數(shù)字化升級。從實際的生產(chǎn)制造過程來看，制造過程中生產(chǎn)運行效率監(jiān)控作為數(shù)字化升級的重要組成部分，也是最基礎(chǔ)最需要的生產(chǎn)運行數(shù)字化管理工具很多企業(yè)所重視。下面就介紹一種簡易的低成本的生產(chǎn)運行效率監(jiān)控系統(tǒng)，可以在短時間內(nèi)以低成本的投入開發(fā)一套簡易、實用、易維護的生產(chǎn)運行效率監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)搭建大致步驟如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)搭建步驟

1 軟件安裝

此處搭建的是一個簡易的生產(chǎn)運行效率監(jiān)控系統(tǒng)，使用的軟件都是簡單的數(shù)據(jù)開發(fā)軟件，采用phpstudy 軟件替代常規(guī)的SQL數(shù)據(jù)庫軟件，它靈活方便，還具備網(wǎng)頁訪問設(shè)置和遠程查看功能；其次安裝Visual Studio Code 作為整個系統(tǒng)開發(fā)編程工具，具備VC 和C++開發(fā)環(huán)境；最后安裝node軟件，用于開發(fā)數(shù)據(jù)讀取程序，此處數(shù)據(jù)采集從AB 控制系統(tǒng)讀取，故還需安裝RSLinx軟件（若從其他控制系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)可根據(jù)實際系統(tǒng)安裝響應(yīng)的軟件），軟件圖標如圖3所示。

圖3 所需安裝軟件圖標

安裝完phpstudy 軟件后打開軟件，啟動Apache 和MySQL，在“數(shù)據(jù)庫工具”處可打開數(shù)據(jù)庫，phpstudy 軟件界面如圖4 所示。

圖4 phpstudy 軟件界面

2 建立數(shù)據(jù)變量清單

此處以汽車制造廠的涂裝車間為例來介紹簡易生產(chǎn)運行效率監(jiān)控系統(tǒng)的搭建過程。此案例中涂裝車間的生產(chǎn)線輸送控制系統(tǒng)采用AB（羅克韋爾）控制系統(tǒng)。涂裝車間的產(chǎn)線工藝如圖5 所示：

圖5 涂裝車間生產(chǎn)工藝布局圖

從產(chǎn)線工藝來看，要想對整個生產(chǎn)運行效率進行監(jiān)控，可以采集每個工藝段的運行節(jié)拍數(shù)據(jù)、各工藝段之間設(shè)定的合理緩沖數(shù)量、每個工藝段進出口實時的過車數(shù)據(jù)，以及進出口的空滿位時間，只需要監(jiān)控這些數(shù)據(jù)就可以從中判斷出每個工藝段的生產(chǎn)運行效率，從而實現(xiàn)對運行效率的監(jiān)控。數(shù)據(jù)變量表如表1 所示。

表1 系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)變量表

根據(jù)數(shù)據(jù)變量表內(nèi)容編寫變量清單，變量清單文件以TXT 文件格式記錄，如圖6所示。

圖6 變量清單文件

3 通訊搭建及數(shù)據(jù)讀取

確定好所需要采集的數(shù)據(jù)清單后，要從AB 控制系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)，需要開發(fā)居于OPC通訊協(xié)議讀取數(shù)據(jù)的小程序軟件“RSLinx_OPC_HTTP”（此程序是根據(jù)實際需要開發(fā)的，不同系統(tǒng)讀取需要開發(fā)不同的程序軟件。）。同時將“變量清單”里的變量增加到各工藝段輸送線控制程序里，并根據(jù)需要完成變量邏輯程序編寫。最后通過啟動“node”軟件從各工藝段控制程序里把變量清單里的變量數(shù)據(jù)讀取到變量清單的TXT 文件中。變量數(shù)據(jù)實時讀取畫面如圖7 所示。

圖7 數(shù)據(jù)實時讀取畫面

4 網(wǎng)頁開發(fā)

完成以上數(shù)據(jù)變量采集后，需要開發(fā)監(jiān)控訪問網(wǎng)頁，便于生產(chǎn)管理者實時監(jiān)控查詢與分析。

4.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)置

在phpstudy 軟件界面里打開MySQL 數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫中建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊，主要模塊有basic_tag（基礎(chǔ)變量）、plc_data（PLC數(shù)據(jù)）、plc_data_history（歷史數(shù)據(jù)）、plc_data_real（實時數(shù)據(jù)）等，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)模塊顯示如圖8 所示。

圖8 數(shù)據(jù)模塊顯示圖

4.2 網(wǎng)頁后臺程序開發(fā)

數(shù)據(jù)庫中建立完數(shù)據(jù)模塊后需要定義每一個模塊的顯示內(nèi)容，其中basic_tag（基礎(chǔ)變量）模塊中的內(nèi)容最為重要，直接決定了網(wǎng)頁顯示的內(nèi)容，且作為后期快速擴展網(wǎng)頁的基礎(chǔ)，后期新增網(wǎng)頁只需要在basic_tag 中新增網(wǎng)頁對應(yīng)的內(nèi)容即可自動生成新的網(wǎng)頁畫面。basic_tag 模塊顯示內(nèi)容（紅色框內(nèi)）如圖9 所示。

圖9 basic_tag 模塊內(nèi)容

定義了每一個模塊的顯示內(nèi)容后開始開發(fā)網(wǎng)頁，使用Visual Studio Code 開發(fā)網(wǎng)頁，網(wǎng)頁程序里編寫網(wǎng)頁顯示的內(nèi)容、格式、訪問地址，以及一些判斷邏輯。本案例中，為了使生產(chǎn)運行管理者可以快速判斷每個工藝段的運行效率，各工藝段的過線臺量按小時為單位進行數(shù)據(jù)凍結(jié)，并設(shè)定每個工藝段正常生產(chǎn)時的單小時過線臺量和各緩沖段的合理緩存數(shù)量，單小時過線臺量低于設(shè)定臺量10%時自動顯示紅色，低于5%時顯示黃色，大于等于設(shè)定臺量時說明產(chǎn)量達標，生產(chǎn)效率較高，自動顯示綠色。網(wǎng)頁開發(fā)界面如圖10 所示。

圖10 網(wǎng)頁開發(fā)界面

5 系統(tǒng)啟用

網(wǎng)頁開發(fā)完成后，網(wǎng)頁里顯示的內(nèi)容可以通過數(shù)據(jù)的實時采集實現(xiàn)實時更新，生產(chǎn)管理人員實時查看生產(chǎn)運行效率監(jiān)控系統(tǒng)，通過分析每個工藝段每小時產(chǎn)量的達標情況和緩沖區(qū)的緩沖數(shù)量，以及各工藝段進出口的空滿停線時間就可以判斷各工藝段的運行效率，同時可以在對應(yīng)不達標的各小時記錄數(shù)據(jù)后面填寫不達標的原因，便于生產(chǎn)管理者實時跟蹤管理，及時發(fā)現(xiàn)影響效率的問題并解決。生產(chǎn)運行效率監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)頁界面如圖11 所示。

圖11 生產(chǎn)運行效率監(jiān)控網(wǎng)頁界面

生產(chǎn)運行效率監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)完成后，由于系統(tǒng)服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)為生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，僅生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的電腦可訪問，為了實現(xiàn)辦公網(wǎng)絡(luò)任意訪問，需要IT 開通網(wǎng)絡(luò)共享權(quán)限，權(quán)限開通后工廠所有辦公網(wǎng)絡(luò)均可訪問，便于生產(chǎn)車間或者公司各生產(chǎn)相關(guān)部分人員隨時訪問生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)，了解生產(chǎn)運行情況。

至此，一種簡易的生產(chǎn)運行效率監(jiān)控系統(tǒng)即開發(fā)完成，開發(fā)過程的很多工作普通IT人員即可完成，大部分數(shù)據(jù)采集傳感器均為現(xiàn)場已有，無需額外增加投入便可完成低成本簡易的生產(chǎn)運行效率監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，簡單實用，便于維護。

6 結(jié)束語

響應(yīng)國家智能制造2025 的號召，各制造企業(yè)開啟生產(chǎn)制造轉(zhuǎn)型之路，無論是自動化、數(shù)字化還是網(wǎng)絡(luò)化，到最終的智能化，每個階段的轉(zhuǎn)型都需要投入大量的轉(zhuǎn)型升級成本。對于一些小企業(yè)來說高成本的投入是不可取的，但轉(zhuǎn)型升級又是勢在必行，故轉(zhuǎn)型過程中如何使成本最小化是他們重點考慮的。于是類似本文介紹的簡易生產(chǎn)運行效率監(jiān)控系統(tǒng)既可以實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控，又不用投入太多開發(fā)成本，這樣的精益轉(zhuǎn)型升級思路值得借鑒。