1 現(xiàn)狀
隨著現(xiàn)代化企業(yè)制度在我國的普及和深化發(fā)展，企業(yè)的信息化建設(shè)不斷深入，各企業(yè)特別是大中型企業(yè)都加快了信息網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)；企業(yè)正逐步轉(zhuǎn)向利用網(wǎng)絡(luò)和計算機集中處理
管理、生產(chǎn)、銷售、物流、售后服務等重要環(huán)節(jié)的大量數(shù)據(jù)。
在現(xiàn)代化、大規(guī)模的汽車整車和零部件生產(chǎn)行業(yè)中，對各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)、質(zhì)量信息的實時采集，并根據(jù)需要及時地向物料管理、生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)品銷售、質(zhì)量保證、計劃財務以及其他相關(guān)的各部門傳送各類信息，這對原材料供應、生產(chǎn)調(diào)度、銷售服務、質(zhì)量監(jiān)控、成本核算等都有著重要的作用，同時此數(shù)據(jù)對產(chǎn)品的質(zhì)量跟蹤和售后服務有重要的意義。 由于生產(chǎn)，質(zhì)量數(shù)據(jù)屬動態(tài)信息，不僅數(shù)據(jù)量大，而且內(nèi)容龐雜，且由于此數(shù)據(jù)不僅用于生產(chǎn)統(tǒng)計及質(zhì)量監(jiān)控等方面，同時還具有對產(chǎn)品終身質(zhì)量跟蹤等功能，因而必須保證數(shù)據(jù)準確；另外，出于對勞動生產(chǎn)率等方面的考慮，不可能在現(xiàn)場的每個網(wǎng)點都設(shè)定專人負責數(shù)據(jù)輸入，所以數(shù)據(jù)的采集只能由計算機軟件來完成，由系統(tǒng)來保證數(shù)據(jù)的實時和準確，這就是本系統(tǒng)的開發(fā)和實施的重點所在。
目前存在的問題：生產(chǎn)數(shù)據(jù)沒有有效共享，因而對影響生產(chǎn)過程的主要因素缺乏有效的監(jiān)控手段。從各生產(chǎn)車間來看，各生產(chǎn)裝置都上了PLC，但裝置的數(shù)據(jù)只能顯示在裝置的操作站上，只有到生產(chǎn)現(xiàn)場的控制面板上，才能觀察到生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在車間辦公室、調(diào)度室，或公司領(lǐng)導，都無法直接看到現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。如果出差在外，想了解一下生產(chǎn)情況就更是無能為力了。
2） 分散的“信息孤島”無法進行集中化管理。由于各裝置信息封閉，即使在同一車間，由于采用的是不同廠家，或同一廠家不同型號的PLC，彼此間沒有數(shù)據(jù)通訊手段。這致使生產(chǎn)管理的各個環(huán)節(jié)脫節(jié)，生產(chǎn)管理部門不能及時、有效地了解生產(chǎn)狀況，指導組織生產(chǎn)，這樣可能造成一定的浪費。
3） 沒有長期的歷史數(shù)據(jù)存儲。隨著存儲介質(zhì)價格不斷下降，保存海量歷史數(shù)據(jù)成為可能。而PLC或操作站本身一般不具備存儲能力，或者歷史數(shù)據(jù)存儲能力很有限，而長期的歷史數(shù)據(jù)有助于事故的事后分析。
4） 質(zhì)量信息反饋滯后，導致加工成本增加。測試數(shù)據(jù)直接反映生產(chǎn)的質(zhì)量情況，對指導生產(chǎn)具有非常重要的意義。目前這些數(shù)據(jù)沒有進入計算機系統(tǒng)，只有在現(xiàn)場操作站才能看到。這些數(shù)據(jù)需要通過電話或報表形式報送生產(chǎn)管理部門，造成信息遲滯，并且不方便進行對比分析，形成一定的信息資源浪費。因此及時準確地將質(zhì)量數(shù)據(jù)反饋給設(shè)置操作人員和生產(chǎn)調(diào)度人員，可以保證有效地控制生產(chǎn)質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。
5） 綜合統(tǒng)計分析和應用力度不夠。各生產(chǎn)車間長期發(fā)展積累的數(shù)據(jù)是公司的巨大財富，它目前還是一個未被充分發(fā)掘利用的寶藏。大量的數(shù)據(jù)只被用于現(xiàn)場監(jiān)控，而沒有對這些數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。
6） 數(shù)據(jù)采集難度大。由于生產(chǎn)設(shè)備都成套采購或引進的，本企業(yè)對控制系統(tǒng)沒有足夠的資料的，增加了數(shù)據(jù)采集難度。
2 系統(tǒng)架構(gòu)
設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成依據(jù)三層次結(jié)構(gòu)形式[即管理層（或稱辦公網(wǎng)絡(luò)）、監(jiān)控層和生產(chǎn)層三層次結(jié)構(gòu)]設(shè)計。此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)辦公網(wǎng)與生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)的隔離，避免病毒從辦公網(wǎng)傳到生產(chǎn)網(wǎng)中來，保障生產(chǎn)網(wǎng)的安全，并可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。根據(jù)現(xiàn)場的生產(chǎn)特點及設(shè)計要求，在每條生產(chǎn)線放置一臺前置機，前置機可根據(jù)客戶應用情況，采用單/雙顯示器，如前置機無人操作，那么顯示器懸掛于所在生產(chǎn)線上方顯示實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)、報警信息和公司發(fā)布的通知。負責各自生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，在通過辦公網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送到管理層對數(shù)據(jù)進行展現(xiàn)、管理、分析、歷史追溯等功能。
依據(jù)實現(xiàn)情況，采用原網(wǎng)絡(luò)和計算機利舊的方案，只需在計算機上安裝紫金橋組態(tài)軟件，負責與控制系統(tǒng)以太網(wǎng)通訊的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)斷線數(shù)據(jù)暫存和恢復等功能。
監(jiān)控層和管理層數(shù)據(jù)庫間通訊故障時，監(jiān)控層數(shù)據(jù)源能夠?qū)嗑�期間的數(shù)據(jù)進行緩存，當網(wǎng)絡(luò)恢復后能自動將數(shù)據(jù)恢復到管理層數(shù)據(jù)服務器。數(shù)據(jù)恢復保證了歷史數(shù)據(jù)的完整性和一致性。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：
3 系統(tǒng)設(shè)計目標
1) 建立實時數(shù)據(jù)平臺：對生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等信息進行收集、存儲；
2) 提供分析手段：對生產(chǎn)數(shù)據(jù)和相關(guān)的信息建立生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)倉庫,通過豐富的統(tǒng)計分析方法和手段對數(shù)據(jù)進行展示；
3) 采用自動化、信息化的技術(shù)，解決人為因素導致的產(chǎn)量和質(zhì)量問題；
4) 設(shè)備運行信號、設(shè)備緊急停機信號、對應的故障工位號及故障類型信號和故障恢復信號的采集；
5) 生產(chǎn)信息、故障信息、通知等LED目視看板功能；
6) 生產(chǎn)信息及故障信息的歷史紀錄存儲、統(tǒng)計、查詢功能；
7) 設(shè)備重要工藝參數(shù)的實時曲線跟蹤、歷史曲線追溯、質(zhì)量分析；
8) 設(shè)備累計運行時間和所有設(shè)備的完好率統(tǒng)計，提高設(shè)備利用率；
9) 可以提供日報表、月報表、年報表、查詢報表、自定義報表等多種報表展現(xiàn)形式；
10) 統(tǒng)計過程控制（Statistical Process Control）SPC是質(zhì)量管理的有力工具，它可以保持生產(chǎn)線穩(wěn)定，減少質(zhì)量波動，提高產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)據(jù)庫內(nèi)置SPC點，可以提供多種控制圖和分析數(shù)據(jù)，全程監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量。
11) 工藝重要參數(shù)的追蹤，發(fā)現(xiàn)操作的潛在問題，并能對各個班組的操作水平進行評估、考核；
12) 系統(tǒng)具有與外部系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換的接口，并可提供網(wǎng)絡(luò)功能的支持；
13) 系統(tǒng)采用具有實時數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件技術(shù)，并根據(jù)目前企業(yè)信息化發(fā)展的特點，即能達到現(xiàn)有需求也可根據(jù)監(jiān)控與管理要求的增加進行擴展；
14) 促使設(shè)計、工程及生產(chǎn)部門提高每個環(huán)節(jié)的效率，確保成本競爭力以降低成本并捕捉各個層面的創(chuàng)新保持或提高質(zhì)量水平；
4 設(shè)計原則
穩(wěn)定性：采用當前先進成熟的技術(shù)和通用性較強的軟件產(chǎn)品；
實用性：合理配置和選取合適的產(chǎn)品型號，使整個系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠和成本節(jié)約；
方便性：完善的管理系統(tǒng)，用戶操作方便直觀；
可擴展性及易維護性原則；
開放性：為保證各供應商產(chǎn)品的協(xié)同運行，同時考慮到投資者的長遠利益，本系統(tǒng)必須是開放系統(tǒng)，并結(jié)合相關(guān)的國際標準或工業(yè)標準執(zhí)行。
5 系統(tǒng)功能
1） 數(shù)據(jù)采集和存儲
前置機通過與現(xiàn)場PLC OPC方式通訊，采集設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)如產(chǎn)能數(shù)據(jù)、設(shè)備運行時間、設(shè)備狀態(tài)信息、影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)等,完成設(shè)備原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時采集和數(shù)據(jù)存儲，為實時數(shù)據(jù)展現(xiàn)、歷史追溯和統(tǒng)計分析起到重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。為企業(yè)建立一個數(shù)據(jù)倉庫，實時數(shù)據(jù)庫對于企業(yè)來說就如同飛機上的“黑匣子”。由于企業(yè)實時數(shù)據(jù)存放在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，企業(yè)中的所有人，無論在什么地方都可看到和分析相同的信息，客戶端的應用程序可使用戶很容易在企業(yè)級實施管理，諸如工藝改進、質(zhì)量控制、故障定位維護等，在業(yè)務管理和實時生產(chǎn)之間起到橋梁作用，更好地實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化管理。
2） 報警和事件功能
報警是控制過程或設(shè)備狀態(tài)出現(xiàn)問題時發(fā)出的警告，同時要求操作人員做出響應，及時解決發(fā)生的問題。事件記錄了系統(tǒng)各種狀態(tài)的變化和操作人員的活動情況，不要求操作人員作出響應。當產(chǎn)生一特定系統(tǒng)狀態(tài)時，比如某操作人員登錄到本系統(tǒng)時事件即被觸發(fā)。本系統(tǒng)支持設(shè)備故障報警事件記錄的保存、顯示、提醒和打印。
功能：提供重要工藝參數(shù)限值報警、偏差報警、變化率報警等多種報警方式；
提供設(shè)備故障報警,故障信息數(shù)據(jù)進行存儲，對故障信息進行報警和恢復，及時了解和解決設(shè)備故障，為設(shè)備建立“病歷庫”；
報警存儲和報警查詢：
Ø
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Ø
Ø
Ø
3）曲線分析
A.實時曲線
實時趨勢可以察看某一個數(shù)據(jù)點在當前時刻的狀態(tài)，而且實時趨勢也可以保存一小段時間的數(shù)據(jù)趨勢，這樣使用它就可以了解當前設(shè)備的運行狀況和工藝參數(shù)的執(zhí)行情況。
B. 歷史曲線
歷史趨勢可以方便的觀察數(shù)據(jù)庫中的重要參數(shù)歷史點在任意一個時刻的狀態(tài),對生產(chǎn)工藝參數(shù)追溯，方便了解過去時刻決定產(chǎn)品質(zhì)量的參數(shù)執(zhí)行情況，有效的為工藝人員提供分析。
C. 趨勢分析
趨勢分析能夠更加靈活的觀察數(shù)據(jù)參數(shù)在任意一個時刻的狀態(tài)，不同時刻同一參數(shù)的對比等。同時提供統(tǒng)計分析功能，可以對任何一段趨勢曲線的統(tǒng)計值進行計算，幫助工藝技術(shù)員和工程師進行統(tǒng)計分析和工藝的優(yōu)化。是增強的歷史數(shù)據(jù)分析組件。提供了更多的數(shù)據(jù)分析手段，在查看統(tǒng)計數(shù)據(jù)時，確定具體的統(tǒng)計范圍，在統(tǒng)計區(qū)就會自動計算出相關(guān)統(tǒng)計信息。在計算某些統(tǒng)計值時，比如：CP、CPK，還需要用到統(tǒng)計上限和統(tǒng)計下限。選擇相關(guān)曲線后，您可以通過移動上值線和下值線來動態(tài)設(shè)置該曲線的統(tǒng)計上下限,可以在歷史曲線上做標記說明，同時提供了更多的函數(shù)接口，可以導出到EXCEL對數(shù)據(jù)進行再次分析。
4） 設(shè)備管理
可以通過設(shè)備管理功能塊，有效的對設(shè)備進行管理�？梢杂涗浺粋�設(shè)備的啟停次數(shù)、累計運行時間、連續(xù)運行時間，并且可以對設(shè)備的運行時間進行報警。當打開報警開關(guān)時，您可以選擇對設(shè)備的累計運行時間或連續(xù)運行時間進行報警處理，這時您需要輸入最大累計運行時間或最大連續(xù)運行時間，這樣在系統(tǒng)運行時，只要設(shè)備運行時間超限，系統(tǒng)就會產(chǎn)生報警，提示您做相應的處理。有效的提高設(shè)備利用率和減小設(shè)備故障率。
5） 圖表
以餅圖和棒狀圖對產(chǎn)量和某一型號或某一批次產(chǎn)品合格率進行直觀的展現(xiàn),可按產(chǎn)品型號、班、日、月、年進行查詢。
6） 目視看板
通過懸掛于生產(chǎn)線上方的電視機，顯示每條生產(chǎn)線當前的生產(chǎn)信息、設(shè)備狀態(tài)信息、產(chǎn)能信息和重要通知等。
7） 事故追憶
對設(shè)備故障或產(chǎn)品質(zhì)量等事件相關(guān)點的歷史狀態(tài)進行詳實記錄，以便對事故產(chǎn)生原因進行分析。事件的種類、數(shù)量、關(guān)聯(lián)點、事件發(fā)生前后時間范圍等都可以自由指定。
8） 報表
A. 生產(chǎn)報表
本系統(tǒng)通過與現(xiàn)場設(shè)備的實時通訊獲取生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)，無法自動獲取的數(shù)據(jù)采用人工錄入的方式，通過對原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)的加工，可以形成各類報表:包括實時數(shù)據(jù)報表、班報、日報、月報、年報等，報表可查詢、打印、導出EXECL等，報表樣式可根據(jù)客戶要求定制。報表樣式參考如下圖：
· 可以查詢?nèi)我鈺r間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù) ；
· 以月為單位查詢歷史記錄；
B. 設(shè)備運行報表
記錄設(shè)備運行的重要參數(shù)，為設(shè)備保養(yǎng)和維護提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
C. 工藝參數(shù)報表
對產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)進行存儲和展現(xiàn)，為提高產(chǎn)品質(zhì)量提供重要分析數(shù)據(jù)。
9） 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲工具實際上也是紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫一種對外通訊接口，只是它面向的是具有ODBC連接方式的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。通過ODBC連接，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲工具將實時數(shù)據(jù)按固定的表結(jié)構(gòu)形式寫入數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，或者從表中讀取數(shù)據(jù)后將其寫入到實時數(shù)據(jù)庫中。這種通訊方式實現(xiàn)了CIMS、ERP、LIMS等應用管理系統(tǒng)及用戶開發(fā)的管理系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進行生產(chǎn)信息交換的手段，提高了紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開放性和可擴展。
10） SPC
SPC即統(tǒng)計過程控制（Statistical Process Control）。SPC主要是指應用統(tǒng)計分析技術(shù)對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，科學的區(qū)分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的隨機波動與異常波動，從而對生產(chǎn)過程的異常趨勢提出預警，以便生產(chǎn)管理人員及時采取措施，消除異常，恢復過程的穩(wěn)定，從而達到提高和控制質(zhì)量的目的。
11） 網(wǎng)絡(luò)功能
管理層系統(tǒng)同時支持B/S和C/S結(jié)構(gòu)，用戶可以通過IE瀏覽器或者紫金橋客戶端進行訪問。同時，完善的安全管理功能可以讓用戶在授權(quán)范圍內(nèi)訪問，保證系統(tǒng)的安全性和可靠性生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集平臺與運行的門戶網(wǎng)站系統(tǒng)進行無縫集成。
12） 安全管理
設(shè)置操作權(quán)限，不同用戶級別可以通過相應的權(quán)限進入系統(tǒng)，能實時修改設(shè)定參數(shù)，在自動狀態(tài)時能根據(jù)設(shè)定參數(shù)實現(xiàn)最優(yōu)化運行。
13） 多種開放接口
用戶可以通過系統(tǒng)提供的ˎ̥>API接口，ˎ̥>COM控件，ˎ̥>OPC服務器、ˎ̥>DDE服務器與數(shù)據(jù)庫進行通訊。
6 總結(jié)
Ø 確保訂單準時交貨
Ø 縮短訂單生產(chǎn)過程時間
Ø 減少機臺產(chǎn)線停機等待時間
Ø 減少物料采購提前期
Ø 減少生產(chǎn)缺料情況
Ø 減少物料、成品、半成品的庫存
Ø 減少生產(chǎn)、生管的人力需求
Ø 讓生產(chǎn)管理透明化、可視化、可量化
Ø 提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造成本
Ø 靈活應對多變的生產(chǎn)訂單
Ø 管理復雜的產(chǎn)品和工藝
Ø 實時監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場
Ø 改善品質(zhì)管理的效果
Ø 提供完整準確的制造數(shù)據(jù)
Ø 讓工作更輕松
Ø 讓工廠更賺錢
