1 現狀       

    隨著現代化企業制度在我國的普及和深化發展，企業的信息化建設不斷深入，各企業特別是大中型企業都加快了信息網絡平臺的建設；企業正逐步轉向利用網絡和計算機集中處理

管理、生產、銷售、物流、售后服務等重要環節的大量數據。 

在現代化、大規模的汽車整車和零部件生產行業中，對各類生產數據、質量信息的實時采集，并根據需要及時地向物料管理、生產調度、產品銷售、質量保證、計劃財務以及其他相關的各部門傳送各類信息，這對原材料供應、生產調度、銷售服務、質量監控、成本核算等都有著重要的作用，同時此數據對產品的質量跟蹤和售后服務有重要的意義。 由于生產，質量數據屬動態信息，不僅數據量大，而且內容龐雜，且由于此數據不僅用于生產統計及質量監控等方面，同時還具有對產品終身質量跟蹤等功能，因而必須保證數據準確；另外，出于對勞動生產率等方面的考慮，不可能在現場的每個網點都設定專人負責數據輸入，所以數據的采集只能由計算機軟件來完成，由系統來保證數據的實時和準確，這就是本系統的開發和實施的重點所在。

目前存在的問題：生產數據沒有有效共享，因而對影響生產過程的主要因素缺乏有效的監控手段。從各生產車間來看，各生產裝置都上了PLC，但裝置的數據只能顯示在裝置的操作站上，只有到生產現場的控制面板上，才能觀察到生產數據。在車間辦公室、調度室，或公司領導，都無法直接看到現場的生產數據。如果出差在外，想了解一下生產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，彼此間沒有數據通訊手段。這致使生產管理的各個環節脫節，生產管理部門不能及時、有效地了解生產狀況，指導組織生產，這樣可能造成一定的浪費。

3） 沒有長期的歷史數據存儲。隨著存儲介質價格不斷下降，保存海量歷史數據成為可能。而PLC或操作站本身一般不具備存儲能力，或者歷史數據存儲能力很有限，而長期的歷史數據有助于事故的事后分析。

4） 質量信息反饋滯后，導致加工成本增加。測試數據直接反映生產的質量情況，對指導生產具有非常重要的意義。目前這些數據沒有進入計算機系統，只有在現場操作站才能看到。這些數據需要通過電話或報表形式報送生產管理部門，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量數據反饋給設置操作人員和生產調度人員，可以保證有效地控制生產質量、降低生產成本。

5） 綜合統計分析和應用力度不夠。各生產車間長期發展積累的數據是公司的巨大財富，它目前還是一個未被充分發掘利用的寶藏。大量的數據只被用于現場監控，而沒有對這些數據進行統計分析。

6） 數據采集難度大。由于生產設備都成套采購或引進的，本企業對控制系統沒有足夠的資料的，增加了數據采集難度。

2 系統架構

設備監控管理系統網絡構成依據三層次結構形式[即管理層（或稱辦公網絡）、監控層和生產層三層次結構]設計。此網絡結構，可以實現辦公網與生產控制網絡的隔離，避免病毒從辦公網傳到生產網中來，保障生產網的安全，并可實現數據的共享。根據現場的生產特點及設計要求，在每條生產線放置一臺前置機，前置機可根據客戶應用情況，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線上方顯示實時生產數據、報警信息和公司發布的通知。負責各自生產線的數據采集和監控，在通過辦公網絡將數據送到管理層對數據進行展現、管理、分析、歷史追溯等功能。  

依據實現情況，采用原網絡和計算機利舊的方案，只需在計算機上安裝紫金橋組態軟件，負責與控制系統以太網通訊的數據采集、數據處理、數據轉發、網絡斷線數據暫存和恢復等功能。

監控層和管理層數據庫間通訊故障時，監控層數據源能夠對斷線期間的數據進行緩存，當網絡恢復后能自動將數據恢復到管理層數據服務器。數據恢復保證了歷史數據的完整性和一致性。

系統結構圖如下：

3 系統設計目標

1) 建立實時數據平臺：對生產運行數據、設備數據等信息進行收集、存儲；

2) 提供分析手段：對生產數據和相關的信息建立生產信息數據倉庫,通過豐富的統計分析方法和手段對數據進行展示；

3) 采用自動化、信息化的技術，解決人為因素導致的產量和質量問題；     

4) 設備運行信號、設備緊急停機信號、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) 生產信息、故障信息、通知等LED目視看板功能；

6) 生產信息及故障信息的歷史紀錄存儲、統計、查詢功能；

7) 設備重要工藝參數的實時曲線跟蹤、歷史曲線追溯、質量分析；

8) 設備累計運行時間和所有設備的完好率統計，提高設備利用率；

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形式；

10) 統計過程控制（Statistical Process Control）SPC是質量管理的有力工具，它可以保持生產線穩定，減少質量波動，提高產品質量。數據庫內置SPC點，可以提供多種控制圖和分析數據，全程監控產品質量。

11) 工藝重要參數的追蹤，發現操作的潛在問題，并能對各個班組的操作水平進行評估、考核；

12) 系統具有與外部系統進行數據交換的接口，并可提供網絡功能的支持； 　　

13) 系統采用具有實時數據監控軟件技術，并根據目前企業信息化發展的特點，即能達到現有需求也可根據監控與管理要求的增加進行擴展； 

14) 促使設計、工程及生產部門提高每個環節的效率，確保成本競爭力以降低成本并捕捉各個層面的創新保持或提高質量水平； 

4 設計原則

穩定性：采用當前先進成熟的技術和通用性較強的軟件產品；

實用性：合理配置和選取合適的產品型號，使整個系統穩定、可靠和成本節約；

方便性：完善的管理系統，用戶操作方便直觀；

可擴展性及易維護性原則；

開放性：為保證各供應商產品的協同運行，同時考慮到投資者的長遠利益，本系統必須是開放系統，并結合相關的國際標準或工業標準執行。

5 系統功能

1） 數據采集和存儲

 

 

 

 

 

 

 

前置機通過與現場PLC OPC方式通訊，采集設備生產數據如產能數據、設備運行時間、設備狀態信息、影響產品質量的重要參數等,完成設備原始生產數據實時采集和數據存儲，為實時數據展現、歷史追溯和統計分析起到重要的數據依據。為企業建立一個數據倉庫，實時數據庫對于企業來說就如同飛機上的“黑匣子”。由于企業實時數據存放在統一的數據庫中，企業中的所有人，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級實施管理，諸如工藝改進、質量控制、故障定位維護等，在業務管理和實時生產之間起到橋梁作用，更好地實現企業數字化管理。 

2） 報警和事件功能

報警是控制過程或設備狀態出現問題時發出的警告，同時要求操作人員做出響應，及時解決發生的問題。事件記錄了系統各種狀態的變化和操作人員的活動情況，不要求操作人員作出響應。當產生一特定系統狀態時，比如某操作人員登錄到本系統時事件即被觸發。本系統支持設備故障報警事件記錄的保存、顯示、提醒和打印。

功能：提供重要工藝參數限值報警、偏差報警、變化率報警等多種報警方式；

 

 

 

 

 

提供設備故障報警,故障信息數據進行存儲，對故障信息進行報警和恢復，及時了解和解決設備故障，為設備建立“病歷庫”；

報警存儲和報警查詢：

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3）曲線分析

                                A.實時曲線

         實時趨勢可以察看某一個數據點在當前時刻的狀態，而且實時趨勢也可以保存一小段時間的數據趨勢，這樣使用它就可以了解當前設備的運行狀況和工藝參數的執行情況。

B. 歷史曲線

歷史趨勢可以方便的觀察數據庫中的重要參數歷史點在任意一個時刻的狀態,對生產工藝參數追溯，方便了解過去時刻決定產品質量的參數執行情況，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據參數在任意一個時刻的狀態，不同時刻同一參數的對比等。同時提供統計分析功能，可以對任何一段趨勢曲線的統計值進行計算，幫助工藝技術員和工程師進行統計分析和工藝的優化。是增強的歷史數據分析組件。提供了更多的數據分析手段，在查看統計數據時，確定具體的統計范圍，在統計區就會自動計算出相關統計信息。在計算某些統計值時，比如：CP、CPK，還需要用到統計上限和統計下限。選擇相關曲線后，您可以通過移動上值線和下值線來動態設置該曲線的統計上下限,可以在歷史曲線上做標記說明，同時提供了更多的函數接口，可以導出到EXCEL對數據進行再次分析。

4） 設備管理

可以通過設備管理功能塊，有效的對設備進行管理。可以記錄一個設備的啟停次數、累計運行時間、連續運行時間，并且可以對設備的運行時間進行報警。當打開報警開關時，您可以選擇對設備的累計運行時間或連續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運行時間，這樣在系統運行時，只要設備運行時間超限，系統就會產生報警，提示您做相應的處理。有效的提高設備利用率和減小設備故障率。

5） 圖表

以餅圖和棒狀圖對產量和某一型號或某一批次產品合格率進行直觀的展現,可按產品型號、班、日、月、年進行查詢。

6）    目視看板

通過懸掛于生產線上方的電視機，顯示每條生產線當前的生產信息、設備狀態信息、產能信息和重要通知等。

7） 事故追憶

對設備故障或產品質量等事件相關點的歷史狀態進行詳實記錄，以便對事故產生原因進行分析。事件的種類、數量、關聯點、事件發生前后時間范圍等都可以自由指定。

 

 

 

 

 

 

 

8） 報表

A. 生產報表

本系統通過與現場設備的實時通訊獲取生產原始數據，無法自動獲取的數據采用人工錄入的方式，通過對原始生產數據的加工，可以形成各類報表:包括實時數據報表、班報、日報、月報、年報等，報表可查詢、打印、導出EXECL等，報表樣式可根據客戶要求定制。報表樣式參考如下圖：

    

 

 

· 可以查詢任意時間段內的歷史數據 ； 

· 以月為單位查詢歷史記錄； 

B. 設備運行報表

記錄設備運行的重要參數，為設備保養和維護提供數據依據。

C. 工藝參數報表

對產品質量相關的數據進行存儲和展現，為提高產品質量提供重要分析數據。

                                  

9） 數據轉儲

數據轉儲工具實際上也是紫金橋實時數據庫一種對外通訊接口，只是它面向的是具有ODBC連接方式的數據庫管理系統。通過ODBC連接，數據轉儲工具將實時數據按固定的表結構形式寫入數據庫管理系統中，或者從表中讀取數據后將其寫入到實時數據庫中。這種通訊方式實現了CIMS、ERP、LIMS等應用管理系統及用戶開發的管理系統與控制系統進行生產信息交換的手段，提高了紫金橋實時數據庫系統的開放性和可擴展。

10） SPC

SPC即統計過程控制（Statistical Process Control）。SPC主要是指應用統計分析技術對生產過程進行實時監控，科學的區分出生產過程中產品質量的隨機波動與異常波動，從而對生產過程的異常趨勢提出預警，以便生產管理人員及時采取措施，消除異常，恢復過程的穩定，從而達到提高和控制質量的目的。 

11） 網絡功能 

     管理層系統同時支持B/S和C/S結構，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范圍內訪問，保證系統的安全性和可靠性生產數據采集平臺與運行的門戶網站系統進行無縫集成。

12） 安全管理 

設置操作權限，不同用戶級別可以通過相應的權限進入系統，能實時修改設定參數，在自動狀態時能根據設定參數實現最優化運行。

13） 多種開放接口

用戶可以通過系統提供的ˎ̥>API接口，ˎ̥>COM控件，ˎ̥>OPC服務器、ˎ̥>DDE服務器與數據庫進行通訊。

6 總結

Ø 確保訂單準時交貨 
Ø 縮短訂單生產過程時間
Ø 減少機臺產線停機等待時間
Ø 減少物料采購提前期
Ø 減少生產缺料情況
Ø 減少物料、成品、半成品的庫存
Ø 減少生產、生管的人力需求
Ø 讓生產管理透明化、可視化、可量化
Ø 提高產品質量、降低制造成本
Ø 靈活應對多變的生產訂單
Ø 管理復雜的產品和工藝
Ø 實時監控生產現場
Ø 改善品質管理的效果
Ø 提供完整準確的制造數據
Ø 讓工作更輕松
Ø 讓工廠更賺錢