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设备生产管理警示系统为轮胎企业实现精益的生产提供数据保证

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摘要:轮胎企业设备生产管理警示系统通过无线网络采集所有生产设备的状态信息,自动统计分析生产过程效率并与生产数据绑定,最后进入工厂生产ERP系统,真正实现企业设备过程信息数据流。

关键词:无线网络;生产过程效率;信息数据流。

目前,大多数企业车间生产信息化都是基于ERP平台,但是随着生产工艺的提高,对设备的生产效率与运维效率的统计分析越来越迫切,设备种类与各类状态也不断增多,ERP对设备的管理已经不能满足用户的需求。

当前,大部分轮胎企业生产车间都是人工记录与统计设备的各类状态,只有采用先进的数据管理平台才能真正实现设备状态大容量采集与数据统计。实现这些状态管理的关键技术是对设备状态进行自动高速采集与分类统计管理,针对不同的状态信息,采用不同的管理策略,对设备状态信息数据流进行有效的分析与处理。

设备状态综合管理平台正是基于此项需求开发而成,使工艺人员和管理人员能够获得完整的设备状态信息,实现生产设备管理的自动化。

1、系统介绍

设备生产管理警示系统是结合轮胎企业车间工艺标准和多年的项目开发经验的基础上,采用无线网络通讯技术与芯片高速处理技术,为橡胶轮胎企业车间提供一套关于机台状态与故障报警处理的完整解决方案,为企业的设备管理与维修费用统计提供有力保证。

网络拓扑如图1所示。

设备生产管理警示系统包含现场操作终端、高性能计算机、无线通讯模块、短信模块与LED屏等。现场操作终端为状态发起的智能控制器,提供各类设备状态的生成。高性能计算机为数据管理中心,提供各类状态的网络接收、数据分析和统计等功能,通过短线模块将设备故障报警信息发送到维修人员的手机上。

LED屏实时显示所有设备的当前状态,并提供颜色与闪烁提示。

处理过程实施例流程图如图2所示。

2、现场终端

现场操作终端采用高性能的ARM处理器,利用液晶屏显示设备的当前状态,提供电气输入接口,完成信号的采集(键盘操作与挂牌操作相结合)、显示与无线网络发送。图3显示程序的处理流程。

(1)采用工业网络的无线免费频段完成网络通讯,网络通讯延时短,采用避免碰撞的协议算法,确保传输数据的可靠性。

(2)提供多路数字输入通道,完成设备状态信号的自动采集,同时提供其它电气(或机械)输入方式完成用户自定义状态的输入。通过生产工操作可以记录的状态包括待料、故障、换工装、计划停与设备维修等多种状态,用户还可以自定义状态。

(3)根据用户预先设定的状态规则,提供设备状态互锁,确保设备状态输入信号的唯一性与准确性。如:为准确统计待料时间,工位在硫化或成型状态时,生产工选择待料状态时,系统不予确认。

(4)区域范围内设备故障报警,采用实时多任务处理机制完成设备故障的区域报警,并确保数据通讯与界面显示的并发处理。

(5)终端可依据设备组或人员组自动配置。例如:硫化机设备中可按单人每组设备管理,每操作工配置一台操作终端即可完成该组硫化机的状态操作;成型机则按照每设备(一二段成型机为一台设备)管理,每机台提供一个操作终端,方便操作工使用。

3、数据管理中心

数据管理中心为一组高性能计算机工作站,完成设备状态信息的采集、处理、显示与共享等功能,是系统的核心处理部分。工作站按照车间分布部署,工作站间通过以太网连接,每个工作站支持LED驱动显示并自带无线GPRS模块,提供故障的短信通知与自动呼叫。

(1)数据通讯。

数据管理中心工作站为与现场终端为一对多关系,系统采用多线程技术实现数据的高速采集,确保操作终端发出命令1s内服务器即响应,保证所有终端数据的实时性和准确性。

(2)状态排序与统计。

数据管理中心工作站接收现场操作终端的状态信息,根据状态的开始和结束自动累计状态的持续时间,并提供明细查询。系统根据预先定义状态的交叉性和相关性,自动对状态的统计做排序和增减处理。如:维修时间中分为停机维修时间和非停机维修,系统会根据设备的运行状态做自动统计(参见图4)。

数据管理中心能够自动判断所有状态重要性,为防止现场操作工误操作,数据中心采用线性排队技术确认所有状态的重要性,对所有状态做自适当的处理,确保状态执行顺序为先进先出。

数据管理中心根据设备的待料状态、换工装状态与运行状态,自动统计设备的运行效率与生产节拍,为改善工艺提供数据依据。

(3)生产节拍的管理。

数据管理中心接收现场终端的硫化(或成型)开始和硫化(或成型)结束时间,自动统计设备生产时间,对于设备处于非工作时间做连续统计,对于设备空闲状态做重要标记处理并提供设备的状态明细,提供设备空闲的原因,为生产调度安排提供数据依据。

(4)机台状态的通知和分级管理。

数据管理中心根据预先设定的规则和客户类型做数据判定,确保生产数据、状态数据与统计数据的协同处理。设备故障信息通过界面显示后,由GPRS模块发送到指定维修工手机上,并提供报警呼叫功能,确保设备故障发生10s内,维修工获得设备的序号与故障明细。

短信通知功能含故障维修、更换模具与更换工装,短信中含有机台序号、呼叫时间与操作类型,对于电话号码也可分类选择。如:当机台A-01发生故障时,生产工选择设备故障状态,数据服务器接收到状态信息后,自动从数据库中提出到维修工的电话号码,先发送短信(内容:A-01,8月3日14∶30,故障开始,等待维修),然后拨打维修工电话。如果维修工在指定的时间(如30min)内没有到达现场维修,系统自动发短信到维修部负责人(内容:A-01,8月3日14∶30,故障未处理,维修人:张力)。

(5)机台费用的生成。

设备在维修工维修结束后,要求维修工手动填写故障维修明细,包括更换元件编码、元件类型与出库登记等。数据管理中心每月自动为每个机台的生成维修报表,并与元件材料库服务器联网,每月自动统计机台的维修费用,并按月自动结算设备费用。

(6)企业数据的整合。

数据管理中心采用大型数据库存储设备状态数据,利用高性能的存储过程完成数据的大容量检索,在网络内所有工作站都可以实时浏览设备数据,设备实际状态与显示时间相差间隔小于3s,历史数据与统计数据的查询也可快速完成。

数据管理中心根据企业ERP系统的数据要求,自动生成数据报表,按照设定的时间间隔上传到指定的FTP目录,完成企业信息的交互。

4、结束语

设备生产管理警示系统是轮胎企业车间的数据综合处理平台,是结合轮胎生产工艺与车间调度管理模式而定制的一套专业轮胎企业车间人员服务的数据管理系统。设备生产管理警示系统为国内某大型轮胎企业采用后,成型车间可根据硫化车间的生产状况安排任务,摆脱原有的调度模式,设备维修状况为系统自动统计和通知,大大提高了设备的维修效率。设备生产管理警示系统自动统计成型机和硫化机的设备状态,为企业实现快速制造战略和精益生产的提供数据保证。

参考文献

[1]王树青。集散型计算机控制系统(DCS)。
[2]韦沛文,陈婉玲。企业信息化教程。