1 现状       

    随着现代化企业制度在我国的普及和深化发展，企业的信息化建设不断深入，各企业特别是大中型企业都加快了信息网络平台的建设；企业正逐步转向利用网络和计算机集中处理

管理、生产、销售、物流、售后服务等重要环节的大量数据。 

在现代化、大规模的汽车整车和零部件生产行业中，对各类生产数据、质量信息的实时采集，并根据需要及时地向物料管理、生产调度、产品销售、质量保证、计划财务以及其他相关的各部门传送各类信息，这对原材料供应、生产调度、销售服务、质量监控、成本核算等都有着重要的作用，同时此数据对产品的质量跟踪和售后服务有重要的意义。 由于生产，质量数据属动态信息，不仅数据量大，而且内容庞杂，且由于此数据不仅用于生产统计及质量监控等方面，同时还具有对产品终身质量跟踪等功能，因而必须保证数据准确；另外，出于对劳动生产率等方面的考虑，不可能在现场的每个网点都设定专人负责数据输入，所以数据的采集只能由计算机软件来完成，由系统来保证数据的实时和准确，这就是本系统的开发和实施的重点所在。

目前存在的问题：生产数据没有有效共享，因而对影响生产过程的主要因素缺乏有效的监控手段。从各生产车间来看，各生产装置都上了PLC，但装置的数据只能显示在装置的操作站上，只有到生产现场的控制面板上，才能观察到生产数据。在车间办公室、调度室，或公司领导，都无法直接看到现场的生产数据。如果出差在外，想了解一下生产情况就更是无能为力了。

2） 分散的“信息孤岛”无法进行集中化管理。由于各装置信息封闭，即使在同一车间，由于采用的是不同厂家，或同一厂家不同型号的PLC，彼此间没有数据通讯手段。这致使生产管理的各个环节脱节，生产管理部门不能及时、有效地了解生产状况，指导组织生产，这样可能造成一定的浪费。

3） 没有长期的历史数据存储。随着存储介质价格不断下降，保存海量历史数据成为可能。而PLC或操作站本身一般不具备存储能力，或者历史数据存储能力很有限，而长期的历史数据有助于事故的事后分析。

4） 质量信息反馈滞后，导致加工成本增加。测试数据直接反映生产的质量情况，对指导生产具有非常重要的意义。目前这些数据没有进入计算机系统，只有在现场操作站才能看到。这些数据需要通过电话或报表形式报送生产管理部门，造成信息迟滞，并且不方便进行对比分析，形成一定的信息资源浪费。因此及时准确地将质量数据反馈给设置操作人员和生产调度人员，可以保证有效地控制生产质量、降低生产成本。

5） 综合统计分析和应用力度不够。各生产车间长期发展积累的数据是公司的巨大财富，它目前还是一个未被充分发掘利用的宝藏。大量的数据只被用于现场监控，而没有对这些数据进行统计分析。

6） 数据采集难度大。由于生产设备都成套采购或引进的，本企业对控制系统没有足够的资料的，增加了数据采集难度。

2 系统架构

设备监控管理系统网络构成依据三层次结构形式[即管理层（或称办公网络）、监控层和生产层三层次结构]设计。此网络结构，可以实现办公网与生产控制网络的隔离，避免病毒从办公网传到生产网中来，保障生产网的安全，并可实现数据的共享。根据现场的生产特点及设计要求，在每条生产线放置一台前置机，前置机可根据客户应用情况，采用单/双显示器，如前置机无人操作，那么显示器悬挂于所在生产线上方显示实时生产数据、报警信息和公司发布的通知。负责各自生产线的数据采集和监控，在通过办公网络将数据送到管理层对数据进行展现、管理、分析、历史追溯等功能。  

依据实现情况，采用原网络和计算机利旧的方案，只需在计算机上安装紫金桥组态软件，负责与控制系统以太网通讯的数据采集、数据处理、数据转发、网络断线数据暂存和恢复等功能。

监控层和管理层数据库间通讯故障时，监控层数据源能够对断线期间的数据进行缓存，当网络恢复后能自动将数据恢复到管理层数据服务器。数据恢复保证了历史数据的完整性和一致性。

系统结构图如下：

3 系统设计目标

1) 建立实时数据平台：对生产运行数据、设备数据等信息进行收集、存储；

2) 提供分析手段：对生产数据和相关的信息建立生产信息数据仓库,通过丰富的统计分析方法和手段对数据进行展示；

3) 采用自动化、信息化的技术，解决人为因素导致的产量和质量问题；     

4) 设备运行信号、设备紧急停机信号、对应的故障工位号及故障类型信号和故障恢复信号的采集；

5) 生产信息、故障信息、通知等LED目视看板功能；

6) 生产信息及故障信息的历史纪录存储、统计、查询功能；

7) 设备重要工艺参数的实时曲线跟踪、历史曲线追溯、质量分析；

8) 设备累计运行时间和所有设备的完好率统计，提高设备利用率；

9) 可以提供日报表、月报表、年报表、查询报表、自定义报表等多种报表展现形式；

10) 统计过程控制（Statistical Process Control）SPC是质量管理的有力工具，它可以保持生产线稳定，减少质量波动，提高产品质量。数据库内置SPC点，可以提供多种控制图和分析数据，全程监控产品质量。

11) 工艺重要参数的追踪，发现操作的潜在问题，并能对各个班组的操作水平进行评估、考核；

12) 系统具有与外部系统进行数据交换的接口，并可提供网络功能的支持； 　　

13) 系统采用具有实时数据监控软件技术，并根据目前企业信息化发展的特点，即能达到现有需求也可根据监控与管理要求的增加进行扩展； 

14) 促使设计、工程及生产部门提高每个环节的效率，确保成本竞争力以降低成本并捕捉各个层面的创新保持或提高质量水平； 

4 设计原则

稳定性：采用当前先进成熟的技术和通用性较强的软件产品；

实用性：合理配置和选取合适的产品型号，使整个系统稳定、可靠和成本节约；

方便性：完善的管理系统，用户操作方便直观；

可扩展性及易维护性原则；

开放性：为保证各供应商产品的协同运行，同时考虑到投资者的长远利益，本系统必须是开放系统，并结合相关的国际标准或工业标准执行。

5 系统功能

1） 数据采集和存储

 

 

 

 

 

 

 

前置机通过与现场PLC OPC方式通讯，采集设备生产数据如产能数据、设备运行时间、设备状态信息、影响产品质量的重要参数等,完成设备原始生产数据实时采集和数据存储，为实时数据展现、历史追溯和统计分析起到重要的数据依据。为企业建立一个数据仓库，实时数据库对于企业来说就如同飞机上的“黑匣子”。由于企业实时数据存放在统一的数据库中，企业中的所有人，无论在什么地方都可看到和分析相同的信息，客户端的应用程序可使用户很容易在企业级实施管理，诸如工艺改进、质量控制、故障定位维护等，在业务管理和实时生产之间起到桥梁作用，更好地实现企业数字化管理。 

2） 报警和事件功能

报警是控制过程或设备状态出现问题时发出的警告，同时要求操作人员做出响应，及时解决发生的问题。事件记录了系统各种状态的变化和操作人员的活动情况，不要求操作人员作出响应。当产生一特定系统状态时，比如某操作人员登录到本系统时事件即被触发。本系统支持设备故障报警事件记录的保存、显示、提醒和打印。

功能：提供重要工艺参数限值报警、偏差报警、变化率报警等多种报警方式；

 

 

 

 

 

提供设备故障报警,故障信息数据进行存储，对故障信息进行报警和恢复，及时了解和解决设备故障，为设备建立“病历库”；

报警存储和报警查询：

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3）曲线分析

                                A.实时曲线

         实时趋势可以察看某一个数据点在当前时刻的状态，而且实时趋势也可以保存一小段时间的数据趋势，这样使用它就可以了解当前设备的运行状况和工艺参数的执行情况。

B. 历史曲线

历史趋势可以方便的观察数据库中的重要参数历史点在任意一个时刻的状态,对生产工艺参数追溯，方便了解过去时刻决定产品质量的参数执行情况，有效的为工艺人员提供分析。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C. 趋势分析

趋势分析能够更加灵活的观察数据参数在任意一个时刻的状态，不同时刻同一参数的对比等。同时提供统计分析功能，可以对任何一段趋势曲线的统计值进行计算，帮助工艺技术员和工程师进行统计分析和工艺的优化。是增强的历史数据分析组件。提供了更多的数据分析手段，在查看统计数据时，确定具体的统计范围，在统计区就会自动计算出相关统计信息。在计算某些统计值时，比如：CP、CPK，还需要用到统计上限和统计下限。选择相关曲线后，您可以通过移动上值线和下值线来动态设置该曲线的统计上下限,可以在历史曲线上做标记说明，同时提供了更多的函数接口，可以导出到EXCEL对数据进行再次分析。

4） 设备管理

可以通过设备管理功能块，有效的对设备进行管理。可以记录一个设备的启停次数、累计运行时间、连续运行时间，并且可以对设备的运行时间进行报警。当打开报警开关时，您可以选择对设备的累计运行时间或连续运行时间进行报警处理，这时您需要输入最大累计运行时间或最大连续运行时间，这样在系统运行时，只要设备运行时间超限，系统就会产生报警，提示您做相应的处理。有效的提高设备利用率和减小设备故障率。

5） 图表

以饼图和棒状图对产量和某一型号或某一批次产品合格率进行直观的展现,可按产品型号、班、日、月、年进行查询。

6）    目视看板

通过悬挂于生产线上方的电视机，显示每条生产线当前的生产信息、设备状态信息、产能信息和重要通知等。

7） 事故追忆

对设备故障或产品质量等事件相关点的历史状态进行详实记录，以便对事故产生原因进行分析。事件的种类、数量、关联点、事件发生前后时间范围等都可以自由指定。

 

 

 

 

 

 

 

8） 报表

A. 生产报表

本系统通过与现场设备的实时通讯获取生产原始数据，无法自动获取的数据采用人工录入的方式，通过对原始生产数据的加工，可以形成各类报表:包括实时数据报表、班报、日报、月报、年报等，报表可查询、打印、导出EXECL等，报表样式可根据客户要求定制。报表样式参考如下图：

    

 

 

· 可以查询任意时间段内的历史数据 ； 

· 以月为单位查询历史记录； 

B. 设备运行报表

记录设备运行的重要参数，为设备保养和维护提供数据依据。

C. 工艺参数报表

对产品质量相关的数据进行存储和展现，为提高产品质量提供重要分析数据。

                                  

9） 数据转储

数据转储工具实际上也是紫金桥实时数据库一种对外通讯接口，只是它面向的是具有ODBC连接方式的数据库管理系统。通过ODBC连接，数据转储工具将实时数据按固定的表结构形式写入数据库管理系统中，或者从表中读取数据后将其写入到实时数据库中。这种通讯方式实现了CIMS、ERP、LIMS等应用管理系统及用户开发的管理系统与控制系统进行生产信息交换的手段，提高了紫金桥实时数据库系统的开放性和可扩展。

10） SPC

SPC即统计过程控制（Statistical Process Control）。SPC主要是指应用统计分析技术对生产过程进行实时监控，科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产过程的异常趋势提出预警，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。 

11） 网络功能 

     管理层系统同时支持B/S和C/S结构，用户可以通过IE浏览器或者紫金桥客户端进行访问。同时，完善的安全管理功能可以让用户在授权范围内访问，保证系统的安全性和可靠性生产数据采集平台与运行的门户网站系统进行无缝集成。

12） 安全管理 

设置操作权限，不同用户级别可以通过相应的权限进入系统，能实时修改设定参数，在自动状态时能根据设定参数实现最优化运行。

13） 多种开放接口

用户可以通过系统提供的ˎ̥>API接口，ˎ̥>COM控件，ˎ̥>OPC服务器、ˎ̥>DDE服务器与数据库进行通讯。

6 总结

Ø 确保订单准时交货 
Ø 缩短订单生产过程时间
Ø 减少机台产线停机等待时间
Ø 减少物料采购提前期
Ø 减少生产缺料情况
Ø 减少物料、成品、半成品的库存
Ø 减少生产、生管的人力需求
Ø 让生产管理透明化、可视化、可量化
Ø 提高产品质量、降低制造成本
Ø 灵活应对多变的生产订单
Ø 管理复杂的产品和工艺
Ø 实时监控生产现场
Ø 改善品质管理的效果
Ø 提供完整准确的制造数据
Ø 让工作更轻松
Ø 让工厂更赚钱