《装备制造技术》2021年第2期
生产监控可视化系统的搭建与应用
於双月，王飞，张瑞强
(上汽通用五菱汽车股份有限公司宝骏基地发动机工厂，广西柳州545007)
摘要：当前的先进制造业使用了大量高精度及智能化的设备，生产过程中产生的数据量也是越来越多，制造过程涉及 到高智能化的制造设备和加工工艺，为了进一步提高对这些数据的有效利用程度，设备的数据实时采集和实时监控就显 得尤为重要。只有及时、准确、详细地获取到设备运行状态及各项生产信息，将散乱无序的数据有效的提取采集出来，发 现其中潜在的规律，才能为企业决策提供帮助。因此，搭建一个生产监控可视化系统，直观的展示出数据之间的关联、趋 势，变得尤为重要。
关键词：中控大屏幕；数据可视化；数据采集；实时监控
中图分类号:TP274 文献标识码:A 0引言
当前传统的制造业对于设备管理和生产现场管 控还处于大量依赖人工判断、控制及决策的阶段，缺 少生产线数据采集监控、综合运行效率分析系统的 应用。生产现场存在数据采集难度大、数据分散、依 赖人
工抄录、节拍/瓶颈人工分析不全面，对于设备运 行过程中的潜在风险及故障隐患不能及时预警和排 除，导致设备和数控机床运行效率低下，停线率高严 重影响产能；质量潜在风险分析滞后，质量数据采集 后无分析造成数据浪费、死库、无趋势预判预警；能 源管理无系统化监控、能耗成本高、人工抄录数据分 散，无法精准识别能耗浪费点，无法精准调控供能，浪费大的问题。
随着信息化技术的发展以及国家前面提倡两化 融合的发展趋势，逐渐开始出现使用远程监控或统 一集中显示的技术来管理和监控所有设备，但目前 市面上的已有解决方案往往监控软件运行环境单一，无法随时随地进行设备和数控机床的信息查看 与管理，无法根据实际需求进行定制化的开发。此 外，当前的解决方案往往针对特定设备或者数控系 统，无法实现多种类、多系统的集中整合，增加成本 的同时，也提高了使用的复杂性〖11。
本文基于非标的自动化设备常用的PLC(可编程 逻辑控制器）和数控机床常用的FANUC数控系统，通过工业以太网组网进行通讯，直接与互联网进行 连接，搭建一套生产监控可视化系统，实现远程云端
文章编号：1672-545X(2021 >02-0203-04
实时监控与管理，将设备管理人员从大量繁琐的工 作中解放了出来，最终达到降本增效的目的。
1可视化系统的搭建
从实际生产过程中可知，生产监控可视化系统 需要将生产线制造装备、生产过程、相关数据、显示 大屏等紧密联系起来，因此，该系统的搭建重点分为 数据采集、硬件搭建与软件搭建三部分。
1.1数据采集架构
通过采用C#语言进行集成式数据采集系统的 开发，利用该系统对设备数据进行实时采集与持久 化存储于数据库。如图1所示，为方便使用，可采用 B/S(浏览器/服务器）架构实现设备数据的可视化展 示，相比于C/S(客户端/服务器）架构，B/S通过浏览 器直接访问，无需客户端安装，更加方便快捷。网络 系统连通后，通过OPC和FOCAS规范分别对PLC 和FANUC数控系统的数据进行采集，使用C#对采 集信息进行实时管理、分析、存储、显示等一系列工 作，实现了多种类、多台设备的信息的集中采集及处 理。
对于采集到的制造设备数据，根据需求进行二 次处理，或本地持久化存储。一类数据，如设备当前 开启状态、设备数字量I/O信号等实时数据，可以直 接实时存储至服务器静态存储区并实时刷新，客户 端可实时请求查看；另一类数据，如设备循环节拍、质量数据、能耗数据等，可以通过数据库对这类信息 进行本地持久化存储，根据需要进行统一取值进行
收稿日期:2020-11-12
作者简介：於双月（1988-)，男，广西桂林人，本科，工程师，研究方向：智能制造与设备维护管理。
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Equipment Manufacturing Technology No.2,2021
1.2硬件搭建
硬件部分可采用当前主流的液晶拼接屏方案 (图2>，显示清晰度高亮度大且可以长时间持续显 示，功耗也处于较低的水平，比较适合需长时间显示 的工况。
液晶拼接屏方案的首要产品就是屏幕，这也是 显示方案的主要组成部分
，
一
般情况下都是采用我
们所熟悉的49寸或55寸等尺寸的拼接屏，同时拼 缝可选择3 mm 规格，价格适中，显示效果也较好。液 晶拼接屏方案多种多样可自由组合，一般情况下，常 用的安装方式主要是机柜式和铝型材挂墙等，选择 哪种方式一是根据场地需求，二是安装空间的大小, 有墙面可以安装的可以直接使用铝型材的方案挂在
墙面，节省空间，如果受场地限制没有适合的墙面可 以悬挂，可以使用机柜式直接安装立于地面。
液晶拼接屏方案的核心设备是显示信号的控制 器产品。常见的主要有两种：一种是最常用的矩阵, 连接有输人及输出信号线，主要用来切换信号使用, 一种是分配器，是最简单的整屏显示设备，其它的就 是外置拼接处理器和解码设备，是用来解码视频图 像还是多路信号输人切换。
汽车灯饰另外一个最重要的部分就是大屏控制电脑，这 也是可视化系统的核心，控制电脑通过串口控制线
对R G B 矩阵实施控制，展示需要显示的内容，同时 也是由它控制拼接屏幕的组合显示方式，大屏控制 电脑中比较特殊的是采用了多屏显卡，实现多屏幕 的组合或分立显示。
控制PC
R (;B 电缆
网线串口控制线视频电缆DVI 电缆上海出租车起步价
图2硬件连接架构
1.3软件设计要点
网络系统，使用C #集成OPC ，FOCAS 等通讯协议开总体方案为通过现场总线、以太网、光纤、5G 通 发，采集生产线各类设备海量数据。开发运用任务调
讯、Modbus 等有线&无线通信网络建立一套健全的
度框架实现对数据的自动化分析与决策，最后基于
类
设备
C N C
设C I N C
设备
A 备
H
图1集成式数据采集架构
分析或可视化处理。数据库软件可选择SQL Server , 采用ODBC 接口【1]。
FOCAS 接口
OPC 接口OPC 服务器
A 类设备
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ASP .NET 和Echart 可视化组件实现人机交互。需要 实现的功能主要有：
(1) 设备监控管理
对于制造企业来说，首要目的是完成产品的生产
加工，生产设备是企业赖以生存的物质基础。生产工 作的稳定进行和生产设备的效能得到充分的利用才 能实现基本增效，但这必须依赖于对设备进行有效的 管理和维护。我们设计的生产监控可视化系统是通过 以太网通信将所有设备连接起来，实现对设备的有效 管控(图3)，其主要功能为：1)根据设备的实时状态 信息对设备进行维修管理，强化设备维护管理、确保 设备完好率、最大限度降低设备故障率、减少设备维 护成本、提高设备的综合利用率。2)对设备生产状态 进行实时监控。实时监控生产线及设备是否处于正常 运行状态，确保生产线的产能能正常输出，出现故障 时能及时发现并安排人员响应处理保证及时恢复。
(2) 生产监控管理
生产监控可视化系统作为中控指挥系统(图4)， 显示的内容主要包括生产线的设备状态、生产节拍、
丈量边关质量数据、能耗等等的实时状态，方便全方位地看待 整个工厂的信息，实时状态显示，节拍自动统计排序， 瓶颈工位自动识別，质量数据的趋势判断，能源的精 细化管理等等。管理范围主要是从上层管理系统将生 产信息收集并形成技术信息和质量管理。作为制造型 企业，它的目标就是以生产出的产品作为自己的盈利 和生存手段，它必须用最少的资源消耗，获取最大的 增值。我们的核心是整合工厂运行过程中各项业务的 数据，实时所有业务的功能模块互联互通互动，实现 提高工厂制造智能化与信息化的目标。
(3)工厂运行监控管理
可视化系统是帮助用户完成决策的辅助工具和
指挥中心（图5)，系统通过从生产现场抓取的数据和 现有信息系统数据资源的接入、转换、分析、运算，到 数据的多层级高效分析挖掘，之后通过需求进行可 视化呈现，最终实现人机交互，帮助工厂管理人员作 出决策等多种功能，可以直观的了解到整个工厂的 各生产线的实时运行状态及工厂目前存在的主要问 题清单和分布情况。
汽车之家2020最新报图
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生产过程监控界面
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图5可视化系统界面
2效益及推广价值
通过搭建生产线可视化系统，可实时监控设备 运行状态，对产量、节拍、暗灯同步采集处理，精准识 别生产线瓶颈与产品缺陷。同时也可以对关键部件 的PDM 数据单台设备时域分析多台设备差异分析， 引人大数据采集和分析预测性维修数据，设备故障 提前预知。通过质量数据的实时采集分析，充分挖掘 了生产运行的数据进行质量表现趋势预判预警，大 大的提高了质量控制水平。能耗管理从工厂层级下 沉到每个生产模块，管理精益化，也取代传统的人工 巡检抄录、可减少每名巡检员工作时长及巡检步行。欧司朗夜行者
通过这些图表能够直观的传递信息，就能更及时 发现问题，以节拍显示为例，以往需要逐个工位统计 节拍对比才能识别出节拍异常的情况，存在一定的滞 后性，现在经过数据抓取并处理显示之后，能实时直 观地看出哪些工位存在节拍异常，就能立即安排处 理，所以解决问题的效率也能得到较大提升。通过中 央大屏幕，将涉及生产的各项信息汇总到一起，让管 理层快速掌握主要资讯作出对应决策。总之，它的作 用就是将需管理的对象用一目了然的方式来体现。
因此，对于制造企业，搭建一套生产监控可视化 系统，实现生产过程中的实时状态、产量、质量、能耗 等数据的实时采集与趋势预判，可以较大程度的提 高企业的运行效率与管理水平以降低成本，实现工 厂的智能化与信息化水平提升。
3结束语
随着中国制造的转型及两化融合战略的提出， 提高信息化与数字化水平、发展智能制造成为该战 略的主要方向。智能制造的实现过程中，运用先进的 数据分析及数据展示工具，对企业产生的工业数据 进行挖掘具有十分重大的意义。本文根据工业生产 的背景，通过搭建一套生产监控可视化系统用于工 业数据分析运行管理，特别适用于适用大量高智能 化设备的制造企业，能为企业生产带来一定的效益。
参考文献：
m 王飞.基于以太网通讯的t 业设备数据实时采集研究m .装
备制造技术,2019(8): 138-143,147.
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(下转第235页)
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使用电梯具有保障作用。[2]李涵.电梯起重机械钢丝绳的检测及维护技术[几山东丁-业
技术，2018(4):25.
参考文献：[3]孙兴明.浅析电梯起重机械钢丝绳的检测以及维护措施[J1. [1】李东兴.电梯起重机械钢丝绳的检测与维护[j].中国设备科技技术创新，20丨7(20):80-81.
工程，2018(6): 88-89.
Discussion on the Inspection and Maintenance from the Force
Analysis of Hoisting Rope of Towed Elevator
ZHENG X u-xia
(W uxi Branch of Jiangsu Institute of Safety Supervision and Inspection
of Special Equipment, Wuxi Jiangsu 214000, China)
Abstract：Through the force analysis of the lifting wire rope of the traction elevator, the paper finds out that the quality and performance of the wire rope have a direct impact on the safety of the elevator, proves the effect of a variety of detection technologies,puts forward the corresponding maintenance methods, and provides a feasible scheme for the enterprise to use the lifting wire rope more safely.
Key words：hoisting wire rope; force analysis; detection; maintenance
(上接第206页）
Construction and Application of Production Monitoring Visualization System
YU Shuang-yue,WANG Fei,ZHANG Rui-qiang
(Engine Plant, SAIC-GM-W uling Auto Co., Ltd., Liuzhou Guangxi 545007, China)
Abstract：Especially the current advanced manufacturing industry, the use of a large amount of high precision and intelligent equipment, production process of the amount of data is also more and more, the manufacturing process involves high intelligent manufacturing equipment and processing technology, in order to further improve the effective use of these data, equipment of real-time data ac
quisition and real-tim e monitoring is particularly important. Only by timely, accurate and detailed acquisition of equipment operation state and various production information, effective extraction and collection of scattered and disorderly data, and discovery of the potential rules, can provide help for enterprise decision-making. Therefore, it becomes particularly important to build a production monitoring visualization system to intuitively show the correlation and trend among data.
Key words：large central control screen;data visualization;data collection;real time monitoring •八八•八八•八•八m.m八•八•八奏八•八•八
(上接第212页）
新：辽宁工程技术大学，2015. 门子自动化专家会议，2010:446-453.
[2] 吴星峰.小包邮件自动分拣系统的设计与实现[D].长春：吉丨4]刘鹏宇，刘红兵，安磊.自动化分拣线无接触供电系统的设
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[3] 黄春阳.漏波电缆无线通信在邮政分拣系统中的应用[C]//西
Analysis and Treatment of Common failures of Cross-belt mail Sorter
MA Jun-qiang,CHEN Bing-sen,JIANG Jin-tang
(Guangxi Vocational Collage of Water Resources and Electric Power,Nanning Guangxi 530023, China)
2012科鲁兹Abstract：Combined with years of equipment operation and maintenance work, the working conditions of the crossbelt mail sorter were analyzed, common equipment failures and their causes were found, and failure handling methods and equipment optimization and improvement programs were proposed. After the equipment has been optimized and improved, the failure rate has been significantly reduced, and good results have been received, which can be used for reference by relevant technical personnel.
Key words：failure analysis;troubleshooting;sorter;optimization and Improvement
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