中小型制造业设备监控信息化研究 一、问题的提出
中国的职业院校一般都开设机电专业、机械制造及设备检修专业。从这些专业毕业的技术技能型人才的就业方向是制造企业或交通运输业，从事设备的操作及维护工作。指导老师及学生在企业实习过程中发现企业的设备操作及维护存在下列问题： （1）运行数据匮乏
生产管理工作需要设备健康状况、及时准确的工艺数据、进度数据以及设备开机效率数据，目前的生产管理方式主要依靠层层上报的人工报表，不仅存在费工费时的问题，在数据及时性和准确性方面，都无法达到日益苛刻的管理要求。 (2)难免事后维修
目前的设备维护，除了定期维护之外，仅能在设备出现故障后才进行必要的修复与更换，无法做到先期发现、先期处理，保证生产的连续正常进行； (3)故障定位困难
目前的设备售后维修保养服务，仅能获得操作工对故障现象的非专业描述，缺乏详尽的故障前、故障时和故障后的全方位运行参数，很难制定准确的处理方案，往往一次维修难以彻底解决设备故障。
(4)设备维修保养缺乏管理控制
设备维保项目繁多，通过传统管理方式无法保障维保项目获得及时维修。
然而我们处在互联网时代、信息化社会，市场变化快，客户需求高度多样化，唯有信息技术才能快速支撑传统的制造业，使之实现信息化调度、卓越绩效、环境友好、优质低耗、人机和谐、无忧生产的制造模式。这便是《中国制造2025》、《工业4.0》所提出的智能制造、智慧工厂的目标之所在。
制造企业正全力打造包含机器人、立体库房、流水线体在内的全自动化生产能力，保障了产品质量的稳定性。这为企业进一步利用信息化提升管理水平，提升企业整效率打下良好的基础。
为解决上述问题，本课题依托云计算、云存储、物联网采集终端、工业组态软件、手机移动应用软件等先进技术，部署车间信息化系统，全面采集设备状态及关键参数，通过分析获得设备开机率、运行时间分布、设备健康状况、维保时间统计与提醒等信息，通过工业组态界面图形化展示，通过手机应用软件实时推送信息全面信息至管理人员。为生产管理人员提供一手、全面的车间设备运行状态、健康状态、能耗信息以及维保信息，方便制定更加科学的生产计划、维护保养及维修计划和能耗控制计划，大幅提升车间信息化管理水平。
二．课题的界定
制造业:指对制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等），按照市场要求，通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的大型工具、工业品与生活消费产品的行业。
制造业直接体现了一个国家的生产力水平，是区别发展中国家和发达国家的重要因素，制造业在世界发达国家（developed countries）的国民经济中占有重要份额。 根据在生产中使用的物质形态，制造业可划分为离散制造业和流程制造业。
信息化:指培养、发展以计算机为主的智能化工具为代表的新生产力，并使之造福于社会的历史过程。（智能化工具又称信息化的生产工具。它一般必须具备信息获取、信息传递、信息处理、信息再生、信息利用的功能。）与智能化工具相适应的生产力，称为信息化生产力。智能化生产工具与过去生产力中的生产工具不一样的是，它不是一件孤立分散的东西，而是一个具有庞大规模的、自上而下的、有组织的信息网络体系。这种网络性生产工具将改变人
们的生产方式、工作方式、学习方式、交往方式、生活方式、思维方式等，将使人类社会发生极其深刻的变化。 设备 ：通常指可供人们在生产中长期使用，并在反复使用中基本保持原有实物形态和功能的生产资料和物质资料的总称。 监控 ：对装备及系统的工作状态不间断地实时监测，并根据反馈信息自动对系统中异常部位实施相应措施的闭合自动控制作用。 三．国内外研究现状述评
（一）国内外制造业企业设备监控的现状
由斯坦福大学和麻省理工学院合作开发基Internet的下一代制造业企业设备监控诊断示范系统，这项工作同时也得到了制造业、计算机业和仪器仪表业的Sun、HP、Boeing、Intel、Ford等12家大公司的热情支持和通力配合。许多大公司也在他们的产品中加入了Internet的功能，著名的National Instruments公司也在它的产品Lab Windows／CVI以及Lab VIEW中加入了网络通讯处理模块，因而可以通过WWW、FTP、E．mail方式在网络范围内进行监控数据的传送。法国“ALARM”研究组对生产过程的智能报警和监控系统进行了长期研究，并在多个项目中进行了应用。国内对于制造业企业设备监控技术也开展了积极的研究。目前，西安交大、华中科技大学、哈尔滨工业大学、南京理工大学等高校已取得了较为先进的研究成果，如西安交通大学研制的“大型旋转机械计算机状态监测系统及故障诊断系统“RMMD”、华中科技大学开发的“汽轮机工况监测和诊断系统KBGMD”、哈尔滨工业大学的“微计算机化机组状态监视与故障诊断专家系统MMMDES”等。 （二）国内外制造业企业设备监控系统的问题
随着网络技术的飞速发展和监控范围的扩大，监控系统由过去的单机监控过渡到现在的网络监控，但目前还存在着一些问题。首先，网络通信技术不足的问题。网络通信技术是制造业企业设备监控技术中最为关键的技术，然而，目前网络通信一般简单采用Socket技术，甚至FTP或E．Mail等，这些技术无论在传输的数据量、编程的灵活性还是安全性方面都有很大的欠缺，特别是对于现场多个端点的数据采集，会大大增加编程的复杂度，不能满足制造业企业设备监控技术对网络通信的需求；其次，网络通信中多种结构并存的问题。目前的制造业企业设备监控系统结构大多比较复杂，分布距离远，而且还存在着不同局域网，不同平台，甚至在同一局域网中的操作平台以及编程语言也可能有不同的问题，这就要求集成网络中的不同平台，实现相互之间的通信，而这些问题采用传统方法是难以解决的。 （三）国内、外常用的几种造业企业设备监控系统 1.基于GPRS制造业企业设备监控系统
如今的基于GPRS网络技术的制造业企业设备监控技术带来了的机遇可应对上述挑战。随着无线通信技术的发展，GPRS产品在数据传输领域的应用日益广泛。尤其是GPRS模块的出现，更加促进了GPRS通信方式的应用及其这项技术的发展。，GPRS通信还具有保密性高、可靠性高、抗干扰能力强等特点，保证了数据传输的准确性和稳定性，并提供双方完备的通信协议。GPRS网络是在现有GSM网络中增加GGSN和SGSN来实现的，使得用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据。
2.基于基于Web制造业企业设备监控系统：
基于Web的制造业企业设备监控系统是指通过Internet ,使用TCP/IP技术,让管理层或调度人员能够看到生产现场的实时信息,并且能够实现对生产现场的远程调度、指挥决策以及对生产设备的远程在线配置和故障诊断等。将Web技术应用于制造业企业设备监控系统,既减化了操作、延伸了管理范围,又减少了软件升级和维护费用。基于Web的制造业企业设备监控系统可分为现场监控(智能终端) 、监控中心(包括通信模块、数据库服务器、Web服务器)和客户三个子系统。智能终端一方面负责采集现场各设备的运行状况数据,并传送给监控
中心;另一方面接收监控中心的控制命令,并采取相应的动作。监控中心通信模块完成和现场控制器的数据传送任务,Web服务器完成与客户以及现场子系统的交互,数据库则用于存储现场得到的实时数据。客户子系统由浏览器实现,是用户直接与其交互的部分,它接受用户的输入，从监控中心获取监测数据或通过监控中心发送控制命令。 3.基于嵌入式internet制造业企业设备监控系统
嵌入式设备远程监测系统是在嵌入式技术和网络技术不断发展的前提下，针对设备的远程监测远程设备诊断远程维护，将网络通讯技术 嵌入式计算机技术自动化技术设备诊断维护技术相结合，能够嵌入和集成在被监测设备中的嵌入式 模块化远程监测诊断维护装置和应用软件及基于的远程服务器终端操作系统。二十一世纪是信息化网络化和智能化的时代，随着Internet技术的迅速发展，以太网和TCP/CP协议已成为世界范围内的事实标准，将Internet技术引入嵌入式系统，实现基于Internet的远程数据采集远程控制自动报警以及远程故障诊断 维护等，已经成为工业自动化及其它众多领域（如环境自动监测智能小区管理网络自动抄表等）的发展趋势。基于嵌入式internet系统采用分布式网络结构，可以分为两级 第一级为基于嵌入式终端的现场数据采集部分；第二级为制造业企业设备监控部分，第二级还可以细分为两级，一级为基于企业internet 内部网络的制造业企业设备监控，另一级为基于外部网络，即在internet 广域网上的远程监控系统的结构。
四.选题意义与研究价值 （一）理论意义
“互联网+”代表一种新的经济形态，本课题将有助于该理论的深入研究，丰富该领域的研究成果，充分发挥互联网在制造业生产要素配置中的优化和集成作用，将互联网的创新成果深度融合于制造业生产之中，提升实体经济的创新和生产能力，形成更广泛的以互联网为基础设施和实现工具的经济发展新形态。 （二）实践意义
本课题依托云计算、云存储、物联网采集终端、工业组态软件、手机移动应用软件等先进技术，部署车间信息化系统，全面采集设备状态及关键参数，通过分析获得设备开机率、运行时间分布、设备健康状况、维保时间统计与提醒等信息，通过工业组态界面图形化展示，通过手机应用软件实时推送信息全面信息至管理人员。为生产管理人员提供一手、全面的车间设备运行状态、健康状态、能耗信息以及维保信息，方便制定更加科学的生产计划、维护保养及维修计划和能耗控制计划，大幅提升车间信息化管理水平，从而提高设备的利用率和生产效率。同时也能提高职校毕业生对设备的操作与维护能力。 五．课题理论依据
本课题基于MRPII理论为基础来开展研究，该理论是对制造业的生产资源进行有效计划的一整套生产经营管理计划体系，是一种计划主导型的管理模式。MRPII是闭环MRP的直接延伸和扩充，是在全面继承MRP和闭环MRP基础上，把企业宏观决策的经营规划、销售/分销、采购、制造、财务、成本、模拟功能和适应国际化业务需要的多语言、多币制、多税务以及计算机辅助设计（CAD）技术接口等功能纳入，形成的一个全面生产管理集成化系统。
六．研究目标、研究内容
（一）研究目标：研究如何依托工业云平台，通过BEE100Z物联网采集模块的安装、现场工业Zigbee网络的覆盖、组态化监控平台的搭建以及安装于重要管理人员的手机APP软件，构建了一套基于工业云平台的设备信息实施采集系统，即工厂信息化系统。从而提高企业的生产效率。另一方面，作为职业教育工作者，我们教师在课堂上采取案例教学法，把我们对该课题的研究引入课堂，让学生掌握该项技术，提高学生对信息技术的运用能力，提高学生
课题申报范文：2731-中小型制造业设备监控信息化研究
