杨晓娜 黄 河 李云豪
（广西中烟工业有限责任公司，广西 南宁 530001）
随着互联网、大数据等技术的快速发展，人们对智能工厂、智能分析的需求也越来越高。目前，南宁卷烟厂制丝车间的设备已具备基础的自动化控制，且能对过程数据进行采集，并逐步向大数据分析和智能控制方向发展。但车间生产信息的记录、流转，以及维修故障记录等仍采用纸质记录的方式，对信息流转的及时性会产生影响，不利于信息的统计和分析。迫切需要对系统的建设方式进行优化。目前，国内有学者对此进行研究。王维龙［1］、邹旺等［2］通过安装在设备上的传感器来对数据进行采集，从而实现对生产数据的分析；
何贵川等［3］对生产数据的采集和分析进行研究；
翟传祥［4］借助条码标识对工装检定、库存、使用、维修、报废的工装实物进行管理，实现车间数字化管理应用；
陈亮等［5］以某企业制造车间工程质量管理为例，实现对智能车间质量数据的集成及可视化分析平台的设计；
张志刚等［6］通过对RFID技术的应用进行研究，实现对生产现场信息的实时采集；
惠旋［7］通过对航天企业目前面临着单件研制、多品种小批量制造、定型产品规模批产等生产任务交叉特点进行介绍，并提出HT公司基于数字化制造技术的生产管理优化方案。
综上所述，已有的相关文献是围绕如何实现对底层数据的采集和系统架构的设计，而本研究是在现有数据基础上，通过设计数字化交接班系统，对生产数据进行分析，助力企业决策，并找到纸质信息流转的替代方式，从而实现企业生产作业流程的信息化。
烟丝的生产流程为烟叶出库、切片回潮、叶片加料、切丝、烘丝、掺配、加香、梗投料、水洗、润梗、加料、切梗、烘梗等，每一个工序中的制丝集控已实现对过程工艺参数、设备状态的采集。员工可根据工艺要求在纸质交班本中记录每批烟的过程检验数据，如每个工序及每批烟的料头、料中、料尾时刻，并对入口水分、入口温度、烘丝温度等工艺参数进行记录。而纸质信息的记录存在以下2个问题。一是人工记录的数据存在漏填的情况，在后期会补录数据，但失去数据的真实性。二是纸质交班信息不利于数据统计和对过往数据的查询。因此，为了解决上述问题，采用信息化方式来代替人工录入数据。
根据企业生产管理和车间智能管理需求，系统要实现对整个制丝过程数据的自动采集，避免人工干预，同时还要生成现场管理报表，以满足企业管理分析需求。企业的生产管理需求主要有以下5个方面。①通过系统来完成生产操作步骤，在生产过程中对生产重量、入口水分、出口水分等数据进行记录，同时记录抽取料头、料中、料尾3个生产过程的水分、温度等参数，上述操作均在系统中完成，且能通过系统自动获取数据，员工只用复核即可。②车间文档的管理需求。操作岗位上的员工要查看工艺标准、工艺通知及其他班组消息通知，可通过系统对上述信息进行推送，员工能及时获取班组的生产计划信息，并能实时查看工艺标准。③车间防差错管理。通过定时提醒来防止员工在生产过程中忘记抽取系统数据，同时对工艺参数进行防差错设计，防止出现员工操作失误的现象。④设备的维修管理。在系统选中相应的维修内容直接呼叫维修工，维修工在收到维修信息后，根据维修点、故障现象等信息进行维修，维修后通过确认维修记录来形成闭环，并自动记录维修时间。⑤报表管理。交班本信息化管理能及时掌握车间的生产情况，可实时查询当前生产情况或对历史交班进行记录，方便管理层对生产进行分析。
数字化交班系统是基于车间现场管理需求设计出的。先对车间需求进行分析，对车间生产的纸质交班本进行分析，整理业务需求，并根据业务需求整理出数据需求，数据需求是数字化交接班系统的过程数据。再对过程数据进行分类，可分为生产数据、工艺质量数据、过程检测数据以及人员、班次的基础信息数据。其中，生产数据包括生产工序、工单号、工单状态、起止时间；
工艺质量数据包括工艺标准、加香加料比例、切丝宽度等；
工艺配方数据包括片烟的配方信息；
过程检测数据包括生产过程的水分、温度、烘丝温度、压力、加水流量等实时数据。生产工单数据是通过MES系统获取的工单信息，人员、班次信息及班组交接班信息要通过人工来获取。
数字化交班系统是车间级的生产管理系统，是企业总体架构设计中的子系统。该系统的设计是基于HTML5的架构，业务数据库采用Oraclel数据库、生产实时的数据库采用SQLserver数据库。员工通过PC端访问数字化交接班系统，在系统上进行操作，完成业务流程，即可对整个生产流程的作业数据进行采集。设计时可结合车间员工的作业习惯，重点考虑系统操作的便捷性和易用性，因此系统的操作界面要简洁直观、登录便捷。
3.1 系统架构设计
企业的系统总体架构如图1所示，数字化交班系统获取车间设备实时生产数据，并将数据存储进实时数据库中。系统设计面向的是车间及管理人员，因此数字化交接班系统是介于底层集控系统和上层管理系统之间的中间级系统。与MES系统间的数据交互是通过企业总线ESB来完成的，通过建立OPC服务来读取底层数据，从而获取制丝集控数据。
图1 系统总体架构图
数字化交接班系统采用典型的三层架构，即由数据库服务、业务逻辑（模型服务、集成服务、应用逻辑服务、WEB应用服务）、客户端组成，采用B/S架构，并基于谷歌浏览器内核进行开发，可通过360、火狐、谷歌等浏览器进行访问。
3.2 系统硬件设计
数字化交班系统的应用终端是落地式计算机机柜，硬件尺寸和结构如图2所示。机柜包含一台19寸的显示器和一台计算机主机，屏幕下方设有刷卡机。在设计之初，考虑车间的粉尘环境，对终端进行防尘设计，尽量减少机柜门的数量，并在开门位置做好密封，防止粉尘进入。
图2 数字化交接班系统终端设计图
对车间员工来说，每次登录系统都要输入用户名和密码，且因为信息安全的要求，密码要求在8位以上，还要有大小写、特殊字符等。对一线员工来说，操作起来确实不便。为了提高系统登录的便捷性，在数字化交接班系统终端电脑上安装标准的IC卡读卡机，并自主开发系统免密登录小程序［8-9］。IC卡读卡机感应距离为8～15 cm，读卡机与电脑通过USB数据线进行连接，支持Windows 7/8 32（64）位系统。其工作原理是用户在首次登录系统时要设置个人密码，并对个人信息进行配置，之后再登录系统时，系统通过IC卡读卡机来获取员工的ID信息，并自动匹配核对个人信息，即可实现一键式登录数字化交接班系统。每次登录系统时，员工只要将员工卡放在读卡器位置3 s，即可自动登录个人账户系统，方便员工操作。
3.3 系统功能设计
数字化交接班系统功能模块分为生产控制、工艺质量、设备维修、文档查看4个模块。生产控制模块主要对生产过程中的水分、温度、设备等参数进行控制，按照工艺要求的检测时间来采集相应的生成过程数据，并做好生产记录，同时还要记录每班生产中的其他作业信息；
工艺质量模块主要用于防止差错，通过对工艺水分进行反复比对，确认生产的加料比例、工艺水分修正值是否有误；
文档查看模块是将车间的各种工艺文件、生产信息等导入到数据库中，省去下发纸质版工艺单的工作流程，员工可通过系统直接查看生产班组发出的工艺通知。
该系统有2个特色。一是设计出一键式刷卡登录系统。通过设计的托盘小程序，所有操作人员只用刷本人的员工卡就可实现免密登录系统，且通过权限设置，对每个员工设计出相应的操作功能菜单，可使其了解所有的操作功能。二是增加维修呼叫功能。员工通过点击系统界面上的“维修呼叫”按钮，就能把维修信息通过短信的方式发送到维修工的手机上［10］，维修工可通过手机提前了解设备故障，经过实际操作验证，该方式处理故障的效率远高于电话通知的方式。同时，如果5 min内没有维修工应答，系统会再次将维修信息推送到维修人员的手机上，直至维修工到达现场确认维修为止。
车间操作员工通过操作数字化交班系统，来完成生产过程中所需的数据采集、生产信息记录等内容，如果不按时按规定进行操作，系统会报警提醒，并进行记录，不仅保证作业流程的及时性，还确保采集到的生产数据的准确性，生产过程中数据采集记录见表1。
表1 系统生产过程部分数据采集表
另外，在系统中可查看各岗位的历史交班记录，如表2所示。在生产班次信息统计方面，只用几秒的时间就能得到统计数据，而以往要翻看交班记录才能查到相关数据。另外，可对生产过程数据进行分析，如通过前后工序的生产有效开机和停机时间来分析作业效率，进而优化作业调度计划。
表2 生产交班功能数据表
数字化交班管理系统的创新之处在于引入维修呼叫、一键式刷卡登录功能。员工通过维修呼叫功能可直接将维修信息发送到维修工手机上，系统维修过程记录见表3。通过刷卡登录可避免操作终端直接输入密码的不便，在提高员工登录系统便捷性的同时，也提高系统的安全性，运用信息化技术来提升车间的信息化水平。
表3 维修过程记录数据表
数字化交班管理系统是基于制丝生产作业工程而开发的管理系统，在系统设计中引入先进的管理理念，规范员工的作业行为，加强生产过程数据传递的实时性和准确性，推动管理创新，实现企业设备管理水平的快速提升。应用效果表明：①数字化现场管理系统实现纸质信息到数字信息的转化，奠定车间信息数字化基础，改变车间生产层面的纸质信息传输方式。②将生产过程中的自检、抽检、作业记录等业务中的所有信息都汇总到管理系统中，从而形成报表，能满足管理人员随时随地查询历史数据的需求。同时，还会激发基于生产过程数据的二次分析需求，使员工从原来反复抄写记录转换为关注过程生产控制。③将生产过程的技术数据全部纳入车间的管理中，通过数据的综合分析为决策提数据支撑，改变以往经验式管理模式，促进管理模式由经验式管理向数据决策管理模式的转变。
本研究通过建设基于B/S架构的数字化交接班系统，用来取代纸质交接班的方式，实现生产信息的数据化流转，同时系统基于生产过程的数据分析，实现对车间管理的多维度分析，可通过作业时间自动统计有效作业时间、停机时间等，提高车间管理人员对车间有效作业率的分析水平。数字化现场管理系统在系统设计时充分考虑车间员工操作的便捷性，提供了维修呼叫功能和刷卡登录等功能，将现代信息技术应用于生产控制中，促进企业的数字化转型。
猜你喜欢 交班车间工艺 某压力容器模拟锻件制造工艺一重技术(2021年5期)2022-01-18100MW光伏车间自动化改造方案设计智能制造(2021年4期)2021-11-04小方坯连铸无塞杆保护浇注工艺实践昆钢科技(2021年1期)2021-04-13山间采茶忙 车间制茶香今日农业(2020年23期)2020-12-31浅析医院多级交班系统功能规划设计与探讨软件(2020年7期)2020-12-24SBAR交班模式在临床工作能力考核中的运用健康大视野(2019年20期)2019-11-12工艺的概述及鉴定要点收藏界(2019年2期)2019-10-12总分总护理交班模式在老年病科的应用及体会健康必读·下旬刊(2018年10期)2018-12-26招工啦小学生学习指导(中年级)(2018年11期)2018-11-29护理交班表在临床护理工作中的应用特别健康·下半月(2018年5期)2018-07-02