CN107390636B - 一种数控设备运行监测方法和维护方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明中公开了一种数控设备运行监控方法和数控设备维护方法及系统，通过对不同型号数控设备的通信接口类型进行识别，针对不同的通信接口类型在云服务器上下载相应的程序，实现对不同型号数控设备运行数据的读取和运行情况的监测；解决了目前难以同时对不同型号数控设备进行数据采集和对采集的数据进行有效运用的问题，及传统数控设备在运行过程中只能对同型号数控设备进行数据采集、监测的问题；并在此基础上提出了一种基于大数据的数控设备维护方法和系统，解决了传统维护方法中存在的维修周期长、维修信息管理水平低，及无法进行有效共享的问题。
Description
技术领域
本发明涉及数控设备维护技术领域，特别涉及一种数控设备运行监测方法，及基于互联网和大数据技术的数控设备维护方法和维护系统。
背景技术
国外数控机床的远程监控技术,主要是通过提高数控机床的智能化,使机床通过网络通信来实现在线监测、远程控制和故障诊断等功能。近年来，新一代的智能机床应运而生,如日本MAZAK公司研发的智能机床，这种新一代的加工中心配备一个称为信息塔(e-Tower)的外部设备(包括计算机、手机、机外和机内摄像头等),能够实现语音、图形、视像和文本的通信功能；其与生产计划调度联网，能实时反映机床工作状态和加工进度，网络监控功能可以实现远程的状态监测和数控机床群的控制。
对数控设备监控方法的相关领域同样开展了很多的研究，例如Ferraz Jr(2010)提出了一个基于网络的数控车床数据采集和监控系统,Torrisi等(2012)提出一种基于CyberOPC的远程监控方法,Garrido等(2011)提出了机床的远程维护方法。
目前国外主要的数控系统供应商已在数控系统的信息采集领域取得了一定的成果,森精机提出了CAPS-NET周期性采集数控系统的运行信息并发布到网络中；马扎克通过Cyber-Factory系统建立智能网络化的生产环境，实现对联网的Mazak数控系统进行网络化监控；GE Fanuc的CIMPLICITY系统利用Fanuc数控系统的FOCAS/FOCAS II信息采集接口,通过网络远程访问采集Fanuc系统的运行信息；日立的Flexlink对生产环境中的日立数控系统进行实时监控和状态测量。但在上述信息采集过程对数控厂商的依赖性很强，无法实现对不同厂商数控设备进行信息采集及对上述信息进行有效的利用。
近40年间，我国数控机床的设计和制造技术有较大提高,相继开发出了华中I型、蓝天I型、航天I型、华中21世纪星等开放式数控系统,它们采用在工业PC机上配适配器卡的结构,较好地实现网络环境下的CAD/CAPP/CAM一体化。在相关的技术上取得了很大的进展，如董文辉等(2003)报道了基于网络的数控机床远程控制技术；袁楚明(2004)报道了基于Web的开放式数控设备远程监控技术研究；张海军等(2005)提出了一种基于Internet的数控机床远程监控系统；张国凡等(2005)开展了网络化数控加工状态监测技术研究；戴娟等(2008)开展了数控机床的远程监控技术研究；王姣等(2010)研究了基于嵌入式Linux的数控机床远程监控；黎小华(2010)开展了数控机床智能监控CPS构建技术研究；岳敏(2012)等设计了一种基于Web技术的开放式数控设备远程监控系统；高孙权等(2013)开展了基于Web的开放式CNC机床远程监控系统研究；陆小虎等(2015)提出了一种基于Agent的数控系统信息集成方法,将不同类型数控系统进行联网；王力超等(2016)提出了一种基于云制造服务模式的数控系统无线移动单元，该系统可使用智能移动设备远程访问与操作现场数控系统，并能够将机床运行状态信息及故障信息发送至云端远程监控平台服务器。近年来，我国机械工程研究领域取得了一系列突出进展和原创性成果，但是在国际上总体还处于落后地位。
随着世界经济竞争格局正在发生的深刻变化，主要发达国家都提出“再工业化”战略，并推出依靠科技创新重振制造业的重大举措，新一轮工业革命正在深化。如德国政府提出的“工业4.O”战略，旨在提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。制造业数字化智能化正是新的工业革命的核心技术，这其中，实现现场制造设备的广泛互联和远程监控，及数控设备大数据的建设和有效应用，成为未来研究的热点之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数控设备运行监测方法，解决目前难以同时对不同型号数控设备进行数据采集和对采集的数据进行有效运用的问题，及传统数控设备在运行过程中只能对同型号数控设备进行数据采集、监测的问题。在此基础上提出了一种基于大数据的数控设备维护方法，可解决传统维护方法中存在的维修周期长、维修信息管理水平低，及无法进行有效共享的问题。
本发明的另一目的还在于提供一种数控设备维护系统。
为解决上述技术问题，本发明采用了一种数控设备维护方法，包括以下步骤：
S11：读取数控设备的运行参数等相关数据；
S12：将读取的数据上传至云服务器；
S13：根据读取的数据判断是否有故障发生，当判断有故障发生时进行报警；
S14：接收到报警后，本厂维修人员进行维修，若不能完成维修，通过云服务器在网络上发布相关的维修需求，或将维修需求推送到维修工程师客户端，维修需求中包括设备信息、设备故障类型和描述。
上述技术方案中，优选地，所述步骤S11中具体包括以下步骤：
S101：将各数控设备基础信息录入云服务器，包括数控设备的类型、名称、型号、通信接口类型等；
S102：通过安装在各数控设备上的采集端读取云服务器中该数控设备的相关数据，识别设备的类型和通信接口类型；
S103：根据设备通信接口类型在云服务器上下载相应的数据读取程序，并将该数据读取程序安装到采集端，实现采集端对该类型数控设备的信息的读取。
上述技术方案中，优选地，所述步骤S12中在对采集的信息进行上传前，还包括有对读取的数据进行整理的步骤；所述对读取的数据进行整理的步骤包括设定上传数据的字段，所述字段中包括故障时间、数控设备信息、故障代码等。
上述技术方案中，优选地，所述步骤S14中将维护需求推送到维修工程师客户端的操作包括以下步骤：
S141：维修工程师在客户端注册的操作；包括设置个人ID、录入维修工程师个人注册信息及维护机床的类型及维护专业特长等，建立维修工程师信息库，维修工程师个人注册信息中包括维修工程师的位置信息；
S142：读取维修工程师信息库的维修工程师位置信息，识别数控设备的当前位置信息，与维修工程师的位置信息比对；
S143：读取维修工程师信息库中维修工程师维护机床的类型及维护专业特长信息，与云服务器中录入的设备信息、设备故障类型和描述信息比对，确定维修工程师与维护需求的匹配程度；
S144：根据步骤S142和S143中比对的结果，筛选出距设备位置较近及与维护需求匹配程度较高的维修工程师，并将维修需求推送到上述维修工程师的客户端。
上述技术方案中，优选地，在将维修需求推送到上述维修工程师的客户端后，还包括有以下步骤：
S145：维修工程师在客户端上确认接受维修任务的操作；
S146：上述任务接受确认信息在具有任务审核权限的客户端上显示，同时在该客户端上显示或关联该维修工程师的信息，便于对维修工程师信息的查询；
S147：具有审核权限的人员对该维修任务进行确认，维修工程师对设备进行维修。
上述技术方案中，优选地，在维修工程师对设备进行维修后将本次维修信息通过客户端上传到云服务器。
上述技术方案中，优选地，所述步骤S14中本厂维修人员进行维修时，可通过移动客户端扫描设备上二维码的方式，在移动客户端上获取设备的历史维护信息；本厂维修人员维修完成后将本次维修信息通过客户端上传到云服务器。
本发明还采用了一种数控设备运行监测方法，包括以下步骤：
S21：读取数控设备的运行参数等相关数据；
S22：将读取的数据上传至云服务器；
S23：云服务器根据读取的数据对数控设备运行状态进行监测；
所述步骤S21中读取数控设备的运行参数等相关数据的过程为：
S201：将各数控设备基础信息录入云服务器，包括数控设备的类型、名称、型号、通信接口类型等；
S202：通过安装在各数控设备上的采集端读取云服务器中该数控设备的相关数据，识别设备的类型和通信接口类型；
S203：根据设备通信接口类型在云服务器上下载相应的数据读取程序，并将该数据读取程序安装到采集端，实现采集端对该类型数控设备的信息的读取。
本发明还采用了一种数控设备维护系统，包括：
采集端，采集端分别安装在各数控设备上，与数控设备的通信接口连接，用于采集数控设备的运行参数和设备的位置参数，并将采集的数据上传到云服务器；
云服务器，用于存储各数控设备的基础信息，及接收采集端上传的数据，并向客户端发布或推送信息，所述云服务器上存储有用于读取不同类型数控设备数据的数据读取程序。
上述技术方案中，优选地，所述云服务器内设有维修工程师信息库，云服务器可根据设备基础信息、设备位置信息和设备故障信息在维修工程师信息库中筛选出匹配的维修工程师，并将信息推送到维修工程师客户端。
本发明采用上述技术方案具有的有益效果：
1)本发明通过对不同型号数控设备的通信接口类型进行识别，针对不同的通信接口类型在云服务器上下载相应的程序，实现对不同型号数控设备运行数据的读取和运行情况的监测；
2)因为从源头上解决了当前不同型号数控设备接口难以统一和不标准造成的数据难以集中采集的问题，实现了数控设备运行大数据的建设和共享；通过将采集的数据进行统一的整理，然后传送到云服务器，方便了对大数据的分析和运用；
3)通过建立维修需求推送平台和维修工程师信息库，通过将维修信息生成任务单，可将维修信息准确推送到匹配的维修工程师客户端，实现对数控设备故障的快速响应和维护，实现了数控设备维护的市场化，创建了一种新的数控设备维护管理模式和商业模式。
附图说明
图1为本发明实施例提供的数控设备运行监测方法流程示意图。
图2为本发明实施例提供的数控设备维护方法流程示意图。
图3为本发明实施例提供的数控设备维护系统原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
本发明是基于云服务器实现对不同厂家数控设备的集中、统一监测和维护的管理，其实现的基础是对不同厂家数控设备运行数据的采集。本实施例中对数控设备数据的读取是通过一采集端来实现的，这种采集端上设置有多功能接口，包括嵌入式模块、用于与云服务器之间数据传输的通信模块、数据采集及上传模块和用于采集数控设备位置信息的GPS模块。采集端被分别安装到各种不同厂家、不同型号的数控设备上，通过其多功能接口实现与不同型号数控设备的连接。
采用该采集端对不同型号数控设备进行数据读取的方法如下：
S201：将各数控设备基础信息录入云服务器，包括数控设备的类型、名称、型号、通信接口类型等；
S202：通过安装在各数控设备上的采集端读取云服务器中该数控设备的相关数据，识别设备的类型和通信接口类型；
S203：根据设备通信接口类型在云服务器上下载相应的数据读取程序，并将该数据读取程序安装到采集端，实现采集端对该类型数控设备的信息的读取。
通过上述过程实现对不同数控设备运行数据的读取操作。
在此基础之上，将读取的数据上传至云服务器；云服务器根据读取的数据对数控设备运行状态进行监测。实现对数控设备的集中监控，具体数控设备运行监测方法的流程如图1所示。
本发明实施例中提供的数控设备维护方法流程如图2所示，首先采用采集端对不同型号数控设备进行数据读取操作，数据读取过程与上述检测方法中的一致，这里就不再赘述。
在对数控设备运行数据等相关数据完成采集后，将各采集端所读取的数据统一上传到云服务器，云服务器对数据进行处理后，完成数控设备运行大数据的建立。但因不同型号数控设备在数据形式上的差异，导致所读取的数据往往不能直接进行有效的利用和整合，需要在上传之前或上传后对读取的不同类型的数据进行整理。这里对读取的数据进行整理的操作包括设定上传数据的字段，字段中包括故障时间、数控设备信息、故障代码等，对数据进行统一标准化的处理。
采集端对数据进行读取的同时对数据进行分析，或者通过云服务器对上传的数据进行分析，特别是对异常的运行数据进行分析，进而判断是否发生故障或已经发生故障，在作出判断后采集端报警，或通过云服务器向相关人员客户端发送报警信息。
在接收到该报警后，本厂维修人员进行维修，在维修时可通过移动客户端扫描设备上二维码的方式，在移动客户端上获取设备的历史维护信息。在维修完成后将本次维修信息通过客户端上传到云服务器。
若本厂维修人员不能完成维修，通过云服务器在网络上发布相关的维修需求，也可以将维修需求推送到客户端。上述两种方式可以设置先后顺序，本实施例中采用现将维修需求发布到网络上由网络专家库中的专家进行会诊，提出解决方案，在仍然无法解决时，再触发将维修需求推送到客户端的执行程序。当然也可以采用任选其中一种方式。其中，在发布或推送的维修需求中包括但不仅限于数控设备相关信息信息，如型号等，及设备故障类型和简要描述。
上述将维护需求推送到客户端的操作包括以下步骤：
S141：维修工程师在客户端注册的操作；包括但不限于设置个人ID及认证信息、录入维修工程师个人注册信息及维护机床的类型及维护专业特长等，建立维修工程师信息库，维修工程师个人注册信息中特别地包括有维修工程师的位置信息，当然还包括工程师的姓名、联系电话等基本信息；
S142：云服务器读取维修工程师信息库的维修工程师位置信息，并通过采集端中设置的GPS模块识别该设备的当前位置信息，将该设备的位置信息与维修工程师信息库中维修工程师的位置信息进行比对，以距离为参数设置筛选条件，筛选出距离较近的维修工程师；
S143：云服务器读取维修工程师信息库中维修工程师维护机床的类型及维护专业特长信息，与云服务器所发布维修需求中的设备信息、设备故障类型和描述信息进行比对，确定维修工程师与维护需求的匹配程度；这里的匹配程度可根据各不同参考项设定不同的系数和权重的方式进行评价，将以该方式的到的评价结果设置一个筛选条件，筛选出匹配程度达到要求的维修工程师；
S144：根据步骤S142和S143中比对的结果，筛选出距设备位置较近及与维护需求匹配程度较高的维修工程师，并将维修需求推送到上述维修工程师的客户端，实现对维修需求的精确推送。
在将维修需求推送到上述维修工程师的客户端后，还可包括以下操作步骤：
S145：维修工程师在客户端上确认接受维修任务的操作；
S146：在维修工程师确认接收维修任务后，将上述任务接受确认信息在具有任务审核权限的客户端上显示，同时在该客户端上显示或关联该维修工程师的信息，便于对维修工程师信息的查询；
S147：具有审核权限的人员对该维修任务进行确认，维修工程师对设备进行维修。当然，维修工程师在维修时可通过移动客户端扫描设备上二维码的方式，在移动客户端上获取设备的历史维护信息。在维修工程师对设备进行维修后将本次维修信息通过客户端上传到云服务器。
本发明实施例中还包括一种数控设备维护系统，该数控设备维护系统包括采集端和云服务器；其中采集端分别安装在各数控设备上，与数控设备的通信接口连接，用于采集数控设备的运行参数和设备的位置参数，并将采集的数据上传到云服务器；采集端上设置有多功能接口，包括嵌入式模块、用于与云服务器之间数据传输的通信模块、数据采集及上传模块和用于采集数控设备位置信息的GPS模块。
云服务器用于存储各数控设备的基础信息，及接收采集端上传的数据，并向客户端发布或推送信息，云服务器上存储有用于读取不同类型数控设备数据的数据读取程序。
云服务器内设有维修工程师信息库，云服务器可根据设备基础信息、设备位置信息和设备故障信息在维修工程师信息库中筛选出匹配的维修工程师，并将信息推送到上述维修工程师客户端。
该系统中当然还包括有客户端，客户端采用智能移动设备或PC接收云服务器发布或推送的信息，并与云服务器之间实现信息的交互。
如图3为本发明实施例提供的数控设备维护系统运行原理框图。采集端采用嵌入式安卓系统，通过嵌入式模块自行运行，可独立运行。通过云服务器实现数据采集到数据运用的过程，云服务器对数据采取统一的格式进行存储和管理，便于数据的后续运用和共享。
本发明的说明书被认为是说明性的而非限制性的，在本发明基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征作出一些替换和变形，均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种数控设备维护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S11：采用一采集端读取数控设备的运行参数相关数据；采集端分别安装在各不同厂家、不同型号数控设备上，通过多功能接口实现与不同型号数控设备的通信接口连接，用于采集数控设备的运行参数和设备的位置参数；
S12：采集端将读取的数据上传至云服务器；所述云服务器，用于存储各数控设备的基础信息，及接收步骤S11中读取上传的数据，所述云服务器上存储有用于读取不同类型数控设备数据的数据读取程序；
S13：云服务器根据读取的数据对数控设备的运行状态进行监测，对上传的数据进行分析，及对异常的运行数据进行分析，判断是否发生故障或已经发生故障，在作出判断后进行报警；
S14：接收到报警后，本厂维修人员进行维修，若不能完成维修，通过云服务器在网络上发布相关的维修需求，或将维修需求推送到维修工程师客户端，维修需求中包括设备信息、设备故障类型和描述。
2.根据权利要求1所述的数控设备维护方法，其特征在于，所述步骤S11中具体包括以下步骤：
S101：将各数控设备基础信息录入云服务器，包括数控设备的类型、名称、型号、通信接口类型；
S102：通过安装在各数控设备上的采集端读取云服务器中该数控设备的相关数据，识别设备的类型和通信接口类型；
S103：根据设备通信接口类型在云服务器上下载相应的数据读取程序，并将该数据读取程序安装到采集端，实现采集端对该类型数控设备的信息的读取。
3.根据权利要求1所述的数控设备维护方法，其特征在于，所述步骤S12中在对采集的信息进行上传前，还包括有对读取的数据进行整理的步骤；所述对读取的数据进行整理的步骤包括设定上传数据的字段，所述字段中包括故障时间、数控设备信息、故障代码。
4.根据权利要求1所述的数控设备维护方法，其特征在于，所述步骤S14中将维护需求推送到维修工程师客户端的操作包括以下步骤：
S141：维修工程师在客户端注册的操作；包括设置个人ID、录入维修工程师个人注册信息及维护机床的类型及维护专业特长，建立维修工程师信息库，维修工程师个人注册信息中包括维修工程师的位置信息；
S142：读取维修工程师信息库的维修工程师位置信息，识别数控设备的当前位置信息，与维修工程师的位置信息比对；
S143：读取维修工程师信息库中维修工程师维护机床的类型及维护专业特长信息，与云服务器中录入的设备信息、设备故障类型和描述信息比对，确定维修工程师与维护需求的匹配程度；
S144：根据步骤S142和S143中比对的结果，筛选出距设备位置较近及与维护需求匹配程度较高的维修工程师，并将维修需求推送到上述维修工程师的客户端。
5.根据权利要求4所述的数控设备维护方法，其特征在于，在将维修需求推送到上述维修工程师的客户端后，还包括有以下步骤：
S145：维修工程师在客户端上确认接受维修任务的操作；
S146：上述任务接受确认信息在具有任务审核权限的客户端上显示，同时在该客户端上显示或关联该维修工程师的信息，便于对维修工程师信息的查询；
S147：具有审核权限的人员对该维修任务进行确认，维修工程师对设备进行维修。
6.根据权利要求5所述的数控设备维护方法，其特征在于：在维修工程师对设备进行维修后将本次维修信息通过客户端上传到云服务器。
7.根据权利要求1所述的数控设备维护方法，其特征在于：所述步骤S14中本厂维修人员进行维修时，可通过移动客户端扫描设备上二维码的方式，在移动客户端上获取设备的历史维护信息；本厂维修人员维修完成后将本次维修信息通过客户端上传到云服务器。
8.一种数控设备运行监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S21：读取数控设备的运行参数相关数据；
S22：将读取的数据上传至云服务器；
S23：云服务器根据读取的数据对数控设备运行状态进行监测；
所述步骤S21中读取数控设备的运行参数相关数据的过程为：
S201：将各数控设备基础信息录入云服务器，包括数控设备的类型、名称、型号、通信接口类型；
S202：通过安装在各数控设备上的采集端读取云服务器中该数控设备的相关数据，识别设备的类型和通信接口类型；
S203：根据设备通信接口类型在云服务器上下载相应的数据读取程序，并将该数据读取程序安装到采集端，实现采集端对该类型数控设备的信息的读取。
9.一种数控设备维护系统，其特征在于，包括：
采集端，所述采集端可分别安装在各不同厂家、不同型号数控设备上，采集端上设置有多功能接口，包括嵌入式模块、用于与云服务器之间数据传输的通信模块、数据采集及上传模块和用于采集数控设备位置信息的GPS模块，通过多功能接口与不同型号数控设备的通信接口连接，用于采集数控设备的运行参数和设备的位置参数，并将采集的数据上传到云服务器；所述采集端可根据数控设备通信接口类型在云服务器上下载相应的数据读取程序，并将该数据读取程序安装到采集端；
云服务器，用于存储各数控设备的基础信息，及接收采集端上传的数据，并向客户端发布或推送信息，所述云服务器上存储有用于读取不同类型数控设备数据的数据读取程序；
所述云服务器根据读取的数据对数控设备的运行状态进行监测，对上传的数据进行分析，及对异常的运行数据进行分析，判断是否发生故障或已经发生故障，在作出判断后进行报警。
10.根据权利要求9所述的数控设备维护系统，其特征在于：所述云服务器内设有维修工程师信息库，云服务器可根据设备基础信息、设备位置信息和设备故障信息在维修工程师信息库中筛选出匹配的维修工程师，并将信息推送到维修工程师客户端。
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Denomination of invention: A Method and System for Monitoring and Maintaining the Operation of CNC Equipment Effective date of registration: 20230628 Granted publication date: 20200407 Pledgee: China Co. truction Bank Corp Deyang branch Pledgor: DEYANG JIECHUANG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980046450 |