CN110378625B - 一种基于数据分析的加工车间能源管理系统 - Google Patents

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CN110378625B CN201910815208.1A CN201910815208A CN110378625B CN 110378625 B CN110378625 B CN 110378625B CN 201910815208 A CN201910815208 A CN 201910815208A CN 110378625 B CN110378625 B CN 110378625B
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Abstract

本发明公开一种基于数据分析的加工车间能源管理系统，用于解决现有技术的SMT车间的车间人员的能力分配不均会导致整条生产线的生产量下降的问题；包括数据采集模块、服务器、产量采集模块、车间人员模块、数据分析模块和人员管理模块；本发明数据分析模块获取服务器内存储的设备信息和人员信息以及产量并对其进行分析，并利用公式获取得到车间人员的能源消耗值；通过人员管理模块对车间人员进行生产线分配，通过人员管理模块对车间人员进行生产线分配，将最优的生产线分配给能源消耗值最小的车间人员，可以集中提高生产线的生产能力，达到提高能源的利用率。

Description

一种基于数据分析的加工车间能源管理系统
技术领域
本发明涉及车间能源管理领域，尤其涉及一种基于数据分析的加工车间能源管理系统。
背景技术
SMT生产线，表面组装技术是由混合集成电路技术发展而来的新一代电子装联技术，以采用元器件表面贴装技术和回流焊接技术为特点，成为电子产品制造中新一代的组装技术；SMT生产线主要设备有:印刷机、贴片机(上表面电子元件)、回流焊、插件、波峰炉、测试包装；SMT车间主要由多条SMT生产线构成；
现有的SMT生产线在生产过程中，采用流水线式作业，存在的问题是：一个生产环节效率低会导致整条生产线的生产量下降；尤其是车间人员的工作效率问题，当一个车间人员负责的设备生产产量低，从而影响下一道工序，继而影响整条生产线的生产产量；因此，需要设计一款数据分析的加工车间能源管理系统，对车间人员进行合理分配，达到生产线的产量达到最大化，从而提高车间能源利用率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数据分析的加工车间能源管理系统；本发明通过人员管理模块对车间人员进行生产线分配，将最优的生产线分配给能源消耗值最小的车间人员，可以集中提高生产线的生产能力，达到提高能源的利用率。
本发明所要解决的技术问题为：
(1)如何通过对设备信息进行处理并采集计量装置统计每个生产环节的生产量，得到车间人员的能源消耗值，再获取生产性能值并与车间人员的能源消耗值进行品匹配，从而将最优的生产线分配给能源消耗值最小的车间人员，解决了现有技术的SMT车间的车间人员的能力分配不均会导致整条生产线的生产量下降的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于数据分析的加工车间能源管理系统，包括数据采集模块、服务器、产量采集模块、车间人员模块、数据分析模块和人员管理模块；
所述数据采集模块用于采集SMT车间设备信息并将采集的SMT车间的设备信息发送至服务器内进行存储；所述设备信息包括设备型号、设备用电量以及设备的停机时间、设备的维修次数和设备的生产量；车间人员模块用于采集SMT 车间的人员信息并将其发送至服务器内进行存储；所述人员信息包括姓名、对应负责的设备工作时间；所述产量采集模块用于采集SMT车间每条生产线上的产量并将其发送至服务器内进行存储；
所述数据分析模块用于获取服务器内存储的设备信息和人员信息以及产量并对其进行分析，具体分析步骤如下：
步骤一：设定车间人员的工作时间为T；采集车间人员在T时间内负责设备的设备信息；设定车间人员记为Ri，i＝1、……、n；对应的负责的设备用电量记为DRi；设备的停机时间记为TJRi；通过计量装置采集对应负责设备的生产量并记为SCRi；
步骤二：利用公式
Figure GDA0003732195330000021
获取得到车间人员Ri的能源消耗值NXRi；其中，e1、e2和e3均为预设比例系数；μ为修正系数，取值为0.3242321；
步骤三：数据分析模块将车间人员的能源消耗值发送至人员管理模块；
所述人员管理模块接收车间人员的能源消耗值并对车间人员进行生产线分配，具体分配步骤如下：
S1：获取服务器内存储每条生产线的生产产量，将生产线标记为 Aj,j＝1、……、n；生产线的生产产量记为CAj；生产线上所有设备的用电量记为DAj；生产线上所有设备的维修次数记为PAj；
S2：利用公式
Figure GDA0003732195330000031
获取得到生产线Aj的生产性能值 XNAj；其中ρ、d1、d2和d3均为预设比例系数；V为预设误差修正值，取值为 20.5245；
S3：将生产线Aj依据生产性能值大小由大到小进行排序，得到生产线分配顺序；
S4：生产线Aj包括若干个岗位，每个岗位对应生产线设备；
S5：按照生产线分配顺序进行车间分配；对排序最前的生产线进行人员分配，具体分配步骤如下：
SS1：获取车间人员及对应负责的设备和能源消耗值；
SS2：通过岗位对应生产线设备与车间人员对应负责的设备进行匹配，当两者相同，则将其车间人员标记为待选车间人员；
SS3：对待选车间人员的能源消耗值由小到大进行排序，设定每个岗位需要b个车间人员进行轮换，b＝1、2、3、4；则根据能源消耗值从小到大依次选取b个待选车间人员为选中车间人员；该选中车间人员为分配到该生产线和对应的岗位；
S6：对排序次之的生产线进行人员分配，去除选中车间人员的车间人员及对应负责的设备和能源消耗值，然后执行步骤SS1—SS3；对j条生产线分配依次类推；
所述人员管理模块将生产线及对应的选中车间人员发送至服务器内进行存储。
优选的，步骤一中所述的计量装置包括红外线发射器、红外线接收器、分析模块、存储器、检测模块和控制模块；
所述红外线发射器和红外线接收器分别对称安装在设备出口一侧的传送带支架上，红外线发射器发射红外线至红外线接收器，当PCB板从设备出口流入下一道工序时，经过红外线发射器与红外线接收器之间，PCB板阻挡红外线，红外线接收器未接收到红外线信号同时开始计时，并将其标记为开始时刻；当接收到红外线信号，计时停止，并将其标记为结束时刻；红外线接收器将未接收到红外线信号指令及对应的开始时刻和结束时刻发送至分析模块；所述分析模块接收模块接收未接收到红外线信号指令及对应的开始时刻和结束时刻并进行分析，当开始时刻和结束时刻的时刻差在预设时间范围内，则分析模块将设备的生产量增加一。
优选的，所述分析模块将设备的生产量通过发送模块发送至存储器内进行存储；所述检测模块用于检测输送PCB板的传送带是否输送，检测模块包括支架，支架的内部通过转轴安装有滚轮，滚轮的底部与传送带的上端面相接触，滚轮上插接有导电杆，支架的内部两侧壁开设有第一弧形槽和第二弧形槽，第一弧形槽和第二弧形槽的内部均镶嵌有弧形导电片，导电杆的一端位于第一弧形槽内部镶嵌的弧形导电片凹槽内；导电杆的另一端位于第二弧形槽内部镶嵌的弧形导电片凹槽内；
所述支架的顶部安装有盒体，盒体的内部安装有电源单元、电流检测单元和信号统计单元；位于第二弧形槽内的弧形导电片通过导线与电源单元连接，位于第一弧形槽内的弧形导电片通过导线与电流检测单元连接；电流检测单元通过导线与电源单元连接，电源单元用于提供电能；
所述电流检测单元用于检测电流信号并将电流信号发送至信号统计单元；所述信号统计单元用于统计电流信号的时间间隔值，当接收到电流信号开始计时，当再次接收到电流信号并再次计时，并统计二者的时间间隔值，当时间间隔值小于设定阈值，则生成开启指令，信号统计单元将生成的开启指令发送至控制模块；当在预设时间内未接收到电流信号则直接生产关闭指令并将其发送至控制模块。
优选的，所述控制模块接收到开启指令，则控制红外线发射器和红外线接收器通电工作；控制模块接收到关闭指令，则控制红外线发射器和红外线接收器断电停止工作。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过数据采集模块采集SMT车间设备信息以及通过产量采集模块采集SMT车间每条生产线上的产量并将其发送至服务器内进行存储，数据分析模块获取服务器内存储的设备信息和人员信息以及产量并对其进行分析，并利用公式获取得到车间人员Ri的能源消耗值NXRi；通过人员管理模块对车间人员进行生产线分配，将最优的生产线分配给能源消耗值最小的车间人员，可以集中提高生产线的生产能力，达到提高能源的利用率；
(2)本发明当滚轮转动的同时带动导电杆转动，当导电杆的两端位于第一弧形槽和第二弧形槽内时，导电杆与弧形导电片导通，从而使电源单元通过导线、导电杆、两个弧形导电片及电流检测单元构成闭合回来，从而有电流通过；电流检测单元检测到电流生成电流信号；信号统计单元用于统计电流信号的时间间隔值，通过判断时间间隔值生成开启指令和关闭指令值控制模块，从而通过控制模块控制计量装置中的红外线发射器和红外线接收器断电停止工作，便于节约能源。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种基于数据分析的加工车间能源管理系统的原理框图；
图2是本发明检测模块结构示意图；
图3是本发明盒体结构原理框图；
图4是本发明弧形导电片安装示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4所示，本发明为一种基于数据分析的加工车间能源管理系统，包括数据采集模块、服务器、产量采集模块、车间人员模块、数据分析模块和人员管理模块；
数据采集模块用于采集SMT车间设备信息并将采集的SMT车间的设备信息发送至服务器内进行存储；设备信息包括设备型号、设备用电量以及设备的停机时间、设备的维修次数和设备的生产量；设备包括上板机、印刷机、贴片机、回流焊，AO I检测设备、自动下板机和接驳台；车间人员模块用于采集SMT车间的人员信息并将其发送至服务器内进行存储；人员信息包括姓名、对应负责的设备工作时间；产量采集模块用于采集SMT车间每条生产线上的产量并将其发送至服务器内进行存储；
数据分析模块用于获取服务器内存储的设备信息和人员信息以及产量并对其进行分析，具体分析步骤如下：
步骤一：设定车间人员的工作时间为T；采集车间人员在T时间内负责设备的设备信息；设定车间人员记为Ri，i＝1、……、n；对应的负责的设备用电量记为DRi；设备的停机时间记为TJRi；通过计量装置采集对应负责设备的生产量并记为SCRi；
步骤二：利用公式
Figure GDA0003732195330000071
获取得到车间人员Ri的能源消耗值NXRi；其中，e1、e2和e3均为预设比例系数；μ为修正系数，取值为0.3242321；通过公式可得，车间人员对应的负责的设备用电量越大，则能源消耗值越大，车间人员对应负责设备的生产量越少，能源消耗值越大；车间人员对应的负责的设备停机时间越长，能源消耗值越大；
步骤三：数据分析模块将车间人员的能源消耗值发送至人员管理模块；
人员管理模块接收车间人员的能源消耗值并对车间人员进行生产线分配，具体分配步骤如下：
S1：获取服务器内存储每条生产线的生产产量，将生产线标记为 Aj,j＝1、……、n；生产线的生产产量记为CAj；生产线上所有设备的用电量记为DAj；生产线上所有设备的维修次数记为PAj；
S2：利用公式
Figure GDA0003732195330000072
获取得到生产线Aj的生产性能值 XNAj；其中ρ、d1、d2和d3均为预设比例系数；V为预设误差修正值，取值为 20.5245；通过公式可得，生产线上的生产产量越大，生产性能值越大，表示生产线的生产能力越高；生产线上所有设备的维修次数越小，生产性能值越大；产线上所有设备的用电量越小，生产性能值越大；
S3：将生产线Aj依据生产性能值大小由大到小进行排序，得到生产线分配顺序；
S4：生产线Aj包括若干个岗位，每个岗位对应生产线设备；
S5：按照生产线分配顺序进行车间分配；对排序最前的生产线进行人员分配，具体分配步骤如下：
SS1：获取车间人员及对应负责的设备和能源消耗值；
SS2：通过岗位对应生产线设备与车间人员对应负责的设备进行匹配，当两者相同，则将其车间人员标记为待选车间人员；
SS3：对待选车间人员的能源消耗值由小到大进行排序，设定每个岗位需要b个车间人员进行轮换，b＝1、2、3、4；则根据能源消耗值从小到大依次选取b个待选车间人员为选中车间人员；该选中车间人员为分配到该生产线和对应的岗位；
S6：对排序次之的生产线进行人员分配，去除选中车间人员的车间人员及对应负责的设备和能源消耗值，然后执行步骤SS1—SS3；对j条生产线分配依次类推；
人员管理模块将生产线及对应的选中车间人员发送至服务器内进行存储；
步骤一中的计量装置包括红外线发射器、红外线接收器、分析模块、存储器、检测模块和控制模块；
红外线发射器和红外线接收器分别对称安装在设备出口一侧的传送带支架上，红外线发射器发射红外线至红外线接收器，当PCB板从设备出口流入下一道工序时，经过红外线发射器与红外线接收器之间，PCB板阻挡红外线，红外线接收器未接收到红外线信号同时开始计时，并将其标记为开始时刻；当接收到红外线信号，计时停止，并将其标记为结束时刻；红外线接收器将未接收到红外线信号指令及对应的开始时刻和结束时刻发送至分析模块；分析模块接收模块接收未接收到红外线信号指令及对应的开始时刻和结束时刻并进行分析，当开始时刻和结束时刻的时刻差在预设时间范围内，则分析模块将设备的生产量增加一；通过计量装置可以方便的采集车间人员对应的生产量；
分析模块将设备的生产量通过发送模块发送至存储器内进行存储；检测模块用于检测输送PCB板的传送带2是否输送，检测模块包括支架1，支架1的内部通过转轴11安装有滚轮12，滚轮12的底部与传送带2的上端面相接触，滚轮12上插接有导电杆15 ，支架1的内部两侧壁开设有第一弧形槽13和第二弧形槽17，第一弧形槽13和第二弧形槽17的内部均镶嵌有弧形导电片14，导电杆15 的一端位于第一弧形槽13内部镶嵌的弧形导电片14凹槽内；导电杆15 的另一端位于第二弧形槽17内部镶嵌的弧形导电片14凹槽内；当传送带2运动时，则通过滚动摩擦力带动滚轮12转动，通过滚轮12带动导电杆转动，从而实现检测模块内的电流通断，通过电流信号的间隔可以判断传送带2是否工作；当传送带不工作时，即传送带2不输送PCB板，通过控制计量装置中的红外线发射器和红外线接收器断电停止工作，便于节约能源；
支架1的顶部安装有盒体16，盒体16的内部安装有电源单元161、电流检测单元162和信号统计单元163；位于第二弧形槽17内的弧形导电片14通过导线与电源单元161连接，位于第一弧形槽13内的弧形导电片14通过导线与电流检测单元162连接；电流检测单元162通过导线与电源单元161连接，电源单元161用于提供电能；当滚轮12转动的同时带动导电杆15 转动，当导电杆15 的两端位于第一弧形槽13和第二弧形槽17内时，导电杆15 与弧形导电片14导通，从而使电源单元161通过导线、导电杆15 、两个弧形导电片14及电流检测单元162构成闭合回来，从而有电流通过；电流检测单元162检测到电流生成电流信号；
电流检测单元162用于检测电流信号并将电流信号发送至信号统计单元 163；信号统计单元163用于统计电流信号的时间间隔值，当接收到电流信号开始计时，当再次接收到电流信号并再次计时，并统计二者的时间间隔值，当时间间隔值小于设定阈值，则生成开启指令，信号统计单元将生成的开启指令发送至控制模块；当在预设时间内未接收到电流信号则直接生产关闭指令并将其发送至控制模块；
控制模块接收到开启指令，则控制红外线发射器和红外线接收器通电工作；控制模块接收到关闭指令，则控制红外线发射器和红外线接收器断电停止工作；
本发明的工作原理：通过数据采集模块采集SMT车间设备信息以及通过产量采集模块采集SMT车间每条生产线上的产量并将其发送至服务器内进行存储，数据分析模块获取服务器内存储的设备信息和人员信息以及产量并对其进行分析，并利用公式
Figure GDA0003732195330000101
获取得到车间人员R i的能源消耗值NXRi；通过人员管理模块对车间人员进行生产线分配，获取服务器内存储每条生产线的生产产量，利用公式
Figure GDA0003732195330000102
获取得到生产线Aj的生产性能值XNAj；将生产线Aj依据生产性能值大小由大到小进行排序，得到生产线分配顺序；按照生产线分配顺序进行车间分配；将最优的生产线分配给能源消耗值最小的车间人员，可以集中提高生产线的生产能力，达到提高能源的利用率；当滚轮12转动的同时带动导电杆15 转动，当导电杆15 的两端位于第一弧形槽13和第二弧形槽17内时，导电杆15 与弧形导电片14导通，从而使电源单元161通过导线、导电杆15 、两个弧形导电片14及电流检测单元162 构成闭合回来，从而有电流通过；电流检测单元162检测到电流生成电流信号；信号统计单元163用于统计电流信号的时间间隔值，通过判断时间间隔值生成开启指令和关闭指令值控制模块，从而通过控制模块控制计量装置中的红外线发射器和红外线接收器断电停止工作，便于节约能源。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于数据分析的加工车间能源管理系统，其特征在于，包括数据采集模块、服务器、产量采集模块、车间人员模块、数据分析模块和人员管理模块；
所述数据采集模块用于采集SMT车间设备信息并将采集的SMT车间的设备信息发送至服务器内进行存储；所述设备信息包括设备型号、设备用电量以及设备的停机时间、设备的维修次数和设备的生产量；车间人员模块用于采集SMT车间的人员信息并将其发送至服务器内进行存储；所述人员信息包括姓名、对应负责的设备工作时间；所述产量采集模块用于采集SMT车间每条生产线上的产量并将其发送至服务器内进行存储；
所述数据分析模块用于获取服务器内存储的设备信息和人员信息以及产量并对其进行分析，具体分析步骤如下：
步骤一：设定车间人员的工作时间为T；采集车间人员在T时间内负责设备的设备信息；设定车间人员记为Ri，i＝1、……、n；对应的负责的设备用电量记为DRi；设备的停机时间记为TJRi；通过计量装置采集对应负责设备的生产量并记为SCRi；
步骤二：利用公式
Figure FDA0003732195320000011
获取得到车间人员Ri的能源消耗值NXRi；其中，e1、e2和e3均为预设比例系数；μ为修正系数，取值为0.3242321；
步骤三：数据分析模块将车间人员的能源消耗值发送至人员管理模块；
所述人员管理模块接收车间人员的能源消耗值并对车间人员进行生产线分配，具体分配步骤如下：
S1：获取服务器内存储每条生产线的生产产量，将生产线标记为Aj,j＝1、……、n；生产线的生产产量记为CAj；生产线上所有设备的用电量记为DAj；生产线上所有设备的维修次数记为PAj；
S2：利用公式
Figure FDA0003732195320000021
获取得到生产线Aj的生产性能值XNAj；其中ρ、d1、d2和d3均为预设比例系数；V为预设误差修正值，取值为20.5245；
S3：将生产线Aj依据生产性能值大小由大到小进行排序，得到生产线分配顺序；
S4：生产线Aj包括若干个岗位，每个岗位对应生产线设备；
S5：按照生产线分配顺序进行车间分配；对排序最前的生产线进行人员分配，具体分配步骤如下：
SS1：获取车间人员及对应负责的设备和能源消耗值；
SS2：通过岗位对应生产线设备与车间人员对应负责的设备进行匹配，当两者相同，则将其车间人员标记为待选车间人员；
SS3：对待选车间人员的能源消耗值由小到大进行排序，设定每个岗位需要b个车间人员进行轮换，b＝1、2、3、4；则根据能源消耗值从小到大依次选取b个待选车间人员为选中车间人员；该选中车间人员为分配到该生产线和对应的岗位；
S6：对排序次之的生产线进行人员分配，去除选中车间人员的车间人员及对应负责的设备和能源消耗值，然后执行步骤SS1—SS3；对j条生产线分配依次类推；
所述人员管理模块将生产线及对应的选中车间人员发送至服务器内进行存储。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的加工车间能源管理系统，其特征在于，步骤一中所述的计量装置包括红外线发射器、红外线接收器、分析模块、存储器、检测模块和控制模块；
所述红外线发射器和红外线接收器分别对称安装在设备出口一侧的传送带支架上，红外线发射器发射红外线至红外线接收器，当PCB板从设备出口流入下一道工序时，经过红外线发射器与红外线接收器之间，PCB板阻挡红外线，红外线接收器未接收到红外线信号同时开始计时，并将其标记为开始时刻；当接收到红外线信号，计时停止，并将其标记为结束时刻；红外线接收器将未接收到红外线信号指令及对应的开始时刻和结束时刻发送至分析模块；所述分析模块接收模块接收未接收到红外线信号指令及对应的开始时刻和结束时刻并进行分析，当开始时刻和结束时刻的时刻差在预设时间范围内，则分析模块将设备的生产量增加一。
3.根据权利要求2所述的一种基于数据分析的加工车间能源管理系统，其特征在于，所述分析模块将设备的生产量通过发送模块发送至存储器内进行存储；所述检测模块用于检测输送PCB板的传送带(2)是否输送，检测模块包括支架(1)，支架(1)的内部通过转轴(11)安装有滚轮(12)，滚轮(12)的底部与传送带(2)的上端面相接触，滚轮(12)上插接有导电杆(15 )，支架(1)的内部两侧壁开设有第一弧形槽(13)和第二弧形槽(17)，第一弧形槽(13)和第二弧形槽(17)的内部均镶嵌有弧形导电片(14)，导电杆(15 )的一端位于第一弧形槽(13)内部镶嵌的弧形导电片(14)凹槽内；导电杆(15 )的另一端位于第二弧形槽(17)内部镶嵌的弧形导电片(14)凹槽内；
所述支架(1)的顶部安装有盒体(16)，盒体(16)的内部安装有电源单元(161)、电流检测单元(162)和信号统计单元(163)；位于第二弧形槽(17)内的弧形导电片(14)通过导线与电源单元(161)连接，位于第一弧形槽(13) 内的弧形导电片(14)通过导线与电流检测单元(162)连接；电流检测单元(162)通过导线与电源单元(161)连接，电源单元(161)用于提供电能；
所述电流检测单元(162)用于检测电流信号并将电流信号发送至信号统计单元(163)；所述信号统计单元(163)用于统计电流信号的时间间隔值，当接收到电流信号开始计时，当再次接收到电流信号并再次计时，并统计二者的时间间隔值，当时间间隔值小于设定阈值，则生成开启指令，信号统计单元将生成的开启指令发送至控制模块；当在预设时间内未接收到电流信号则直接生产关闭指令并将其发送至控制模块。
4.根据权利要求2所述的一种基于数据分析的加工车间能源管理系统，其特征在于，所述控制模块接收到开启指令，则控制红外线发射器和红外线接收器通电工作；控制模块接收到关闭指令，则控制红外线发射器和红外线接收器断电停止工作。
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