CN112729639A - 一种木雕自动化设备oee计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木雕自动化设备OEE计算方法及装置，提供OEE计算装置，包括木雕设备、功耗采集模块、产品采集模块、合格品采集模块、工位机以及中心服务器，工位机与木雕设备连接以使木雕设备加工木制品，功耗采集模块、产品采集模块以及合格品采集模块分别与工位机耦接检测木雕设备的参数项。该装置还包括有路由器，路由器与功耗采集模块、产品采集模块、合格品采集模块和工位机均通过第一数据协议通讯，路由器与中心服务器通过第二数据协议进行通讯；提供OEE计算方法，包括初始化步骤、数据处理步骤和计算步骤以实时计算OEE。本发明针对现有的OEE计算装置协议多且精度低等问题进行改进。本发明具有成本低、实时性高和提高了OEE计算精度等优点。

Description

一种木雕自动化设备OEE计算方法及装置

技术领域

本发明涉及计量设备及其信息处理领域，尤其涉及到一种木雕自动化设备OEE计算方法及装置。

背景技术

在制造业领域中，一流的企业总是依赖一流的生产设备，然而高价引入性能好、功能全的生产设备并不能让企业跻身一流，主要是因为生产设备没有被有效的利用起来。按照国际统一的标准，一个世界级的制造业，其设备综合效率的指标应大于85％，从目前国内企业不完全统计资料来看，目前仍处于较低的水平，设备综合效率大约在70％左右。设备综合效率是一个独立的测量工具，它体现实际产能和理论产能的比例，是衡量企业生产效率的重要标准，也是全员生产维护的重要指标。实施设备以帮助企业分析影响生产量的瓶颈，为企业内部生产优化、提升生产效率提供理论支持。设备综合效率(OEE，overallequipment effectiveness)由三部分组成，分别是时间利用率、设备性能率和产品合格率，其中时间利用率＝(净可利用时间-非计划停机时间)/(净可利用时间)×100％；设备性能率＝(总产出)/((净可利用时间)×(设备理想生产速度))×100％；产品合格率＝(合格产品)/(总产出)×100％，OEE的本质是实际合格产量与负荷时间内理论产量的比值，是衡量企业生产效率的重要标准。

目前的木雕设备OEE计算方法主要依靠工控机，通过工控机来连接木雕设备以控制木雕设备加工木制品，但是采集模块存在连接的PLC接口多、需要协议对接，采集模块之间的协议多、一致性低，造成木雕设备OEE值计算困难，或者是计算出来的OEE值误差较大，不能够准确地作为TPM的参考指标。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种木雕自动化设备OEE计算方法及装置，以解决现有技术中的OEE计算装置协议多且精度低等的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：本发明公开了一种木雕自动化设备OEE计算装置，包括木雕设备，该计算装置还包括功耗采集模块、产品采集模块、合格品采集模块、工位机以及中心服务器，所述工位机与所述木雕设备连接以用于控制所述木雕设备加工木制品，所述功耗采集模块与所述工位机耦接以检测所述木雕设备的实时功耗数据，所述产品采集模块与所述工位机耦接以检测所述木雕设备的实时生产数据，所述合格品采集模块与所述工位机耦接以检测所述木雕设备的实时合格品数据；并且，

该OEE计算设备还包括有路由器，所述路由器与所述功耗采集模块通过第一数据协议进行通讯，所述路由器与所述产品采集模块通过所述第一数据协议进行通讯，所述路由器与所述合格品采集模块通过所述第一数据协议进行通讯，所述路由器与所述工位机通过所述第一数据协议通讯，所述路由器与所述中心服务器通过第二数据协议进行通讯，所述中心服务器配置有解析策略，所述解析策略接收所述实时功耗数据、实时生产数据和所述实时合格品数据以生成OEE。

进一步地，所述第一数据协议和所述第二数据协议为相同的数据协议。

结构简单可以便于安装，同时，相同的数据协议能够保证数据处理的准确度和精度，以免在数据协议过多传输过程中频繁转换造成的数据丢失和失真。

进一步地，所述第一数据协议和所述第二数据协议均采用以太网协议。

进一步地，所述产品采集模块配置为对射光电开关，所述产品采集模块检测到木制品时更新所述实时生产数据。

激光对射光电开关的设置检测的有效距离广，不易受干扰，响应速度快能够提高检测的实时生产数据的准确度，同时成本低，优化了本发明的性能。

进一步地，所述合格品采集模块配置为图像采集设备，所述合格品检测模块检测木制品为合格品时更新所述实时合格品数据。

图像采集设备自动根据采集到的产品图像进行对比区分出不良品和合格品，能够降低了操作人员的劳动强度，同时，也提高了检测的效率和准确度。

进一步地，所述功耗采集模块包括互感器单元和电能采集单元，所述木雕设备通过三相电源供电工作，所述电能采集单元与所述三相电源的每相电源分别耦接检测电能数据，所述功耗采集模块配置有转化策略，所述转化策略接收所述电能数据以生成所述实时功耗数据。

功耗采集模块的采集精度直接影响着OEE值的精度，通过对采集到的电能数据进行处理再输出能够保证数据的真实度，防止因通讯协议的不同造成数据处理的误差，能够促进提高本发明的OEE值的准确度。

一种木雕自动化设备OEE计算方法，提供一种木雕自动化设备OEE计算装置，包括木雕设备，该计算装置还包括功耗采集模块、产品采集模块、合格品采集模块、工位机以及中心服务器，所述工位机与所述木雕设备连接以用于控制所述木雕设备加工木制品，所述功耗采集模块与所述工位机耦接以检测所述木雕设备的实时功耗数据，所述产品采集模块与所述工位机耦接以检测所述木雕设备的实时生产数据，所述合格品采集模块与所述工位机耦接以检测所述木雕设备的实时合格品数据；并且，

该OEE计算设备还包括有路由器，所述路由器与所述功耗采集模块通过第一数据协议进行通讯，所述路由器与所述产品采集模块通过所述第一数据协议进行通讯，所述路由器与所述合格品采集模块通过所述第一数据协议进行通讯，所述路由器与所述工位机通过所述第一数据协议通讯，所述路由器与所述中心服务器通过第二数据协议进行通讯，所述中心服务器配置有解析策略，所述解析策略接收所述实时功耗数据、实时生产数据和所述实时合格品数据以生成OEE，所述解析策略依次包括初始化步骤、数据处理步骤和计算步骤；

初始化步骤：获取所述木雕设备处于工作状态时的功耗阈值P_B，获取所述木雕设备开始工作的初始时刻t0，获取所述木雕设备处于工作状态时的理想生产速度V_im；

数据处理步骤如下：

S1、接收所述实时功耗数据，生成实时功耗集合为：

P_T＝{(P_t1,P′_t1′),(P_t2,P′_t2′),(P_ti,P′_ti′),...,(P_tn,P′_tn′)}

其中，P_ti为ti时刻的实时功耗，P′_ti′为ti′时刻的实时功耗，当所述实时功耗大于所述功耗阈值P_B时对应的检测点为ti时刻；当所述实时功耗小于所述功耗阈值P_B时对应的检测点为ti′时刻；并且，

以所述检测时刻ti和所述检测时刻ti′通过预设的时间算法计算得出所述木雕设备的净可利用时间T_av；

S2、获取当前检测时刻tcur，并接收所述当前检测时刻tcur对应的所述实时生产总数据CP_tcur，获取当前检测时刻tcur对应的所述实时合格品数据CAP_tcur；

计算步骤包括接收所述初始时刻t0、当前检测时刻净可利用时间T_av、理想生产速度V_im、实时生产数据CP_tcur以及所述实时合格品数据CAP_tcur，并且以初始时刻t0、当前检测时刻净可利用时间T_av、理想生产速度V_im、实时生产总数CP_tcur以及所述实时合格品总数CAP_tcur通过预设的OEE计算公式计算出OEE并存储；所述OEE计算公式为：

OEE＝T_av/(tcur-t0)*CP_tcur/(T_av*V_im)*CAP_tcur/CP_tcur*100％

其中，OEE为百分数形式的OEE值。

进一步地，所述预设的时间算法为：

其中，T_av为净可利用时间，ti时刻为所述实时功耗大于所述功耗阈值P_B时对应的检测点时刻；ti′时刻为所述实时功耗小于所述功耗阈值P_B时对应的检测时刻。

进一步地，所述初始时刻t0、所述当前检测时刻tcur以及所述理想生产速度V_im均通过人工设定。

需要检测的当前木雕设备的OEE值通过人工在中心服务器端或工位机端键入即可，方便公司采集不同时刻的生产效率，实时性高。

进一步地，所述功耗采集器获取所述实时功耗的方式为等时间间隔采集。

等时间间隔可以保证采集到的实时功耗集合的数据能够有较为准确的参考价值。

本发明的有益效果主要体现如下：通过这样设置，保证了结构简单，且不需要在通过众多数据协议相互转换，只这样简化了中间数据处理和传输的转换工序，提高了数据通讯效率，降低了数据丢失和数据失真的概率；同时，通过精确获取设备的开工时刻和完工时刻，降低了OEE值的误差，优化OEE值的精度，从而得出的OEE值能够有效地帮助企业分析影响生产量的瓶颈，为企业内部生产优化、提升生产效率提供高精度的理论支持。

附图说明

图1为本发明的拓扑结构图；

图2为本发明的计算方法流程图。

附图标记：1、中心服务器；2、工位机；3、功耗采集模块；4、产品采集模块；5、合格品采集模块；6、路由器；7、木雕设备。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1，一种木雕自动化设备OEE计算装置，参照图1，包括木雕设备7，该计算装置还包括功耗采集模块3、产品采集模块4、合格品采集模块5、工位机2以及中心服务器1，工位机2与木雕设备7连接以用于控制木雕设备7加工木制品，功耗采集模块3与工位机2耦接以检测木雕设备7的实时功耗数据，产品采集模块4与工位机2耦接以检测木雕设备7的实时生产数据，合格品采集模块5与工位机2耦接以检测木雕设备7的实时合格品数据；并且，

该OEE计算设备还包括有路由器6，路由器6与功耗采集模块3通过第一数据协议进行通讯，路由器6与产品采集模块4通过第一数据协议进行通讯，路由器6与合格品采集模块5通过第一数据协议进行通讯，路由器6与工位机2通过第一数据协议通讯，路由器6与中心服务器1通过第二数据协议进行通讯，中心服务器1配置有解析策略，解析策略接收实时功耗数据、实时生产数据和实时合格品数据以生成OEE。

第一数据协议和第二数据协议为相同的数据协议。

第一数据协议和第二数据协议均采用以太网协议。

产品采集模块4配置为对射光电开关，产品采集模块4检测到木制品时更新实时生产数据。

例如，产品采集模块4采用激光对射光电开关，在安装过程中将激光发射端和激光接收端通过支架水平安装在传送木制品的导轨两侧，木雕设备7加工完成的木制品在导轨上流传后完成一次计数，相应的红外激光信号采集后转换输出实时生产数据。

合格品采集模块5配置为图像采集设备，合格品检测模块检测木制品为合格品时更新实时合格品数据。

图像采集设备也通过支架安装在导轨上方，且合格品采集模块5在产品采集模块4之后进行采集，同时，木制品采集一次产品图像，图像采集设备判断合格后完成一次实时合格品数据的更新，通过网线将实时合格品数据传输出去。

功耗采集模块3包括互感器单元和电能采集单元，木雕设备7通过三相电源供电工作，电能采集单元与三相电源的每相电源分别耦接检测电能数据，功耗采集模块3配置有转化策略，转化策略接收电能数据以生成实时功耗数据。

具体的，功耗采集模块3可采用模块化设计，同时，功耗采集模块3可采用型号为arm9的处理器以将检测后的电能数据转换生成实时功耗数据，实时功耗数据包括电流、电压和功率等参数。电能采集单元的数量可设置为8路，8路电能采集单元均通过电流互感方式进行检测电能数据并通过485总线传输到处理器内部，arm9处理器提供8路电量采集模块在一定时间内的电量存储，并且，功耗采集模块3设置有用于有线连接的以太网接口和无线的Lora接口，功耗采集模块3通过网线与路由器6连接。

一种木雕自动化设备OEE计算方法，提供一种木雕自动化设备OEE计算装置，包括木雕设备7，该计算装置还包括功耗采集模块3、产品采集模块4、合格品采集模块5、工位机2以及中心服务器1，工位机2与木雕设备7连接以用于控制木雕设备7加工木制品，功耗采集模块3与工位机2耦接以检测木雕设备7的实时功耗数据，产品采集模块4与工位机2耦接以检测木雕设备7的实时生产数据，合格品采集模块5与工位机2耦接以检测木雕设备7的实时合格品数据；并且，

该OEE计算设备还包括有路由器6，路由器6与功耗采集模块3通过第一数据协议进行通讯，路由器6与产品采集模块4通过第一数据协议进行通讯，路由器6与合格品采集模块5通过第一数据协议进行通讯，路由器6与工位机2通过第一数据协议通讯，路由器6与中心服务器1通过第二数据协议进行通讯，中心服务器1配置有解析策略，解析策略接收实时功耗数据、实时生产数据和实时合格品数据以生成OEE，参照图2，解析策略依次包括初始化步骤、数据处理步骤和计算步骤；

初始化步骤：获取木雕设备7处于工作状态时的功耗阈值P_B，获取木雕设备7开始工作的初始时刻t0，获取木雕设备7处于工作状态时的理想生产速度V_im；

功耗阈值P_B可从木雕设备7的设备参数中得出，或者是，通过功耗采集模块3检测木雕设备7待机和工作两个状态从确定实际功耗阈值P_B。

数据处理步骤如下：

S1、接收实时功耗数据，生成实时功耗集合为：

P_T＝{(P_t1,P′_t1′),(P_t2,P′_t2′),(P_ti,P′_ti′),...,(P_tn,P′_tn′)}

其中，P_ti为ti时刻的实时功耗，P′_ti′为ti′时刻的实时功耗，当实时功耗大于功耗阈值P_B时对应的检测点为ti时刻；当实时功耗小于功耗阈值P_B时对应的检测点为ti′时刻；并且，

以检测时刻ti和检测时刻ti′通过预设的时间算法计算得出木雕设备7的净可利用时间T_av；

从实时功耗集合中的功耗大小反应自动化设备的工作状态，当实时功耗大于功耗阈值P_B说明,木雕设备7处于正常生产状态，当实时功耗小于功耗阈值P_B说明木雕设备7处于非计划停机状态，由此可以便于后续间接得出时间利用率。

S2、获取当前检测时刻tcur，并接收当前检测时刻tcur对应的实时生产总数据CP_tcur，获取当前检测时刻tcur对应的实时合格品数据CAP_tcur；

实时生产总数据CP_tcur和实时合格品数据CAP_tcur需要木雕设备7处于理想运行状态时进行采集，以促进OEE值的计算精度，需要给定加工图纸，设定机器运行程序，提前放好需要雕刻的木板，使得木雕设备7一直保持理想生产速度V_im。

计算步骤包括接收初始时刻t0、当前检测时刻净可利用时间T_av、理想生产速度V_im、实时生产数据CP_tcur以及实时合格品数据CAP_tcur，并且以初始时刻t0、当前检测时刻净可利用时间T_av、理想生产速度V_im、实时生产总数CP_tcur以及实时合格品总数CAP_tcur通过预设的OEE计算公式计算出OEE并存储；OEE计算公式为：

OEE＝T_av/(tcur-t0)*CP_tcur/(T_av*V_im)*CAP_tcur/CP_tcur*100％

其中，OEE为百分数形式的OEE值，OEE值计算方式中，T_av/(tcur-t0)可以理解为木雕设备7的时间利用率，CP_tcur/(T_av*V_im)可以理解为木雕设备7的设备性能率，CAP_tcur/CP_tcur可以理解为产品合格率。

预设的时间算法为：

其中，T_av为净可利用时间，ti时刻为实时功耗大于功耗阈值P_B时对应的检测点时刻；ti′时刻为实时功耗小于功耗阈值P_B时对应的检测时刻。具体的，净可利用时间理解为木雕设备7从运行到待机和从待机到运行功耗的突增时间点和从运行到待机的突减的时间点之间时间段累加的时间。

初始时刻t0和当前检测时刻tcur通过人工设定。

作为一种可实施方案，初始时刻t0在操作人员操作工位机2开工控制木雕设备7时就输入，当前检测时刻tcur在木雕设备7结束工作时键入即可，初始时刻t0、当前检测时刻tcur以及理想生产速度V_im由工作人员在工位机2上或中心服务器1上键入均可。

功耗采集器3获取实时功耗的方式为等时间间隔采集。

由于功耗采集器3的工作采集频率很高，且同时因为记录空间有限，选取部分时间点记录，例如每3min采集一次，也可以视采集OEE值的需要在此基础上缩短或延长检测时间间隔。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种木雕自动化设备OEE计算装置，包括木雕设备，其特征在于，该计算装置还包括功耗采集模块、产品采集模块、合格品采集模块、工位机以及中心服务器，所述工位机与所述木雕设备连接以用于控制所述木雕设备加工木制品，所述功耗采集模块与所述工位机耦接以检测所述木雕设备的实时功耗数据，所述产品采集模块与所述工位机耦接以检测所述木雕设备的实时生产数据，所述合格品采集模块与所述工位机耦接以检测所述木雕设备的实时合格品数据；并且，

该OEE计算设备还包括有路由器，所述路由器与所述功耗采集模块通过第一数据协议进行通讯，所述路由器与所述产品采集模块通过所述第一数据协议进行通讯，所述路由器与所述合格品采集模块通过所述第一数据协议进行通讯，所述路由器与所述工位机通过所述第一数据协议通讯，所述路由器与所述中心服务器通过第二数据协议进行通讯，所述中心服务器配置有解析策略，所述解析策略接收所述实时功耗数据、实时生产数据和所述实时合格品数据以生成OEE。

2.如权利要求1所述的一种木雕自动化设备OEE计算装置，其特征在于，所述第一数据协议和所述第二数据协议为相同的数据协议。

3.如权利要求2所述的一种木雕自动化OEE计算装置，其特征在于，所述第一数据协议和所述第二数据协议均采用以太网协议。

4.如权利要求1所述的一种木雕自动化设备OEE计算装置，其特征在于，所述产品采集模块配置为对射光电开关，所述产品采集模块检测到木制品时更新所述实时生产数据。

5.如权利要求1所述的一种木雕自动化设备OEE计算装置，其特征在于，所述合格品采集模块配置为图像采集设备，所述合格品检测模块检测木制品为合格品时更新所述实时合格品数据。

6.如权利要求1所述的一种木雕自动化设备OEE计算装置，其特征在于，所述功耗采集模块包括互感器单元和电能采集单元，所述木雕设备通过三相电源供电工作，所述电能采集单元与所述三相电源的每相电源分别耦接检测电能数据，所述功耗采集模块配置有转化策略，所述转化策略接收所述电能数据以生成所述实时功耗数据。

7.一种木雕自动化设备OEE计算方法，其特征在于，提供一种木雕自动化设备OEE计算装置，包括木雕设备，该计算装置还包括功耗采集模块、产品采集模块、合格品采集模块、工位机以及中心服务器，所述工位机与所述木雕设备连接以用于控制所述木雕设备加工木制品，所述功耗采集模块与所述工位机耦接以检测所述木雕设备的实时功耗数据，所述产品采集模块与所述工位机耦接以检测所述木雕设备的实时生产数据，所述合格品采集模块与所述工位机耦接以检测所述木雕设备的实时合格品数据；并且，

该OEE计算设备还包括有路由器，所述路由器与所述功耗采集模块通过第一数据协议进行通讯，所述路由器与所述产品采集模块通过所述第一数据协议进行通讯，所述路由器与所述合格品采集模块通过所述第一数据协议进行通讯，所述路由器与所述工位机通过所述第一数据协议通讯，所述路由器与所述中心服务器通过第二数据协议进行通讯，所述中心服务器配置有解析策略，所述解析策略接收所述实时功耗数据、实时生产数据和所述实时合格品数据以生成OEE，所述解析策略依次包括初始化步骤、数据处理步骤和计算步骤；

初始化步骤：获取所述木雕设备处于工作状态时的功耗阈值P_B，获取所述木雕设备开始工作的初始时刻t0，获取所述木雕设备处于工作状态时的理想生产速度V_im；

数据处理步骤如下：

S1、接收所述实时功耗数据，生成实时功耗集合为：

P_T＝{(P_t1,P′_t1′),(P_t2,P′_t2′),(P_ti,P′_ti'),...,(P_tn,P′_tn')}

其中，P_ti为ti时刻的实时功耗，P′_ti'为ti'时刻的实时功耗，当所述实时功耗大于所述功耗阈值P_B时对应的检测点为ti时刻；当所述实时功耗小于所述功耗阈值P_B时对应的检测点为ti'时刻；并且，

以所述检测时刻ti和所述检测时刻ti'通过预设的时间算法计算得出所述木雕设备的净可利用时间T_av；

S2、获取当前检测时刻tcur，并接收所述当前检测时刻tcur对应的所述实时生产总数据CP_tcur，获取当前检测时刻tcur对应的所述实时合格品数据CAP_tcur；

计算步骤包括接收所述初始时刻t0、当前检测时刻净可利用时间T_av、理想生产速度V_im、实时生产数据CP_tcur以及所述实时合格品数据CAP_tcur，并且以初始时刻t0、当前检测时刻净可利用时间T_av、理想生产速度V_im、实时生产总数CP_tcur以及所述实时合格品总数CAP_tcur通过预设的OEE计算公式计算出OEE并存储；所述OEE计算公式为：

OEE＝T_av/(tcur-t0)*CP_tcur/(T_av*V_im)*CAP_tcur/CP_tcur*100％

其中，OEE为百分数形式的OEE值。

8.如权利要求7所述的一种木雕自动化设备OEE计算方法，其特征在于，所述预设的时间算法为：

其中，T_av为净可利用时间，ti时刻为所述实时功耗大于所述功耗阈值P_B时对应的检测点时刻；ti'时刻为所述实时功耗小于所述功耗阈值P_B时对应的检测时刻。

9.如权利要求7所述的一种木雕自动化设备OEE计算方法，其特征在于，所述初始时刻t0、所述当前检测时刻tcur以及所述理想生产速度V_im均通过人工设定。

10.如权利要求7所述的一种木雕自动化设备OEE计算方法，其特征在于，所述功耗采集器获取所述实时功耗的方式为等时间间隔采集。

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