CN112882442B - 基于omac标准的生产监测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于OMAC标准的生产监测装置和方法，所述生产监测装置包括：数据获取模块，用于获得生产线中各生产设备的运行参数；运行模式管理模块，用于从所述数据获取模块获取各生产设备的运行参数，并根据所述运行参数确定生产线的当前运行模式；设备状态管理模块，用于从所述数据获取模块获取各生产设备的运行参数，并根据所述运行参数确定各生产设备的当前状态；数据存储模块，用于记录并存储所述运行模式管理模块和所述设备状态管理模块所确定的当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间；数据处理模块，用于从所述数据存储模块获取当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间，并利用所述运行参数和起止时间对生产过程进行分析和管理。
Description
技术领域
本发明属于工业自动化技术领域，具体涉及一种基于OMAC标准的生产监测装置和方法。
背景技术
乳制品行业自动化程度较高，从原奶接受、工艺处理、灌包装、入库、出厂，整个过程基本都是自动化设备完成；但是自动化设备之间彼此孤立，造成了各个信息孤岛；各类自动化设备之间的数据交互依然依靠操作工来传递。
现有的生产运行过程记录，是依靠人员来记录。人的不可控会增加数据记录的不准确性，且人工记录只能精确到分钟。人工记录后，还需要专人转换成电子档，后交给推进组和事业部分析运行情况进行优化、改善，该过程不仅费时、费力，准确程度也难以考究。
因此，乳制品行业期望用MES(manufacturing execution system)打通设备数据间的交互。在MES探索过程中，各类自动化设备协议的差异、接口类型的差异造成了高额的设备改造费用，这个费用远远超过MES的本身价值；乳制品行业全球还没有接口标准，接口标准化是乳制品行业信息化的拦路虎，因此需要一种标准化的生产管理方法和系统。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于OMAC标准的生产监测装置，实现对设备运行过程中的关键参数进行实时监控和记录。
为了达到上述目的，一方面，本发明提出一种基于OMAC标准的生产监测装置，包括：
数据获取模块，用于获得生产线中各生产设备的运行参数；
运行模式管理模块，用于从所述数据获取模块获取各生产设备的运行参数，并根据所述运行参数确定生产线的当前运行模式；
设备状态管理模块，用于从所述数据获取模块获取各生产设备的运行参数，并根据所述运行参数确定各生产设备的当前状态；
数据存储模块，用于记录并存储所述运行模式管理模块和所述设备状态管理模块所确定的当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间；
数据处理模块，用于从所述数据存储模块获取当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间，并利用所述运行参数和起止时间对生产过程进行分析和管理。
在一些实施方案中，所述数据获取模块包括流量传感器、质量传感器、温度传感器、压力传感器、光电传感器、视觉传感器中的至少一种，所述数据获取模块设置在各生产设备上。
在一些实施方案中，所述运行模式包括生产模式、手动模式、维护模式和清洗模式。
在一些实施方案中，所述生产模式为常规生产的模式，所述手动模式用于控制或调试生产线中某个模块；所述维护模式用于对某个模块的故障进行处理和测试，所述清洗模式用于对生产设备进行清洗。
在一些实施方案中，不同运行模式对应不同的第一数值，各生产设备的不同状态对应不同的第二数值，所述管理系统根据所述第一数值和第二数值确定当前运行模式和当前状态。
在一些实施方案中，所述数据处理模块包括运行监控子模块、过程呈现子模块、绩效分析子模块、运维管理子模块、报表中心子模块中的至少一种。
在一些实施方案中，所述运行监控子模块的功能包括产线监控、损失分析、停机分析、报警分析、单台设备分析、趋势分析、参数修改分析中的至少一种。
在一些实施方案中，所述过程呈现子模块的功能包括开班接班、切换计划、开班捡、生产过程记录、报工、交班、生产报表导出中的至少一种。
在一些实施方案中，所述绩效分析子模块的功能包括设备综合效率分析、设备可用率分析、产量分析、停机分析、损失分析中的至少一种。
在一些实施方案中，所述运维管理子模块的功能包括维护标准维护计划、维护记录、点检标准、点检计划、点检记录、维修单管理、维修记录、备件管理、备件更换提醒中的至少一种。
在一些实施方案中，所述报表中心子模块的功能包括运行记录表、停机分析报表、班次生产报表中的至少一种。
另一方面，本发明提出一种利用所述生产监测装置的生产监测方法，包括：
获得生产线中各生产设备的运行参数；
根据所述运行参数确定生产线的当前运行模式和各生产设备的当前状态；
记录并存储当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间；
利用所述运行参数和起止时间对生产过程进行分析和管理。
又一方面，本发明提供一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行以下步骤：
获得生产线中各生产设备的运行参数；
根据所述运行参数确定生产线的当前运行模式和各生产设备的当前状态；
记录并存储当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间；
利用所述运行参数和起止时间对生产过程进行分析和管理。
又一方面，本发明提供一种计算机可读介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行以下步骤：
获得生产线中各生产设备的运行参数；
根据所述运行参数确定生产线的当前运行模式和各生产设备的当前状态；
记录并存储当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间；
利用所述运行参数和起止时间对生产过程进行分析和管理。
与现有技术相比，本发明的方法和系统具有以下有益效果：
本发明可以实现对设备运行过程中的关键参数进行实时监控、记录，这样覆盖68％以上的现用报表内容，这样有效的减少了操作工的工作量，并且实现了车间的无纸化。
在设备故障方面，设备故障的自动采集、设备故障自动推送、设备故障解决方案的自动检索，对故障的记录、处理故障的效率都有所提升。
在设备维保方面，设备模型的建立、备件更换记录、设备保养日历提醒等一系列的设计让设备运维更简单、高效。
附图说明
图1为本发明实施例中基于OMAC标准的生产监测方法流程图；
图2为本发明实施例中生产模式下的不同状态；
图3为本发明实施例中手动模式下的不同状态
图4为本发明实施例中维护模式下的不同状态；
图5为本发明实施例中清洗模式下的不同状态。
图6为本发明实施例中基于OMAC标准的生产监测装置方框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
在本发明的说明书中，提及“一个实施例”时均意指在该实施例中描述的具体特征、结构或者参数、步骤等至少包含在根据本发明的一个实施例中。因而，在本发明的说明书中，若采用了诸如“根据本发明的一个实施例”、“在一个实施例中”等用语并不用于特指在同一个实施例中，若采用了诸如“在另外的实施例中”、“根据本发明的不同实施例”、“根据本发明另外的实施例”等用语，也并不用于特指提及的特征只能包含在特定的不同的实施例中。本领域的技术人员应该理解，在本发明说明书的一个或者多个实施例中公开的各具体特征、结构或者参数、步骤等可以以任何合适的方式组合。
本发明实施例根据德国维森和美国OMAC标准，结合食品饮料行业(例如乳制品行业)的特点，提出一种基于OMAC标准的生产管理方法和系统。
信息化需要从设备提取数据，该数据用来支撑生产企业的业务需求。所以从设备上取到的数据的标准是构架信息化工厂的前提，本发明定义了乳制品行业的OMAC模式管理。
本发明实施例提出一种基于OMAC标准的生产监测方法，如图1所示，该生产监测方法包括：
(1)获取生产设备的运行参数；
(2)根据所述运行参数确定生产线的当前运行模式和各生产设备的当前状态；
(3)记录并存储在当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间；
(4)利用所述运行参数和起止时间对生产过程进行分析和管理。
本发明实施例根据OMAC标准把生产线分成四个运行模式和17个状态，并对这17个状态的起止时间、辅料消耗、不良品、产品产出等进行详细自动记录。
在本发明的一个实施例中，运行模式包括生产模式、维护模式、手动模式和清洗模式。
不同运行模式对应不同的第一数值，各生产设备的不同状态对应不同的第二数值，管理系统根据第一数值和第二数值确定当前运行模式和当前状态。
在本发明的实施例中，生产模式为常规生产的模式。设备根据操作员或者外部系统的控制指令，执行相关的逻辑，其对应的第一数值为“1”。
维护模式允许适当的授权人员脱开生产线来单独运行一个独立的设备。这种模式通常用于故障处理或设备测试，其对应的第一数值为“2”。
手动模式可以直接控制设备内的某个模块。此功能可用于个别驱动器的调试，验证同步驱动器的操作，驱动器参数修改之后的手动测试等，其对应的第一数值为“3”。
清洗模式根据现场清洗情况进行分类，比如水冲、酸洗、碱洗、酸碱洗、消毒及其组合，其对应的第一数值为“4”。
根据通用OMAC的定义，模式管理可以分成单元模式管理和设备状态管理两部分。在本发明的实施例中，生产模式，维护模式，手动模式和清洗模式等运行模式通过运行模式管理器管理。各个运行模式下的不同状态，则由设备状态管理器来定义和管理。各个设备状态的详情见表1。
表1
图2-5显示了本发明实施例中各运行模式下涉及的状态及转换顺序，其中，生产线只能对应其中一种运行模式，各运行模式下生产设备可以具有多种状态。
相应地，本发明提出一种基于OMAC标准的生产监测装置，如图6所示，该生产监测装置包括：
数据获取模块，用于获得生产线中各生产设备的运行参数；
运行模式管理模块，用于根据各生产设备的运行参数确定生产线的当前运行模式；
设备状态管理模块，用于根据各生产设备的运行参数确定各生产设备的当前状态；
数据存储模块，用于记录并存储在当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间；
数据处理模块，用于利用所述运行参数和起止时间对生产过程进行分析和管理。
在一些实施例中，所述数据获取模块包括流量传感器、质量传感器、温度传感器、压力传感器、光电传感器(如电子眼)、视觉传感器的任意组合，数据获取模块设置在各生产设备上。
其中的数据处理模块可以包括运行监控子模块、过程呈现子模块、绩效分析子模块、运维管理子模块、报表中心子模块中的至少一种。各子模块的功能项如表2所示。
表2
在本发明的一个实施例中，设备进行生产时，根据流量传感器、质量传感器、温度传感器、压力传感器、光电传感器、视觉传感器等获取的生产参数可以确定设备的运行模式是1，设备状态是6，这两个值分别存储到运行模式管理模块和设备状态管理模块的两个寄存器，两个寄存器的值被系统平台读取，在触摸屏呈现设备的运行模式是生产模式，设备状态是“运行状态”。当人为停机时，设备的运行模式仍为1，但是设备状态会由6转7，然后再转化为2。在这个转化过程中，对应的寄存器的值也由6转为7，再转为2。这个时候触摸屏呈现出的设备状态由“运行状态”，转变成“正在停止”，再转变成“停止状态”。由于该设备状态的转换是在一个寄存器上完成，不会出现交叉的现象，从根本上解决了状态采集不准的问题。
根据所确定的运行模式、设备状态和数据采集模块所采集的生产参数即可对生产过程进行监控和分析。
在生产过程中，按照要求，需要每隔15分钟对产品进行抽检。抽检的主要内容为产品重量(用电子秤称重)、热封温度(设备温控仪读数)、热封时间(设备关键参数)等十余项关键数据，操作人员在进行这些记录时会占用大量时间，且记录准确性受人的不可控因素影响。在本发明的生产监测装置上线后，不仅解决每隔15分钟记录时间间隔的问题，而且记录数据多半从设备自动读取，数据的精确度也提高了。过程只需要人工对该数据进行一键确认，人工效率也大大提升。
根据本发明实施例的模块中的任意一个或多个可以被拆分成多个模块来实现。根据本发明实施例的模块中的任意一个或多个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式的硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，根据本发明实施例的模块中的一个或多个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
根据本发明的实施例，根据本发明实施例的方法流程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读存储介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明实施例的系统中限定的上述功能。根据本发明的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本发明实施例的方法。
根据本发明的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。例如，根据本发明的实施例，计算机可读存储介质可以包括上文描述的ROM和/或RAM和/或ROM和RAM以外的一个或多个存储器。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本领域技术人员可以理解，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于OMAC标准的生产监测装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获得生产线中各生产设备的运行参数；
运行模式管理模块，用于从所述数据获取模块获取各生产设备的运行参数，并根据所述运行参数确定生产线的当前运行模式；
设备状态管理模块，用于从所述数据获取模块获取各生产设备的运行参数，并根据所述运行参数确定各生产设备的当前状态；
数据存储模块，用于记录并存储所述运行模式管理模块和所述设备状态管理模块所确定的当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间，其中，所述数据存储模块包括寄存器，其中，所述各生产设备的设备状态的转换是在同一个寄存器上完成的；
数据处理模块，用于从所述数据存储模块获取当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间，并利用所述运行参数和起止时间对生产过程进行分析和管理；
其中，不同运行模式对应不同的第一数值，各生产设备的不同状态对应不同的第二数值，管理系统根据所述第一数值和第二数值确定当前运行模式和当前状态。
2.根据权利要求1所述基于OMAC标准的生产监测装置，其中，所述数据获取模块包括流量传感器、质量传感器、温度传感器、压力传感器、光电传感器、视觉传感器中的至少一种，所述数据获取模块设置在各生产设备上。
3.根据权利要求1所述基于OMAC标准的生产监测装置，其中，所述运行模式包括生产模式、手动模式、维护模式和清洗模式。
4.根据权利要求1所述基于OMAC标准的生产监测装置，其中，所述数据处理模块包括运行监控子模块、过程呈现子模块、绩效分析子模块、运维管理子模块、报表中心子模块中的至少一种。
5.根据权利要求4所述基于OMAC标准的生产监测装置，其中，所述运行监控子模块的功能包括产线监控、损失分析、停机分析、报警分析、单台设备分析、趋势分析、参数修改分析中的至少一种；
所述过程呈现子模块的功能包括开班接班、切换计划、开班捡、生产过程记录、报工、交班、生产报表导出中的至少一种；
所述绩效分析子模块的功能包括设备综合效率分析、设备可用率分析、产量分析、停机分析、损失分析中的至少一种；
所述运维管理子模块的功能包括维护标准维护计划、维护记录、点检标准、点检计划、点检记录、维修单管理、维修记录、备件管理、备件更换提醒中的至少一种；
所述报表中心子模块的功能包括运行记录表、停机分析报表、班次生产报表中的至少一种。
6.一种利用权利要求1-5任一项所述生产监测装置的生产监测方法，包括：
获得生产线中各生产设备的运行参数；
根据所述运行参数确定生产线的当前运行模式和各生产设备的当前状态；
利用数据存储模块记录并存储当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间，其中，所述数据存储模块包括寄存器，其中，所述各生产设备的设备状态的转换是在同一个寄存器上完成的；
利用所述运行参数和起止时间对生产过程进行分析和管理；
其中，不同运行模式对应不同的第一数值，各生产设备的不同状态对应不同的第二数值，管理系统根据所述第一数值和第二数值确定当前运行模式和当前状态。
7.一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行以下步骤：
获得生产线中各生产设备的运行参数；
根据所述运行参数确定生产线的当前运行模式和各生产设备的当前状态；
利用数据存储模块记录并存储当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间，其中，所述数据存储模块包括寄存器，其中，所述各生产设备的设备状态的转换是在同一个寄存器上完成的；
利用所述运行参数和起止时间对生产过程进行分析和管理；
其中，不同运行模式对应不同的第一数值，各生产设备的不同状态对应不同的第二数值，管理系统根据所述第一数值和第二数值确定当前运行模式和当前状态。
8.一种计算机可读介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行以下步骤：
获得生产线中各生产设备的运行参数；
根据所述运行参数确定生产线的当前运行模式和各生产设备的当前状态；
利用数据存储模块记录并存储当前运行模式和当前状态下的运行参数和起止时间，其中，所述数据存储模块包括寄存器，其中，所述各生产设备的设备状态的转换是在同一个寄存器上完成的；
利用所述运行参数和起止时间对生产过程进行分析和管理；
其中，不同运行模式对应不同的第一数值，各生产设备的不同状态对应不同的第二数值，管理系统根据所述第一数值和第二数值确定当前运行模式和当前状态。
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