淺析造船企業(yè)設(shè)備監(jiān)控技術(shù)發(fā)展趨勢

毛久昌

(揚州大洋造船有限公司，江蘇 揚州 225107)

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淺析造船企業(yè)設(shè)備監(jiān)控技術(shù)發(fā)展趨勢

毛久昌

(揚州大洋造船有限公司，江蘇 揚州 225107)

為了加強(qiáng)對造船企業(yè)設(shè)備的管理，指出了造船企業(yè)設(shè)備管理的發(fā)展趨勢。首先介紹了造船企業(yè)設(shè)備管理的現(xiàn)狀，然后分析了設(shè)備管理目前存在的問題，最后提出了基于無線通信網(wǎng)絡(luò)的造船企業(yè)設(shè)備遠(yuǎn)程實時監(jiān)控技術(shù)。這些技術(shù)可實時監(jiān)測各種設(shè)備的工作參數(shù)及運行狀態(tài)，及時對設(shè)備出現(xiàn)的問題進(jìn)行報警并處理，保障了生產(chǎn)人員的安全，促進(jìn)了造船企業(yè)的信息化建設(shè)。

造船企業(yè)；船廠設(shè)備；監(jiān)控系統(tǒng)；發(fā)展趨勢

0 引言

由于船廠設(shè)備種類繁多，經(jīng)常會發(fā)生設(shè)備事故，如起重設(shè)備倒塌設(shè)備的違規(guī)操作等，因此對船廠設(shè)備進(jìn)行定期檢查和維修，是船廠安全生產(chǎn)的重要保障。目前船廠設(shè)備管理主要采用日點檢、周巡檢和特種設(shè)備的定期檢測方法，這種管理模式不能及時地發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問題，給生產(chǎn)人員帶來安全隱患，因而迫切需要設(shè)計一套完整的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，實時地監(jiān)控各種設(shè)備的工作參數(shù)及運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時報警提示，以保證生產(chǎn)人員的安全，節(jié)省設(shè)備故障耗費的時間，提高船廠的生產(chǎn)效率。

設(shè)備監(jiān)控技術(shù)在建筑、電力等行業(yè)已經(jīng)大量應(yīng)用，而船廠的設(shè)備監(jiān)控技術(shù)目前應(yīng)用較少。張逸等[1]研究了電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的整體架構(gòu)、通信體系及軟件系統(tǒng)的現(xiàn)狀，并分析了監(jiān)控系統(tǒng)中存在的問題，指出監(jiān)控系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢。趙曉宇[2]綜述了建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷史，分析了監(jiān)控系統(tǒng)目前存在的關(guān)鍵問題，指出監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。谷現(xiàn)良[3]介紹了南寧機(jī)場T2航站樓暖通設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的組成、設(shè)計流程和設(shè)備監(jiān)控軟件的編制。吳輝[4]根據(jù)地鐵車站的環(huán)境控制要求設(shè)計了地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。吳志東等[5]基于3G無線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計了船舶遠(yuǎn)程實時監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了船舶動態(tài)信息的實時監(jiān)控。劉子晗等[6]設(shè)計了基于GSM通信技術(shù)與ARM處理器的船用設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實時掌握船舶設(shè)備的工作參數(shù)及故障信息，實現(xiàn)船舶的智能化管理。

1 造船企業(yè)設(shè)備管理現(xiàn)狀

1.1 生產(chǎn)設(shè)備簡介

船廠生產(chǎn)設(shè)備主要包括機(jī)加工設(shè)備(切割機(jī)、液壓機(jī)、卷板機(jī)等)、運輸設(shè)備(平板車、叉車、卡車等)、焊機(jī)(二氧化碳焊機(jī)、埋弧焊機(jī)、交直流焊機(jī)等)、起重設(shè)備(龍門吊、塔機(jī)、行車等)、風(fēng)機(jī)類(防爆風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)等)和塢門設(shè)備(塢門、船塢泵等)。船廠生產(chǎn)設(shè)備主要由設(shè)備科負(fù)責(zé)，設(shè)備科人員按照設(shè)備類型及區(qū)域進(jìn)行管理職責(zé)劃分，設(shè)備由指定的設(shè)備科人員進(jìn)行管理。

1.2 造船企業(yè)設(shè)備管理現(xiàn)狀

1.2.1 生產(chǎn)設(shè)備日常檢查

日常維護(hù)保養(yǎng)是船廠設(shè)備保養(yǎng)工作的基礎(chǔ)，目前船廠生產(chǎn)設(shè)備的管理工作主要是日點檢。船廠生產(chǎn)設(shè)備管理流程為：操作工班前對相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行開工前的日常檢查與潤滑；班中要求操作人員嚴(yán)格按照設(shè)備操作規(guī)程操作，出現(xiàn)問題及時進(jìn)行處理；下班后需要對設(shè)備進(jìn)行清掃擦拭工作，并將設(shè)備運行過程中出現(xiàn)的異常情況記錄在設(shè)備運行記錄簿上。

在設(shè)備日點檢中發(fā)現(xiàn)的問題按照以下2種方法進(jìn)行解決：

①一般的簡單調(diào)整由操作人員自行處理解決；

②難度較大的故障隱患及時向維修部門報修，由專門的維修人員進(jìn)行處理。

船廠的大型設(shè)備都附帶有運行記錄表，而像焊機(jī)類的小型設(shè)備則沒有記錄表。操作人員每天都需要按要求填寫開機(jī)臺時間(h)及設(shè)備關(guān)鍵部位檢查情況，使用部門在月底前將設(shè)備運行記錄表統(tǒng)一提交給設(shè)備科。廠內(nèi)機(jī)動車有單獨的日點檢表，車輛駕駛員每天按照要求對關(guān)鍵部位進(jìn)行檢查和記錄，并在月底前將機(jī)動車日點檢表提交給設(shè)備科。

1.2.2 生產(chǎn)設(shè)備巡檢

根據(jù)船廠的相關(guān)規(guī)定，設(shè)備管理人員與維修工每周對各部門設(shè)備進(jìn)行一次巡檢，重點設(shè)備每周至少有一臺數(shù)的巡檢。通過每周的巡檢指導(dǎo)操作人員解決在設(shè)備使用及保養(yǎng)過程中存在的問題。經(jīng)常督促設(shè)備操作人員遵守操作規(guī)程，合理使用設(shè)備，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行保養(yǎng)。對重點設(shè)備進(jìn)行優(yōu)先巡檢、優(yōu)先維修，并及時做好設(shè)備巡檢記錄，對設(shè)備存在的問題進(jìn)行及時整改。

1.2.3 特種設(shè)備定期檢測

船廠特種(生產(chǎn))設(shè)備主要指機(jī)動車輛、起重設(shè)備等。按照國家要求對特種設(shè)備進(jìn)行定期檢測，定期檢測按照國家規(guī)定的檢驗程序進(jìn)行，其流程圖如圖1所示。由船廠使用部門首先進(jìn)行特種設(shè)備自檢，設(shè)備自檢合格后由設(shè)備科向特種設(shè)備檢驗機(jī)構(gòu)提出定期檢測申請。檢測機(jī)構(gòu)按照特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范的檢驗要求安排檢驗時間進(jìn)行設(shè)備安全性能檢驗和能效測試，并提前3～5 d將進(jìn)場檢驗日期通知船廠，由船廠做好檢驗前的準(zhǔn)備工作。檢驗機(jī)構(gòu)檢驗后，如果有設(shè)備整改意見，設(shè)備科按照意見對設(shè)備進(jìn)行整改，整改完畢后申請復(fù)檢；如果檢驗合格，則可領(lǐng)取檢驗合格標(biāo)志。復(fù)檢通過后可領(lǐng)取設(shè)備檢驗合格標(biāo)志，不通過則報送特種設(shè)備安全監(jiān)察部門處理。

2 造船企業(yè)設(shè)備管理存在的問題

2.1 設(shè)備管理耗費大量資源

船廠設(shè)有專門的設(shè)備科對各設(shè)備進(jìn)行管理，由于設(shè)備種類繁多，需要配備大量的設(shè)備管理人員。設(shè)備的日常管理需要操作人員在開工前耗費一定的時間進(jìn)行設(shè)備運行前檢查，無疑降低了生產(chǎn)效率。當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在問題時，需要耗費大量的人力和聯(lián)絡(luò)時間來解決問題，并且很難發(fā)現(xiàn)所有設(shè)備的故障，加大了設(shè)備管理的復(fù)雜度和難度。

2.2 設(shè)備運行存在安全隱患

目前船廠生產(chǎn)設(shè)備的管理主要是日點檢和每周的巡檢，很難控制設(shè)備在運行過程中的狀態(tài)。設(shè)備在運行時一旦發(fā)生故障，很有可能會引起人員受傷、設(shè)備損壞等情況，影響生產(chǎn)。如船廠起重設(shè)備中的龍門吊，在運行過程中如果不實時觀察并顯示其運行機(jī)構(gòu)間的距離，有可能會發(fā)生龍門吊之間的碰撞事故。

2.3 操作人員違規(guī)操作

船廠中的設(shè)備事故有很大部分是由于工人的違規(guī)操作引起的。如焊機(jī)操作時，現(xiàn)場工人為了加快焊接速度，往往會加大焊接電流，導(dǎo)致焊接成型很不美觀，產(chǎn)生了很多的打磨工作量，明顯地降低了生產(chǎn)效率。

2.4 船廠空間布置局限

目前船廠在一些地方安裝攝像頭等小型有線監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控車間內(nèi)生產(chǎn)或某些設(shè)備的狀態(tài)。船廠有線傳輸方式需要單獨布設(shè)通信線路，限制了船廠的空間利用，不利于船廠內(nèi)的安全生產(chǎn)。另外，有線傳輸方式對通信距離也有一定的限制。當(dāng)傳輸距離很遠(yuǎn)時需要布設(shè)較長的通信電纜，大大增加了工程成本。

3 造船企業(yè)設(shè)備監(jiān)控技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 無線通信技術(shù)的應(yīng)用

船廠占地面積大，生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，鋼板材料堆積等對通信的干擾較大。通過在船廠內(nèi)鋪設(shè)電纜光纖等有線網(wǎng)絡(luò)，生產(chǎn)信息的實時傳遞不能完全實現(xiàn)。無線通信網(wǎng)絡(luò)具有布置方便靈活、覆蓋范圍廣、實時響應(yīng)等特點，正是船廠通信技術(shù)發(fā)展所需要的。無線通信技術(shù)具有抗干擾性、安全性高和移動性好的優(yōu)點，并且成本每年都有所下降，有利于船廠的信息化建設(shè)。

電磁波信號在空間中能夠自由傳播，無線通信技術(shù)正是利用這種特性進(jìn)行信息交換。目前使用比較普遍的遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)主要有CDMA和GPRS技術(shù)，近距離無線通信技術(shù)主要有ZigBee、近距離無線傳輸(NFC)、Bluetooth(藍(lán)牙)、WIFI(無線局域網(wǎng))和超寬頻(Ultra Wide Band，UWB)技術(shù)。

3.2 無線監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

進(jìn)入21世紀(jì)后，計算機(jī)技術(shù)和各種通信技術(shù)都在飛速發(fā)展，制造業(yè)、服務(wù)業(yè)等都在向著自動化、信息化、智能化的方向發(fā)展，造船企業(yè)也正在不斷地朝著信息化和智能化方向發(fā)展。為了保障船廠安全生產(chǎn)和操作人員的生命安全，生產(chǎn)設(shè)備的管理問題顯得尤為重要，國內(nèi)很多學(xué)者已經(jīng)開始了無線遠(yuǎn)程實時監(jiān)控系統(tǒng)的研究，這也是造船企業(yè)設(shè)備管理的必然發(fā)展趨勢。

通過對設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控，操作人員能夠放心地對設(shè)備進(jìn)行操作。如果設(shè)備出現(xiàn)故障，維修人員可以在第一時間了解到故障發(fā)生的位置和大致的原因，從而做出正確的判斷并及時解決問題。這樣能保障操作人員的安全，并且可以明顯減少設(shè)備故障時間，延長設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備的維修費用，提高生產(chǎn)效率。

3.3 無線監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)

通過在船廠多處區(qū)域架設(shè)無線路由，實現(xiàn)了全廠的無線覆蓋。船廠設(shè)備無線遠(yuǎn)程實時監(jiān)控系統(tǒng)通常包括信息采集模塊、信息處理模塊、本地監(jiān)控模塊、遠(yuǎn)程傳輸模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊。采用本地監(jiān)控與遠(yuǎn)程監(jiān)控同時運行，此種監(jiān)控系統(tǒng)將采集數(shù)據(jù)全部記錄到本地監(jiān)控系統(tǒng)上，遠(yuǎn)程監(jiān)控以客戶端形式訪問本地監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)，避免了因網(wǎng)絡(luò)中斷而產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失的情況。

船廠設(shè)備無線遠(yuǎn)程實時監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)設(shè)備的實時狀態(tài)監(jiān)控、實時數(shù)據(jù)記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢、及時報警等功能，大大地提升了設(shè)備的安全性。

在信息采集模塊中，通過在監(jiān)測設(shè)備上安裝傳感器，借助傳感器來采集設(shè)備參數(shù)。傳感器直接與被監(jiān)控設(shè)備相連，檢測被監(jiān)控設(shè)備需要監(jiān)控的信號，并與采集裝置相連將信息上傳至信息采集模塊。通過數(shù)據(jù)采集和控制處理器等軟硬件程序，控制和采集傳感器并將數(shù)據(jù)上傳給本地監(jiān)控中心。

信息處理模塊將信息采集模塊中采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和處理，即將采集到的模擬信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并存儲。本地監(jiān)控模塊包括信息存儲單元、信息顯示單元和控制輸出單元。信息存儲單元保存信息采集模塊中采集到的設(shè)備的相關(guān)工作參數(shù)，保證通過此模塊能夠?qū)υO(shè)備之前的運行狀況進(jìn)行歷史查詢，所存儲的數(shù)據(jù)可以通過信號導(dǎo)出接口導(dǎo)出。信號顯示單元可以在本地實時顯示設(shè)備的工作參數(shù)，并通過車間攝像頭實時顯示設(shè)備的工作狀態(tài)畫面。當(dāng)設(shè)備的工作參數(shù)達(dá)到臨近極限狀態(tài)時，控制輸出單元進(jìn)行預(yù)警，達(dá)到極限狀態(tài)時進(jìn)行報警并切斷工作電路。

遠(yuǎn)程傳輸模塊利用WIFI無線通信技術(shù)實現(xiàn)信息采集模塊、本地監(jiān)控模塊及遠(yuǎn)程服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行高速可靠傳輸。無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由多個分布在船廠的無線路由組成。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是利用WIFI無線通信技術(shù)實現(xiàn)與多個區(qū)域的本地監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信，可以對船廠內(nèi)所有設(shè)備的狀態(tài)信息進(jìn)行統(tǒng)計監(jiān)測，同時可以實時地發(fā)送控制信號，實現(xiàn)遠(yuǎn)程統(tǒng)一管理。

船廠設(shè)備遠(yuǎn)程實時監(jiān)控系統(tǒng)圖如圖2所示。

4 結(jié)語

本文基于船廠設(shè)備的管理現(xiàn)狀以及設(shè)備管理存在的問題，指出了船廠未來設(shè)備監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。通過將無線通信技術(shù)運用到船廠設(shè)備管理中，實現(xiàn)全廠的設(shè)備實時監(jiān)控管理，是船廠信息化建設(shè)的發(fā)展趨勢。船廠設(shè)備遠(yuǎn)程實時監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)設(shè)備的工作參數(shù)及運行狀態(tài)的實時顯示、歷史查詢、及時報警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行過程中存在的問題并解決，保證船廠生產(chǎn)設(shè)備及人員的安全，促進(jìn)船廠的信息化建設(shè)。

[1] 張逸，林焱，吳丹岳. 電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015，43(2)：138-147.

[2] 趙曉宇. 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)研究及發(fā)展趨勢[J]. 現(xiàn)代建筑電氣，2011，2(4)：1-7.

[3] 谷現(xiàn)良. 南寧機(jī)場T2航站樓暖通設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 暖通空調(diào)，2016(2)：47-56.

[4] 吳輝. 地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 廣州：廣東工業(yè)大學(xué)，2005.

[5] 吳志東，楊士喜. 基于3G無線通信網(wǎng)絡(luò)的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究[J]. 船海工程，2011，40(5)：16-19.

[6] 劉子晗，李維嘉. 基于GSM與ARM的船用設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 機(jī)械與電子，2016，34(5)：62-65.

2017-01-17

毛久昌(1973—)，男，工程師，從事船廠生產(chǎn)設(shè)備管理技術(shù)。

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