基于語音引擎的工業(yè)設(shè)備狀態(tài)信息化的實現(xiàn)

曹云　陳宗利　袁璐

摘要：在產(chǎn)品的生產(chǎn)與調(diào)試現(xiàn)場中，針對各類工業(yè)設(shè)備的使用及完成狀況，以信息化的形式實現(xiàn)了設(shè)備所處狀態(tài)的語音提醒和看板展示，方便操作人員知悉產(chǎn)品在設(shè)備中的進展程度，同時最大限度減少設(shè)備占用以及產(chǎn)品加工超時引起的損耗等情況。

關(guān)鍵詞：設(shè)備狀態(tài);電裝;語音提醒;看板

中圖分類號：TP302 ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）13-0201-02

1 背景

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，許多工業(yè)設(shè)備都是作為單獨個體而沒有融入整個企業(yè)信息化運營中，其中有些設(shè)備不具備聯(lián)網(wǎng)能力，有些因為保密等因素而限制聯(lián)網(wǎng)，還有些設(shè)備通過廠家提供的配套信息系統(tǒng)進行操作，并且難以集成到現(xiàn)有系統(tǒng)上。

這些獨立的工業(yè)設(shè)備作為信息化建設(shè)中的孤島，無法高效地將運行信息展示給車間操作人員，使得部分生產(chǎn)加工程序無法通過信息化管控收集數(shù)據(jù)，在一定程度上造成了工序超期等待、設(shè)備長期占用，以及產(chǎn)品損壞、設(shè)備壽命減少等問題。間接影響了企業(yè)生產(chǎn)效率，增加了人力財力成本。

因此，在車間現(xiàn)場引入基于語音引擎的設(shè)備狀態(tài)信息系統(tǒng)，及時將每個設(shè)備的使用與完成情況通過語音提醒和看板展示的形式告知設(shè)備操作人員，以達到降本增效的目的。

2 業(yè)務(wù)背景

2.1 產(chǎn)品的電裝與試驗設(shè)備

產(chǎn)品在車間的電裝加工過程中，需要用到烘箱與表貼機等設(shè)備。由于某些加工步驟的需要，車間現(xiàn)場有許多工序存在操作人員等待設(shè)備的情況。在多個產(chǎn)品并行加工的情況下，操作人員在等待設(shè)備加工的同時，還需要處理其他產(chǎn)品的電裝工作。因此時常會忙于手邊的工作而疏于檢查設(shè)備中的產(chǎn)品時間是否已經(jīng)超期，從而導致車間現(xiàn)場會出現(xiàn)操作人員忘記檢查產(chǎn)品狀態(tài)，在設(shè)備中放置時間超長的問題。

產(chǎn)品在試驗中心進行環(huán)境試驗過程中，需要用到ESS、高低溫箱以及綜合箱等設(shè)備。由于產(chǎn)品在試驗設(shè)備中需要按一定規(guī)律反復地進行上電與下電，尤其是在多個設(shè)備的產(chǎn)品并行試驗情況下，操作人員往往會忽視當前產(chǎn)品的試驗完成情況而影響后續(xù)試驗與調(diào)試。

2.2 各類設(shè)備的特性

1） 電裝加工過程：烘箱、表貼機等設(shè)備。

產(chǎn)品在設(shè)備中需要設(shè)定工作時間，各類型任務(wù)擁有對應(yīng)的工作時間。操作人員需要及時獲悉設(shè)備的加工完成情況，并在完成后投入下一個產(chǎn)品或關(guān)閉設(shè)備。

2） 試驗過程：ESS、高低溫箱和綜合箱等設(shè)備。

產(chǎn)品在設(shè)備中按設(shè)定好的時間間隔進行重復的上電與下電循環(huán)，一次試驗過程可能會持續(xù)幾天，由于試驗設(shè)備集中放在一個單獨的設(shè)備機房內(nèi)，其運轉(zhuǎn)噪音與高溫使得進入隨時查看變得極為不便，因而操作人員需要隨時獲悉產(chǎn)品在設(shè)備中的運行狀態(tài)，以便更好地分配任務(wù)或做出相應(yīng)調(diào)整。

2.3 加工試驗過程中設(shè)備的現(xiàn)狀

目前產(chǎn)品在設(shè)備中運行所需的時間、狀態(tài)、操作員等信息都是通過紙質(zhì)記錄，沒有有效的提醒機制，也沒有形成科學的信息化管理模式，需要依賴操作人員個人細心程度，容易出現(xiàn)超期、失誤等現(xiàn)象。鑒于上述電裝加工以及試驗過程中各類設(shè)備使用存在的問題與現(xiàn)狀，應(yīng)當積極引入設(shè)備狀態(tài)管理這種技術(shù)保障機制。

3 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 業(yè)務(wù)需求分析

設(shè)備管理系統(tǒng)的主要信息化需求為：

1） 語音提醒需求：電裝加工過程任務(wù)到期需要自動語音播報，如果沒有處理將在5分鐘后繼續(xù)呼叫，直到操作人員將其關(guān)閉;試驗過程產(chǎn)品每一次上電或下電都需要語音提醒，直到試驗完成。

2） 任務(wù)管理需求：電裝加工過程創(chuàng)建呼叫任務(wù)，進行查詢、修改、終止和刪除操作;試驗過程根據(jù)上下電時間、循環(huán)次數(shù)、循環(huán)間隔等信息生成設(shè)備任務(wù)狀態(tài)看板，需要進行修改、刪除等維護操作。

3） 任務(wù)類型需求：針對電裝過程中的不同類型任務(wù)，對應(yīng)不同時間點，對任務(wù)完成要求也不同。

4） 設(shè)備管理需求：針對試驗過程中每個設(shè)備的數(shù)據(jù)信息進行管理維護。

5） 日志記錄管理：對每條任務(wù)的開始、執(zhí)行情況、修改和刪除等操作都需要自動生成日志記錄。

6） 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理需求：維護呼叫對象、地點、操作用戶、部門、班組、權(quán)限等信息。

通過需求分析，給出設(shè)備狀態(tài)管理系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)模塊，如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計

在需求分析與業(yè)務(wù)模塊的基礎(chǔ)上，對該系統(tǒng)進行詳細設(shè)計。由于需要監(jiān)聽語音呼叫任務(wù)，在服務(wù)端部署監(jiān)聽程序必不可少，監(jiān)聽程序獲取并執(zhí)行定時語音任務(wù);用戶需要隨時隨地訪問系統(tǒng)，并且便捷地進行數(shù)據(jù)操作、查看當前狀態(tài)。因此該系統(tǒng)被設(shè)計成了客戶端和Web端兩大部分（系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計見圖2所示）。

3.2.1 Web端

Web端用來創(chuàng)建數(shù)據(jù)，維護并監(jiān)控，展示設(shè)備的狀態(tài)信息、任務(wù)的執(zhí)行情況，把需要提醒的任務(wù)推送給客戶端去執(zhí)行。

在電裝加工模塊中，當有產(chǎn)品進入了需要定時結(jié)束的加工步驟時，工序操作人員為其創(chuàng)建新的任務(wù)，在系統(tǒng)預設(shè)的可選清單里選擇相應(yīng)的呼叫對象、地點、任務(wù)類型，系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)類型自動關(guān)聯(lián)出呼叫時間，調(diào)度人員對已創(chuàng)建的任務(wù)進行管理與維護，根據(jù)完成情況進行結(jié)束等操作。

在環(huán)境試驗模塊中，當有產(chǎn)品需要送進設(shè)備進行試驗時，試驗人員為其創(chuàng)建相應(yīng)任務(wù)，根據(jù)該產(chǎn)品的試驗要求在設(shè)備里對上電與下電的循環(huán)次數(shù)、間隔時間進行設(shè)定，系統(tǒng)根據(jù)初始時間自動計算出剩余循環(huán)任務(wù)的提醒時間，大大簡化了用戶操作。當設(shè)備任務(wù)創(chuàng)建好后，試驗人員可在設(shè)備任務(wù)狀態(tài)界面清晰地查看當前各個設(shè)備的工作狀態(tài)情況。

3.2.2 客戶端

客戶端用來監(jiān)測并執(zhí)行Web端里推送來的任務(wù)。產(chǎn)品在電裝加工過程中，判斷其狀態(tài)是否為“已終止”，對于“任務(wù)等待中”則按時對其執(zhí)行呼叫提醒，對于“執(zhí)行中”的任務(wù)將在隨后繼續(xù)呼叫直至操作人員將其終止。產(chǎn)品在試驗過程中，客戶端判斷該設(shè)備當前循環(huán)輪次的狀態(tài)是否已到上電或下電時間，如任務(wù)時間一到則按時執(zhí)行語音提醒，并在設(shè)備狀態(tài)欄亮起“紅燈”。

客戶端通過第三方語音庫服務(wù)程序?qū)㈩A設(shè)的文字內(nèi)容轉(zhuǎn)換為語音并播放，因此需要同時啟動語音庫服務(wù)，見圖3所示。

3.3 系統(tǒng)的實現(xiàn)與應(yīng)用價值

該系統(tǒng)Web端為B/S架構(gòu)，前端采用基于Javascript的MiniUI框架開發(fā)，后臺采用Java EE的SSH （Struts + Spring + Hibernate） 組合框架開發(fā)，數(shù)據(jù)庫為Oracle 11g，可以方便地滿足各操作人員在身旁的計算機前訪問;系統(tǒng)的客戶端為C/S架構(gòu)，為Java開發(fā)的語音自動執(zhí)行軟件，需要在連有音箱廣播設(shè)備的計算機上保持開啟狀態(tài)。

目前系統(tǒng)已在某軍工單位電裝車間和試驗中心部署應(yīng)用，通過用戶積極的使用以及良好的反饋，該系統(tǒng)日漸成熟，很好地實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中的定時呼叫提醒，提高了車間操作人員的工作效率。相信在日后持續(xù)優(yōu)化并結(jié)合工作實際，該系統(tǒng)也可以在其它部門發(fā)揮類似的功效和用途，為越來越多的員工在科研生產(chǎn)上創(chuàng)造便捷。

4 結(jié)束語

在生產(chǎn)過程中引入基于語音引擎的工業(yè)設(shè)備狀態(tài)管理系統(tǒng)，很大程度改善了現(xiàn)有的設(shè)備運行管理機制，其高效的語音呼叫執(zhí)行能力與清晰直觀的設(shè)備看板展示使得操作人員的日常工作更加便捷，無需將過多精力用在操心設(shè)備使用情況上，擯棄了不必要的紙質(zhì)材料，節(jié)約了人力、財力與時間成本，提高了車間生產(chǎn)力。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】