基于微信的1580產(chǎn)線設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

徐承贏 王 蕾 郭鈺瑤 董浩然 夏緒輝

(武漢科技大學(xué)冶金裝備及控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖北 武漢 430081)

0 引 言

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，鋼鐵行業(yè)發(fā)展環(huán)境發(fā)生了深刻變化，處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，多數(shù)鋼鐵企業(yè)為了擺脫困境，實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)，開始細(xì)化落實(shí)《智能制造“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中智能發(fā)展的基本方針，明確提出在“十三五”期間要推進(jìn)信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合，提高企業(yè)智能化水平和核心競(jìng)爭(zhēng)力，利用智能技術(shù)打造“互聯(lián)網(wǎng)+”的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)體系。設(shè)備智能化管理作為鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能升級(jí)的核心，成為鋼鐵企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。

目前，企業(yè)內(nèi)部的大多數(shù)設(shè)備管理及調(diào)度平臺(tái)都是基于內(nèi)部集成控制系統(tǒng)，可視化及管理終端為電腦。Tyrin等[1]設(shè)計(jì)了一種對(duì)車間內(nèi)生產(chǎn)資源進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度與控制的多智能體系統(tǒng)(Multi-Agent System，MAS)，并在實(shí)際車間進(jìn)行實(shí)施與應(yīng)用。Abrishamkar等[2]提出了一種基于TCP/IP的控制和監(jiān)控系統(tǒng)，能夠提高企業(yè)的自動(dòng)化程度。方磊等[3]設(shè)計(jì)并開發(fā)了能對(duì)數(shù)字化車間的生產(chǎn)狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、繼承和處理的監(jiān)控系統(tǒng)，并在實(shí)際的離散型制造企業(yè)中驗(yàn)證了其有效性。目前，設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)相對(duì)較少，少量已有平臺(tái)主要為基于Android的獨(dú)立App系統(tǒng)，如譚海紅等[4]設(shè)計(jì)出一種基于Android的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，利用Wi-Fi和Socket機(jī)制UDP協(xié)議技術(shù)實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)終端與中心控制器的通信，并在數(shù)控機(jī)床車間得到了應(yīng)用；李超等[5]提出了基于制造執(zhí)行系統(tǒng)的離散車間生產(chǎn)管理模型，通過引入安卓移動(dòng)終端的信息推送等相關(guān)技術(shù)，對(duì)車間的生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。已有的以電腦為終端的管理平臺(tái)靈活性不足，而基于Android的獨(dú)立App因移動(dòng)設(shè)備系統(tǒng)的約束，導(dǎo)致其普適性較微信公眾平臺(tái)要弱。

據(jù)此，本文提出一種基于微信的1580產(chǎn)線設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)，該平臺(tái)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，響應(yīng)速度快，支持并發(fā)操作，能夠以一種更加高效的方式進(jìn)行產(chǎn)線設(shè)備的管理。這一方面能提高設(shè)備實(shí)時(shí)管理效率，更能提升車間生產(chǎn)活動(dòng)的智能性和柔性，從而促進(jìn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。另一方面，該平臺(tái)能很好地集成微信的普適性、便利性、實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)，使其開發(fā)成本更低，適用性和推廣性更好，為進(jìn)一步應(yīng)用信息化和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建多類型的智能生產(chǎn)及設(shè)備管理平臺(tái)提供借鑒和參考。

1 相關(guān)技術(shù)

1.1 MINA框架

微信小程序的頁(yè)面呈現(xiàn)是基于微信小程序開發(fā)提供的MINA框架。MINA框架可以分為邏輯層、視圖層和系統(tǒng)層三個(gè)部分[6]，如圖1所示。微信小程序內(nèi)容具體是由全局文件、頁(yè)面文件和工具配置文件組成。微信小程序的全局配置保存在app.json文件中，該文件主要包含以下3個(gè)配置。

(1) pages：頁(yè)面路徑的數(shù)組，接收一個(gè)數(shù)組，對(duì)應(yīng)每一項(xiàng)都是字符串，表示小程序要加載的所有頁(yè)面，每一項(xiàng)代表對(duì)應(yīng)頁(yè)面的【路徑+文件名】信息。

(2) window：框架樣式(狀態(tài)欄、導(dǎo)航條、標(biāo)題、窗口)，用于設(shè)置框架樣式等對(duì)象的背景色、內(nèi)容屬性，非必填配置項(xiàng)。

(3) tabBar：可設(shè)置頂部或底部菜單，通過tarBar配置項(xiàng)來指定小程序標(biāo)簽頁(yè)的表現(xiàn)以及標(biāo)簽頁(yè)切換時(shí)所顯示的對(duì)應(yīng)頁(yè)面。

圖1 MINA框架

微信用于設(shè)備管理的優(yōu)勢(shì)是通過微信平臺(tái)及時(shí)獲取與1580熱軋生產(chǎn)線設(shè)備有關(guān)的全部文檔和信息，對(duì)車間設(shè)備信息狀態(tài)管理，便于管理人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)維護(hù)[7]。

在平臺(tái)上能夠及時(shí)查詢到班組人員與生產(chǎn)調(diào)度信息，對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與儲(chǔ)存[8]，為管理人員下個(gè)月的排產(chǎn)提供依據(jù)。

1.2 MDC系統(tǒng)功能

MDC系統(tǒng)主要功能有：同時(shí)自動(dòng)采集數(shù)百臺(tái)自動(dòng)化、半自動(dòng)化設(shè)備的數(shù)據(jù)；兼容絕大多數(shù)的控制系統(tǒng)；可從網(wǎng)絡(luò)上任何計(jì)算機(jī)終端監(jiān)控所有設(shè)備的狀態(tài)；為用戶提供OEE等各類專業(yè)報(bào)表。因此對(duì)各個(gè)1580產(chǎn)線的設(shè)備可進(jìn)行實(shí)時(shí)、高效、統(tǒng)一的采集。MDC的采集方案是系統(tǒng)硬件通過通信協(xié)議解析和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為TCP/IP以太網(wǎng)傳輸協(xié)議，針對(duì)不同的設(shè)備有不同的采集方案，大致可以分為通過設(shè)備本身接口、PLC采集、外置硬件采集、條碼掃描等。

MDC系統(tǒng)軟件在硬件基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)控設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)、自動(dòng)、客觀、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的透明化管理[9]，以O(shè)PC(object linking and embedding for process control)協(xié)議形式提供數(shù)據(jù)。工作流程MDC協(xié)議解析主流程如圖2所示。

圖2 MDC協(xié)議解析流程

2 基于微信的設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

1580車間整個(gè)工序的簡(jiǎn)要過程為修磨、板坯稱重，加熱、粗軋高壓水除磷，進(jìn)熱卷箱保溫后飛剪切頭尾、精軋、層流冷卻，成品入庫(kù)。車間生產(chǎn)設(shè)備包括修磨機(jī)1臺(tái)、推鋼機(jī)1臺(tái)、出鋼機(jī)1臺(tái)、加熱爐1臺(tái)、高壓水除磷機(jī)2臺(tái)、粗軋機(jī)1臺(tái)、熱卷箱2臺(tái)、飛剪機(jī)2臺(tái)、精軋機(jī)7臺(tái)、水冷裝置6臺(tái)、層流冷卻裝置1臺(tái)、地下卷取機(jī)2臺(tái)、稱重機(jī)2臺(tái)、輥道12臺(tái)。該車間具備數(shù)字化生產(chǎn)條件，但設(shè)備眾多，設(shè)備信息孤島現(xiàn)象明顯，可追溯性差。

經(jīng)反復(fù)研究設(shè)計(jì)，結(jié)合鋼鐵企業(yè)熱軋1580智能車間升級(jí)改造需求[10]，設(shè)計(jì)基于MDC(Manufacturing Data Collection & Status Management)[11]的1580產(chǎn)線設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)，該平臺(tái)的體系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 基于MDC的1580產(chǎn)線設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)體系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

基于MDC的1580產(chǎn)線設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)體系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)MDC的基礎(chǔ)上，融入云制造和移動(dòng)物聯(lián)管理的理念，平臺(tái)系統(tǒng)的硬件設(shè)施由MDC服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、Web服務(wù)器、路由器、交換機(jī)、微信客戶端和微信公眾平臺(tái)七部分構(gòu)成，擬實(shí)現(xiàn)集設(shè)備基本信息查詢、設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、車間人員管理于一體的1580產(chǎn)線設(shè)備移動(dòng)管理。

2.2 設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)接入系統(tǒng)架構(gòu)

設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)接入系統(tǒng)采用基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備接入架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)從底層設(shè)備接入和信息互聯(lián)管理[12]。該接入系統(tǒng)架構(gòu)，通過物聯(lián)網(wǎng)采集終端獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)環(huán)境等數(shù)據(jù)，設(shè)備的實(shí)時(shí)位置信息可以通過短信、郵件等方式實(shí)時(shí)推送，也可通過平臺(tái)進(jìn)行準(zhǔn)確查詢和定位顯示。物聯(lián)接入系統(tǒng)共由四部分組成(物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備端、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備云平臺(tái)端、物聯(lián)網(wǎng)Web后臺(tái)服務(wù)器、用戶端)，如圖4所示。

圖4 設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)物聯(lián)接入系統(tǒng)架構(gòu)

1580產(chǎn)線設(shè)備采用了網(wǎng)關(guān)接入網(wǎng)絡(luò)：終端設(shè)備通過Zigbee無(wú)線組網(wǎng)，且Zigbee網(wǎng)關(guān)將各設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入到網(wǎng)絡(luò)里面。由于物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備不具備入網(wǎng)能力，需要在本地組網(wǎng)后，統(tǒng)一通過網(wǎng)關(guān)再接入到網(wǎng)絡(luò)。

2.3 基于微信平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

手機(jī)/微信客戶端、微信公眾平臺(tái)/硬件平臺(tái)、第三方廠商云后端、Wi-Fi設(shè)備終端和藍(lán)牙設(shè)備終端是基于微信硬件平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)組成部分。

騰訊向開發(fā)者和大眾提供公眾平臺(tái)與硬件平臺(tái)，經(jīng)過airsync/airkiss定義的硬件外設(shè)協(xié)議供硬件設(shè)備接入。

Wi-Fi模組的供應(yīng)商提供socket通信接口，用戶不直接與Wi-Fi設(shè)備交互，所有交互均通過Wi-Fi設(shè)備商的云后端間接進(jìn)行。藍(lán)牙微信模塊支持airsync協(xié)議，此協(xié)議允許藍(lán)牙設(shè)備與微信客戶端通信，包括設(shè)備的發(fā)現(xiàn)、綁定、登陸、初始化、接收用戶指令、主動(dòng)發(fā)送消息等過程，并支持通過微信客戶端傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器，如圖5所示。

圖5 基于微信硬件平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

2.4 移動(dòng)平臺(tái)工作流程

擁有移動(dòng)設(shè)備的管理者通過掃描二維碼或者搜索小程序名稱進(jìn)入本平臺(tái)。管理者在移動(dòng)終端發(fā)出的請(qǐng)求會(huì)傳送到微信服務(wù)器端，微信服務(wù)器再將處理后的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至企業(yè)數(shù)據(jù)端[13]。數(shù)據(jù)端對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行解析和處理，將其返回至微信服務(wù)器端，服務(wù)器端將最終的處理結(jié)果返回移動(dòng)終端，整體流程如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)整體流程

整個(gè)系統(tǒng)包含三層：傳感器感知和數(shù)據(jù)采集層、云平臺(tái)與大數(shù)據(jù)分析層、應(yīng)用顯示層。主要內(nèi)容涵蓋了1580設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及感知層數(shù)據(jù)采集、基于分布式控制系統(tǒng)(DCS)的分布式閉環(huán)控制、云平臺(tái)大數(shù)據(jù)分析、相關(guān)的接口/協(xié)議/標(biāo)準(zhǔn)等。

本平臺(tái)擬采用智能化設(shè)備管理思想，從設(shè)備全生命周期管理出發(fā)，以設(shè)備預(yù)知性維護(hù)策略及生產(chǎn)計(jì)劃排程為核心，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)挖掘和云計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能感知、維護(hù)、實(shí)時(shí)預(yù)警和高效集成。

物聯(lián)感知層：該層通過網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)采集生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備數(shù)據(jù)，包括：設(shè)備環(huán)境數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)及生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)。區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)涉及的傳感設(shè)備種類較多，包括各類傳感器、攝像頭、移動(dòng)終端及儀器儀表等采集裝備。

物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層：該層主要用于提供上傳設(shè)備數(shù)據(jù)到云平臺(tái)存儲(chǔ)中心所需的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括有線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)及因特網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的自由切換和無(wú)縫對(duì)接。通過將物聯(lián)感知層的數(shù)據(jù)快速傳遞至云平臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)通信。此外，在網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)面向不同設(shè)備類型的泛接入通信協(xié)議XM2M以及各種傳輸協(xié)議(如TCP、UDP、MPI等)，支持不同類型設(shè)備的接入。

云平臺(tái)層：云服務(wù)平臺(tái)層是整個(gè)平臺(tái)架構(gòu)的核心，主要提供數(shù)據(jù)接入、存儲(chǔ)、計(jì)算、監(jiān)控和管理等服務(wù)。該層包括平臺(tái)運(yùn)行所需的軟硬件組成和各種研發(fā)要素，構(gòu)建統(tǒng)一的基于云服務(wù)的硬件平臺(tái)、軟件基礎(chǔ)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，并通過整合各個(gè)應(yīng)用功能軟件實(shí)現(xiàn)平臺(tái)開放式數(shù)據(jù)接口服務(wù)。此外，該層還提供設(shè)備數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)，通過集成各種預(yù)測(cè)算法實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)更深層次的挖掘分析，為后續(xù)的智能應(yīng)用與決策提供有力保障。

應(yīng)用層：該層基于數(shù)據(jù)挖掘模塊獲得的知識(shí)信息，針對(duì)各種業(yè)務(wù)需求提供相應(yīng)的支持服務(wù)，包括設(shè)備健康狀態(tài)管理、設(shè)備管理及優(yōu)化、遠(yuǎn)程診斷、故障分析等核心功能應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)與MDC系統(tǒng)對(duì)接，將物聯(lián)系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)傳入平臺(tái)數(shù)據(jù)挖掘模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障情況、潛在隱患、異常征兆與劣化信息進(jìn)行預(yù)測(cè)，及時(shí)做出故障分析、診斷和評(píng)估。此外，挖掘結(jié)果可基于可視化方法生成設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、異常預(yù)測(cè)、故障分布趨勢(shì)等圖表。將上述可視化信息實(shí)時(shí)推送給設(shè)備維修部門，通過分析及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行情況和故障解決方案，并實(shí)施相應(yīng)的工作調(diào)度和安排，指派維護(hù)人員及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)維修，從而達(dá)到提高設(shè)備生產(chǎn)效率、降低設(shè)備故障率，以及實(shí)現(xiàn)設(shè)備管控PDCA循環(huán)的目的。

2.5 平臺(tái)功能模塊設(shè)計(jì)

基于微信的1580產(chǎn)線設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)的功能分為用戶管理、車間設(shè)備信息管理、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)管理4部分，功能結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 1580產(chǎn)線設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)功能模塊

(1) 用戶管理功能模塊，主要對(duì)平臺(tái)用戶的基本信息、權(quán)限等進(jìn)行管理。平臺(tái)用戶大多數(shù)為設(shè)備管理維修人員。管理維修人員將個(gè)人賬戶、個(gè)人信息及所負(fù)責(zé)設(shè)備進(jìn)行綁定，中層管理者可以對(duì)這些信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和查詢。

(2) 車間設(shè)備信息管理功能模塊，主要用于設(shè)備基礎(chǔ)信息管理和設(shè)備關(guān)聯(lián)文檔信息管理，針對(duì)1580熱軋生產(chǎn)線設(shè)備這種資源設(shè)備密集的特點(diǎn)，對(duì)車間內(nèi)所有設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一方式編號(hào)，并提供以設(shè)備編號(hào)為唯一ID的設(shè)備文檔和信息跨時(shí)空的實(shí)時(shí)查詢功能，包括設(shè)備的采購(gòu)憑證、安裝文件設(shè)備檢查憑證、保養(yǎng)說明書和改造憑證等。

(3) 設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)管理功能模塊，是該平臺(tái)的核心，主要功能包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理、設(shè)備綜合效率(Overall Equipment Effectiveness，OEE)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析，設(shè)備維修管理和設(shè)備數(shù)據(jù)報(bào)表管理。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)于整條熱軋生產(chǎn)線來說具有非常重要的意義。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，了解每臺(tái)設(shè)備的作業(yè)率。對(duì)于作業(yè)率超高的設(shè)備，有必要在制定生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，避免超負(fù)荷工作，同時(shí)做好保養(yǎng)與維護(hù)的工作；對(duì)于作業(yè)率低的設(shè)備，要查明其原因，如設(shè)備或零件老化磨損或生產(chǎn)排程等其他人為因素，及時(shí)采取措施解決，從而提升設(shè)備綜合效率。這些數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，中層管理人員可以每月將設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出，從而為下個(gè)月的排產(chǎn)提供依據(jù)。

(4) 系統(tǒng)管理功能模塊，包含系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)權(quán)限、系統(tǒng)菜單管理、系統(tǒng)安全管理四個(gè)模塊。其中：系統(tǒng)維護(hù)是對(duì)系統(tǒng)的性能、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查及時(shí)解決問題確保系統(tǒng)正常運(yùn)行；系統(tǒng)權(quán)限是指系統(tǒng)具備用戶認(rèn)證功能，避免因權(quán)限控制缺失或操作不當(dāng)引發(fā)的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)；系統(tǒng)菜單管理中管理員可從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取所有用戶和1580平臺(tái)設(shè)備信息進(jìn)行合理設(shè)置其菜單項(xiàng)并提交保存；系統(tǒng)安全管理是為了防止非法訪問者訪問數(shù)據(jù)資源，保障云平臺(tái)的安全性。

2.6 基于influxDB的時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)模式下1580產(chǎn)線設(shè)備出現(xiàn)故障無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決，導(dǎo)致設(shè)備工作效率低，運(yùn)行成本高。因此，為了保障故障數(shù)據(jù)記錄與追蹤的功能需求，1580產(chǎn)線設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)要求包含故障前后一段時(shí)間的故障設(shè)備的全部運(yùn)行數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)1年用于數(shù)據(jù)追溯。對(duì)此，普通關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)往往無(wú)法滿足，或需采用復(fù)雜的代碼來實(shí)現(xiàn)。而相比關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)能夠滿足海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，給上層應(yīng)用提供支撐，如：海量存儲(chǔ)、加速查詢服務(wù)，通用的SQL訪問接口等。同時(shí)，基于時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)可實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)記錄，其記錄數(shù)據(jù)精度可達(dá)到毫秒級(jí)別，從而具備對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及高效訪問應(yīng)用引擎的支持能力。

考慮1580產(chǎn)線設(shè)備涉及數(shù)據(jù)類型多、數(shù)據(jù)量大，為了打破信息孤島，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，建立多系統(tǒng)集成模型，通過平臺(tái)管理MDC系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要依賴InfluxDB時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)提供存儲(chǔ)，借助其快速存儲(chǔ)特性，確保1580車間設(shè)備信息實(shí)現(xiàn)高速存儲(chǔ)。同時(shí)，設(shè)備有關(guān)的大部分?jǐn)?shù)據(jù)都能直接或間接地與時(shí)間戳掛鉤，從而提高1580產(chǎn)線設(shè)備管理平臺(tái)上人員、產(chǎn)品、設(shè)備及生產(chǎn)過程中重要信息的數(shù)據(jù)庫(kù)管理效率和精度，優(yōu)化數(shù)字化加工車間相關(guān)生產(chǎn)需求數(shù)據(jù)庫(kù)表格和數(shù)據(jù)關(guān)系。

3 平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

(1) 登錄頁(yè)面的實(shí)現(xiàn)。登錄界面，作為一個(gè)獨(dú)立界面，需要在pages目錄下新建一個(gè)文件夾。新用戶先點(diǎn)擊“注冊(cè)”新的賬號(hào)和密碼。已注冊(cè)用戶可直接輸入賬號(hào)和密碼“登錄”管理平臺(tái)。用戶點(diǎn)擊“登錄”或“注冊(cè)”按鈕，觸發(fā)事件，通過bindtap方法使頁(yè)面分別跳轉(zhuǎn)至管理平臺(tái)的首頁(yè)或用戶注冊(cè)頁(yè)，詳情頁(yè)和功能時(shí)序圖分布如圖8、圖9所示。

圖8 登錄頁(yè)面

圖9 用戶管理時(shí)序圖

(2) 今日排產(chǎn)與檢查班組信息查詢功能。用戶登錄后，進(jìn)入首頁(yè)，可查看1580生產(chǎn)線情況，因其每天的生產(chǎn)任務(wù)和班組執(zhí)行檢查的任務(wù)不同，需要每天進(jìn)行修改和更新。因此管理人員通過微信小程序文件在checkdetail和groupdetail文件下的.wxml文件對(duì)“今日排產(chǎn)”和“檢查班組”詳情頁(yè)進(jìn)行修改。其首頁(yè)如圖10所示，詳情頁(yè)如圖11和圖12所示。

圖10 首頁(yè) 圖11 今日排產(chǎn)頁(yè) 圖12 檢查班組頁(yè)

(3) 檢查與維修功能。檢查與維修按鈕在首頁(yè)下方，點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，小程序會(huì)分別跳轉(zhuǎn)至“pages/checkdetail/checkdetail”和“pages/repairdetail/repairdetail”路徑下。檢查員和維修員根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況填寫檢查單和維修單，最后提交。檢查單、維修單和維修時(shí)序圖分別如圖13-圖15所示。

圖13 檢查單頁(yè) 圖14 維修單頁(yè)

圖15 維修模塊時(shí)序圖

設(shè)備頁(yè)中可對(duì)1580產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)搜索查詢，如圖16所示。在詳情頁(yè)中包含設(shè)備基本信息、設(shè)備關(guān)聯(lián)文檔兩部分。基本信息涉及設(shè)備編號(hào)、名稱、生產(chǎn)商和狀態(tài)等。關(guān)聯(lián)文檔中有設(shè)備的采購(gòu)憑證、安裝憑證、保養(yǎng)說明書和改造憑證。設(shè)備信息詳情頁(yè)如圖17、圖18所示。

圖16 設(shè)備詳情頁(yè) 圖17 設(shè)備基本信息 圖18 設(shè)備關(guān)聯(lián)文檔

(4) 我的頁(yè)面的實(shí)現(xiàn)。在“我的”頁(yè)面中，包括管理者的全部信息，并且可以進(jìn)行修改，如圖19所示。

圖19 我的頁(yè)面

4 關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

4.1 微信全局配置

基于微信的1580產(chǎn)線設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，是合理地進(jìn)行微信小程序的app.json全局配置，主要包括Pages配置、TabBar配置和Window配置。

(1) Pages配置項(xiàng)。Pages配置項(xiàng)作為小程序必配項(xiàng)，其主要用來定義組成微信小程序的所有頁(yè)面。Pages項(xiàng)是一個(gè)Array參數(shù)，Array里的各項(xiàng)分別對(duì)應(yīng)pages目錄下的文件夾名稱，且均為字符串類型的參數(shù)。數(shù)組里的第一項(xiàng)默認(rèn)為啟動(dòng)小程序的第一個(gè)頁(yè)面。開發(fā)者在Page里新建文件夾后，微信開發(fā)者工具會(huì)自動(dòng)在pages配置項(xiàng)Array中增加一項(xiàng)；若要?jiǎng)h除頁(yè)面，則需刪除Array中對(duì)應(yīng)項(xiàng)，否則開發(fā)工具會(huì)報(bào)錯(cuò)。本套小程序的pages配置項(xiàng)代碼如下：

{

"pages": [

"pages/index/index",

"pages/huangjiahu/huangjiahu",

"pages/qingshan/qingshan",

"pages/shapingba/shapingba",

"pages/machinedetail/machidetail",

"pages/relatedfile/relatedfile",

"pages/taskdetail/taskdetail",

"pages/groupdetail/groupdetail",

"pages/checkdetail/checkdetail",

"pages/repairdetail/repairdetail"

],

}

(2) TabBar配置項(xiàng)。TabBar配置項(xiàng)可以使用戶在主頁(yè)的不同頁(yè)面之間方便地進(jìn)行切換，同時(shí)允許開發(fā)者靈活地設(shè)置TabBar和其樣式，以滿足實(shí)際的需求。需要設(shè)置的每一頁(yè)面都存放在TabBar配置項(xiàng)的list數(shù)組中。在數(shù)組中必須定義頁(yè)面路徑pagePath和Tabbar上面的文字text。開發(fā)者可以根據(jù)需求自行設(shè)置選中與未選中Tabbar時(shí)的圖標(biāo)icon。本平臺(tái)采用“首頁(yè)”、“設(shè)備”和“我的”三個(gè)Tabbar頁(yè)面。

(3) Window配置項(xiàng)。Window配置項(xiàng)用于設(shè)置小程序頂部窗口。因其設(shè)置在app.json中完成，會(huì)對(duì)小程序包含的所有頁(yè)面進(jìn)行渲染。本套小程序Window配置項(xiàng)代碼如下：

"window": {

"backgroundTextStyle": "dark",

"navigationBarBackgroundColor": "#000",

"navigationBarTitleText": "1580產(chǎn)線智能設(shè)備管理",

"navigationBarTextStyle": "white"

}

4.2 基于WebSocket的模塊通信技術(shù)

WebSocket是一種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)Web瀏覽器和服務(wù)器之間的實(shí)時(shí)雙向通信技術(shù)，它是基于TCP的一種獨(dú)立實(shí)現(xiàn)[14]。在TCP協(xié)議中，MDC作為平臺(tái)核心部分，分別與其他各個(gè)模塊通信，WebSocket實(shí)現(xiàn)了瀏覽器與服務(wù)器雙全工(full-duplex)通信。

4.3 物聯(lián)網(wǎng)接入方式以及網(wǎng)絡(luò)通信方式

在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備里面，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是另一個(gè)重要角色，一個(gè)處在本地局域網(wǎng)與外部接入網(wǎng)絡(luò)之間的智能設(shè)備。主要功能是網(wǎng)絡(luò)隔離、協(xié)議轉(zhuǎn)化/適配、數(shù)據(jù)網(wǎng)內(nèi)外傳輸。典型的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)架構(gòu)如圖20所示。

圖20 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)架構(gòu)

5 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)1580熱軋生產(chǎn)線車間內(nèi)設(shè)備管理效率低、移動(dòng)設(shè)備管理平臺(tái)缺乏的問題，設(shè)計(jì)一種基于微信小程序的1580產(chǎn)線設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)。

(1) 明確了設(shè)備管理的重要性與主要內(nèi)容，借助微信小程序開發(fā)工具，形成了車間設(shè)備管理移動(dòng)平臺(tái)的總體框架。

(2) 提出一種基于MDC系統(tǒng)上物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備智能化管控云制造平臺(tái)方案，結(jié)合influxDB的時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，建立了能進(jìn)行數(shù)據(jù)智能采集、多維分析、實(shí)時(shí)預(yù)警、高效維護(hù)等功能為一體的全方位管理平臺(tái)；實(shí)現(xiàn)了1580熱軋生產(chǎn)線人員對(duì)車間設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和維護(hù)管理，提高了生產(chǎn)管理人員對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度信息管理效率和準(zhǔn)確性。

該平臺(tái)的設(shè)計(jì)，建立了一種符合企業(yè)管理模式的設(shè)備管理體系，創(chuàng)新性地將物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等信息技術(shù)和先進(jìn)的設(shè)備管理知識(shí)結(jié)合起來，為其他綜合產(chǎn)線設(shè)備移動(dòng)管理平臺(tái)設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。