設(shè)備電子巡檢系統(tǒng)在化工企業(yè)的應(yīng)用

胡流光，關(guān)宗晨

(云南云天化國(guó)際化工股份有限公司紅磷分公司，云南 開(kāi)遠(yuǎn) 661600)

一、引言

云天化國(guó)際紅磷分公司于2010年開(kāi)始建設(shè)EAM系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)1年多的系統(tǒng)改進(jìn)及完善，目前EAM系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了設(shè)備資產(chǎn)管理、設(shè)備檢修、預(yù)防性維護(hù)等功能，并與SAP、MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

在此基礎(chǔ)上，于2012年建設(shè)設(shè)備電子巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對(duì)化工生產(chǎn)特點(diǎn)，以到位管理為核心，采用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、RFID技術(shù)、移動(dòng)技術(shù)，并通過(guò)與EAM系統(tǒng)、MES系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)集成，全面實(shí)現(xiàn)了企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)巡檢的電子化管理，將設(shè)備巡檢和點(diǎn)檢的“五定要求”(定人、定點(diǎn)、定量、定周期、定標(biāo)準(zhǔn))建立在軟件系統(tǒng)中。當(dāng)操作工人開(kāi)始日常巡檢時(shí)，可攜帶移動(dòng)終端并從中獲取任務(wù)指令并執(zhí)行。當(dāng)工人輸入數(shù)據(jù)時(shí)，如果數(shù)值超過(guò)限值，PDA巡檢系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告，并提示工人最佳操作步驟，及時(shí)防范事故的發(fā)生。有異常情況時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出維修請(qǐng)求。這一閉環(huán)移動(dòng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理體系提高了設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)管理的透明度和執(zhí)行力度。

二、系統(tǒng)概述

1.系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)分為應(yīng)用層、傳輸層、采集層：應(yīng)用層提供人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)操作和管理；傳輸層提供有線、無(wú)線通信通道；采集層采集原始數(shù)據(jù)，讀取用戶(hù)端的RFID標(biāo)簽，搜集處理相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與主站的交互。系統(tǒng)如圖1所示。

圖中PDA(即掌上電腦)的規(guī)格：CPUPXA320，806MHz；操作系統(tǒng)WindowsMobile6.1；接口RS-232，USB1.1；尺寸80mm×160mm×35.5mm；重量410g；WCDMATX頻率1 922.4～1 977.6，RX頻率2 112.4～2 167.6MHz，頻率精確度∶±200Hz，輸出功率250mW，調(diào)制類(lèi)型：G7W，D7W。

PDA配置有鍵盤(pán)、手寫(xiě)筆，攝像頭、藍(lán)牙無(wú)線設(shè)施、RFID閱讀器和一維/二維條形碼掃描器等。

RFID電子標(biāo)簽為內(nèi)含64位數(shù)據(jù)的電子標(biāo)簽，每個(gè)電子標(biāo)簽的編碼都是唯一的，且不可復(fù)制。每個(gè)電子標(biāo)簽具有特定的設(shè)備、位置信息。識(shí)讀次數(shù)＞35萬(wàn)次，壽命＞20年，環(huán)境溫度-40℃～85℃，無(wú)需供電。

圖1 電子巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

傳輸器或(或通信坐)由電源、通信線、通信底座構(gòu)成，是PDA與PC間的連接件，與計(jì)算機(jī)間通過(guò)Rs232或USB進(jìn)行連接、通信。

管理軟件是根據(jù)用戶(hù)需求開(kāi)發(fā)的，本系統(tǒng)以紅磷分公司EAM為后臺(tái)，采用JSP技術(shù)、Java Bean組件、Javacript、PL/SQL等進(jìn)行開(kāi)發(fā)形成EAM系統(tǒng)設(shè)備點(diǎn)巡檢管理模塊。

2.系統(tǒng)總體工作流程

定義巡檢路線→下載巡檢路線到PDA→PDA開(kāi)始巡檢→到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電子標(biāo)簽掃描→按照PDA終端上的要求進(jìn)行操作→巡檢完成之后巡檢人員將PDA中巡檢數(shù)據(jù)與上位系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步→上傳(離線或在線)巡檢記錄到EAM系統(tǒng)→巡檢人員提交巡檢記錄→班長(zhǎng)審核巡檢記錄→巡檢人員對(duì)異常數(shù)據(jù)生成缺陷申請(qǐng)→分廠技術(shù)人員對(duì)缺陷進(jìn)行處理→相關(guān)人員到EAM系統(tǒng)中設(shè)備點(diǎn)檢管理模塊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢(xún)

3.系統(tǒng)的3個(gè)優(yōu)點(diǎn)

(1)該系統(tǒng)與EAM、MES數(shù)據(jù)庫(kù)集成得較好，可實(shí)現(xiàn)巡檢點(diǎn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析；電子巡檢系統(tǒng)與EAM系統(tǒng)的無(wú)縫集成，可使兩套系統(tǒng)共享一套數(shù)據(jù)，如設(shè)備臺(tái)賬、位置信息等。

(2)電子巡檢系統(tǒng)與故障樹(shù)結(jié)合應(yīng)用，可使設(shè)備問(wèn)題及時(shí)得到解決。

(3)對(duì)PDA中的巡檢記錄上傳設(shè)計(jì)了良好的加密管理，可以防止操作人員不按規(guī)定要求巡檢而上傳虛假數(shù)據(jù)。

三、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

1.功能設(shè)計(jì)原則和要求

(1)定專(zhuān)業(yè)：以工藝巡檢和設(shè)備點(diǎn)檢為主，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)巡檢電子化管理。

(2)定范圍：界定各專(zhuān)業(yè)實(shí)施點(diǎn)巡檢作業(yè)的線路、范圍和設(shè)備。

(3)定項(xiàng)目：確定裝置和設(shè)備的管理點(diǎn)和檢查點(diǎn)。

(4)定條件：確定實(shí)施點(diǎn)巡檢的條件。

(5)定方法：確定每個(gè)檢查范圍和檢查點(diǎn)的檢查方法。

(6)定標(biāo)準(zhǔn)：確定每個(gè)巡檢點(diǎn)和點(diǎn)檢點(diǎn)項(xiàng)目檢查標(biāo)準(zhǔn)，并設(shè)計(jì)指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)和方法。

(7)定周期：確定所有檢查范圍和檢查點(diǎn)的檢查周期，并在經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上不斷完善。

2.系統(tǒng)功能和流程

電子巡檢管理軟件設(shè)有定義巡檢路線、填寫(xiě)巡檢記錄、生成缺陷申請(qǐng)等10個(gè)功能，PDA巡檢功能主要有巡檢人員登陸驗(yàn)證、巡檢過(guò)程、巡檢上傳等功能。系統(tǒng)的功能流程框圖如圖2所示。

圖2 電子巡檢系統(tǒng)功能流程框圖

具體功能介紹如下。

(1)定義巡檢路線。

這是最基本的功能，用于實(shí)現(xiàn)定義某條巡檢路線包括哪些設(shè)備、具體巡檢內(nèi)容、巡檢頻率、判斷標(biāo)準(zhǔn)等等?！拔宥ㄒ蟆敝械亩c(diǎn)、定量、定周期、定標(biāo)準(zhǔn)均是通過(guò)“定義巡檢路線”功能實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)中的“設(shè)備點(diǎn)巡檢管理→定義巡檢路線”菜單下，通過(guò)點(diǎn)擊“新增”按鈕后，出現(xiàn)定義巡檢路線信息框，需要填寫(xiě)信息包括設(shè)備巡檢編碼、巡檢路線名稱(chēng)、簡(jiǎn)稱(chēng)等。

填完以上信息后點(diǎn)擊保存，保存后需要繼續(xù)添加該巡檢路線上需要巡檢的所有設(shè)備及其巡檢內(nèi)容、指標(biāo)，如圖3。

圖3 定義巡檢設(shè)備各項(xiàng)指標(biāo)

圖3為某條巡檢路線上需要巡檢的3臺(tái)設(shè)備，設(shè)備的選擇通過(guò)設(shè)備編碼選取，選擇后同時(shí)帶出設(shè)備名稱(chēng)、位號(hào)等信息。然后定義該設(shè)備的電子標(biāo)簽、巡檢內(nèi)容、判定標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)時(shí)位號(hào)、上下限、巡檢頻率、指定裝置等。

(2)巡檢路線權(quán)限分配。

其功能是將當(dāng)前的巡檢路線分配給巡檢人員，巡檢人員在登錄PDA時(shí)，則顯示巡檢路線及巡檢內(nèi)容。

(3)導(dǎo)出巡檢路線。

根據(jù)指定文件格式導(dǎo)出某條或某幾條巡檢路線信息。

(4)設(shè)備巡檢記錄填寫(xiě)。

巡檢后可使用此功能把PDA巡檢內(nèi)容同步導(dǎo)入EAM系統(tǒng)中。

(5)設(shè)備巡檢記錄審核。

巡檢記錄導(dǎo)入EAM系統(tǒng)中后，需要由本人進(jìn)行“提交”，提交后由相關(guān)人員審核。即完成整個(gè)巡檢過(guò)程。

(6)生成缺陷申請(qǐng)。

這也是巡檢系統(tǒng)的一個(gè)重要功能，如果巡檢結(jié)果有與判斷標(biāo)準(zhǔn)不符的，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成缺陷清單，經(jīng)審核確定后可以批量生成檢修工單。此工單可轉(zhuǎn)到下一環(huán)節(jié)進(jìn)行處理。

(7)統(tǒng)計(jì)分析查詢(xún)。

巡檢記錄統(tǒng)計(jì)分析查詢(xún)主要包括如下的功能：

①巡檢記錄審核信息統(tǒng)計(jì)報(bào)告：用于統(tǒng)計(jì)巡檢記錄審核完成情況；

②巡檢記錄到位月統(tǒng)計(jì)報(bào)告：用于統(tǒng)計(jì)每月每條線路的巡檢情況，管理人員可根據(jù)這個(gè)報(bào)表快速檢查巡檢情況；

③巡檢記錄到位天統(tǒng)計(jì)報(bào)告：指定任意時(shí)段，統(tǒng)計(jì)該時(shí)段內(nèi)應(yīng)巡檢次數(shù)及實(shí)到次數(shù)；

④巡檢記錄狀態(tài)統(tǒng)計(jì)報(bào)告：統(tǒng)計(jì)每天巡檢記錄是否正常，不正常的以紅色字體標(biāo)記。

圖4 巡檢操作界面

(8)PDA系統(tǒng)。

巡檢人員使用員工號(hào)進(jìn)行登陸，經(jīng)身份識(shí)別驗(yàn)證后，即可以下載巡檢路線、開(kāi)始巡檢，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)檢測(cè)RFID(射頻標(biāo)識(shí))可以使系統(tǒng)識(shí)別設(shè)備，PDA中內(nèi)置時(shí)鐘，可以自動(dòng)完成對(duì)巡視記錄的時(shí)間標(biāo)簽。巡檢完成后可上傳巡檢記錄到系統(tǒng)中。巡檢界面如圖4所示。

四、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

1.PDA開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

(1)編程語(yǔ)言(C#語(yǔ)言)和.NET環(huán)境。C#是基于.NET框架面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，其有對(duì).NET基類(lèi)庫(kù)的完全訪問(wèn)權(quán)，并易于訪問(wèn)Windows API的優(yōu)點(diǎn)；.NET是一種在Windows平臺(tái)上編程的新架構(gòu)，在.NET中C#等語(yǔ)言都可以編譯為通用的中間語(yǔ)言，具有語(yǔ)言無(wú)關(guān)性，.NET框架提供簡(jiǎn)化ASP Web應(yīng)用程序和XML Web Services開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的訪問(wèn)。

(2)PDA中RFID射頻的驅(qū)動(dòng)及鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)。

(3)巡檢記錄加密技術(shù)。主要目的是防止巡檢人員將PDA巡檢記錄同步到主機(jī)上后，任意修改巡檢數(shù)據(jù)，然后上傳到EAM系統(tǒng)中。數(shù)據(jù)安全采用DES加密技術(shù)，巡檢記錄采用C#編程進(jìn)行加密，記錄上傳過(guò)程中采用Java進(jìn)行解密。

2.設(shè)備點(diǎn)巡檢模塊關(guān)鍵技術(shù)

(1)數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式。

采用的是Jboss自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，這樣可提高數(shù)據(jù)庫(kù)連接的效率，給系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行奠定了良好的基礎(chǔ)。

(2)系統(tǒng)集成。

電子巡檢系統(tǒng)與EAM及MES進(jìn)行了集成，通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)集成，實(shí)現(xiàn)在相應(yīng)的巡檢點(diǎn)上可以與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)對(duì)比分析或數(shù)據(jù)共享。

(3)頁(yè)面開(kāi)發(fā)采用JSP技術(shù)，業(yè)務(wù)處理采用Java技術(shù)。

五、應(yīng)用效果

紅磷分公司共有合成氨廠、磷酸廠、硫酸廠、磷銨廠等6套生產(chǎn)裝置及供水、供氣、變電站(公用工程)等多個(gè)生產(chǎn)輔助設(shè)備，在實(shí)施電子巡檢系統(tǒng)之前，實(shí)施的是人工巡檢，存在諸多弊端，如不認(rèn)真巡檢、沒(méi)有指標(biāo)等。

紅磷分公司電子巡檢系統(tǒng)于2012年6月開(kāi)始投入運(yùn)行，共設(shè)有巡檢路線59條、PDA 41臺(tái)，通過(guò)電子巡檢系統(tǒng)，解決了上述問(wèn)題，對(duì)巡檢記錄的檢查考核由定性轉(zhuǎn)變?yōu)槎?，?shí)現(xiàn)了設(shè)備巡檢率接近100%。