煙草制絲線大屏數(shù)采系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計

文/張東岳

1 系統(tǒng)設(shè)計方案

1.1 系統(tǒng)概要設(shè)計

大屏數(shù)采應(yīng)用系統(tǒng)并不是一個獨(dú)立的功能模塊，它應(yīng)該與現(xiàn)有的SPCD系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集程序、生產(chǎn)管理系統(tǒng)是緊密聯(lián)系的，是一個不可分割的整體。數(shù)據(jù)采集程序和SPCD分析結(jié)果都是大屏數(shù)采應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源。大屏數(shù)采應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)該包括以下幾個功能模塊：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、制絲生產(chǎn)信息監(jiān)控、過程控制參數(shù)監(jiān)控、關(guān)鍵工藝指標(biāo)監(jiān)控分析。

1.2 詳細(xì)功能設(shè)計

1.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集包括6秒鐘樣本小點(diǎn)采集、1分鐘樣本大點(diǎn)采集、基礎(chǔ)SPC數(shù)理統(tǒng)計、過程能力計算。

（1）采集樣本小點(diǎn)：數(shù)據(jù)采集程序?qū)⒁?秒鐘為時間間隔實(shí)時去采集現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并把采集到的樣本點(diǎn)存儲入歷史數(shù)據(jù)庫Historian。

（2）采集樣本大點(diǎn)：數(shù)據(jù)采集程序?qū)?分鐘內(nèi)采集到的10個樣本小點(diǎn)合并為一個樣本大點(diǎn)，并把此樣本大點(diǎn)實(shí)時的推送至大屏展示客戶端用于繪制SPC控制圖，最后把此樣本大點(diǎn)存儲入關(guān)系數(shù)據(jù)庫以供歷史查詢。

（3）基礎(chǔ)SPC數(shù)理統(tǒng)計：數(shù)據(jù)采集程序按批次統(tǒng)計生產(chǎn)線各加工中心工藝指標(biāo)均值、標(biāo)偏、采集點(diǎn)數(shù)、生產(chǎn)時間、班次班別等信息，并把統(tǒng)計結(jié)果推送至大屏展示客戶端進(jìn)行實(shí)時展示，最后把統(tǒng)計結(jié)果存儲進(jìn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

（4）過程能力計算：數(shù)據(jù)采集程序負(fù)責(zé)實(shí)時計算過程生產(chǎn)能力（PPK）做為衡量當(dāng)前生產(chǎn)是否處于穩(wěn)態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，并將計算結(jié)果推送到大屏展示客戶端進(jìn)行展示，最后把計算結(jié)果存儲進(jìn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

1.2.2 生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控

生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控是對生產(chǎn)線各加工中心生產(chǎn)數(shù)據(jù)的一個展示，是對當(dāng)前生產(chǎn)線的一個快照，能夠幫助生產(chǎn)相關(guān)人員及時的了解到當(dāng)前生產(chǎn)線的實(shí)時生產(chǎn)狀況，為接下來的生產(chǎn)安排提供依據(jù)。

1.3 關(guān)鍵工藝指標(biāo)監(jiān)控

通過實(shí)時趨勢圖、SPC控制圖等工具實(shí)時監(jiān)控生產(chǎn)過程關(guān)鍵工藝指標(biāo)生產(chǎn)趨勢，并實(shí)時監(jiān)控各關(guān)鍵工藝指標(biāo)過程能力指數(shù)（PPK）：

1.3.1 實(shí)時監(jiān)控

（1）實(shí)時趨勢：繪制生產(chǎn)過程關(guān)鍵工藝指標(biāo)6秒間隔的實(shí)時趨勢，使得用戶能夠更直觀的了解當(dāng)前生產(chǎn)過程中各指標(biāo)的情況。

（2）SPC控制圖及過程能力：利用IMRS三項控制圖、正態(tài)分布圖等工具實(shí)時監(jiān)控關(guān)鍵工藝指標(biāo)，保證生產(chǎn)處于一個穩(wěn)態(tài)的生產(chǎn)狀態(tài)，當(dāng)關(guān)鍵工藝指標(biāo)控制圖中出現(xiàn)異常點(diǎn)時在圖上用紅色點(diǎn)標(biāo)出。過程能力指數(shù)是生產(chǎn)過程是否正常的一個標(biāo)識，實(shí)時監(jiān)控過程能力指數(shù)能夠幫助操作工及時發(fā)現(xiàn)問題，查出影響生產(chǎn)的異常原因并做出相應(yīng)調(diào)整，使之回歸正常水平。

1.3.2 過程控制參數(shù)監(jiān)控

生產(chǎn)過程工藝指標(biāo)之間并不是獨(dú)立的而是相互關(guān)聯(lián)彼此影響的，我們把影響關(guān)鍵工藝指標(biāo)的過程控制參數(shù)分為一級參數(shù)、二級參數(shù)、生產(chǎn)保障參數(shù)、設(shè)備輔聯(lián)參數(shù)，當(dāng)檢測中的關(guān)鍵工藝指標(biāo)出現(xiàn)異常時我們往往需要去觀察與它相關(guān)的過程控制參數(shù)，從而找到影響關(guān)鍵工藝指標(biāo)的原因所在。

我們?nèi)匀皇峭ㄟ^SPC控制圖、過程能力等工具和指標(biāo)去實(shí)時監(jiān)控過程控制參數(shù)。

2 系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

大屏數(shù)采應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)是一個動態(tài)、可調(diào)整、易維護(hù)、適應(yīng)性強(qiáng)的信息系統(tǒng)。系統(tǒng)采用典型三層架構(gòu)，即由數(shù)據(jù)庫服務(wù)+業(yè)務(wù)邏輯（模型服務(wù)、集成服務(wù)、應(yīng)用邏輯服務(wù)、Web應(yīng)用服務(wù)）+客戶端三個層次所組成。如圖1所示。

圖1

應(yīng)用層即界面顯示層不包含任何業(yè)務(wù)邏輯，僅僅負(fù)責(zé)的顯示、輸入功能，所有具體業(yè)務(wù)邏輯都通過業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用層只需要調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層數(shù)據(jù)服務(wù)接口，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的松耦合性。為了可以創(chuàng)建出賞心悅目的用戶界面和可視化效果我們選擇了.NET 新技術(shù) WPF，它是一種完全不同于以往Winform界面的全新的技術(shù)新模型，它擁有更加靈活更加強(qiáng)大的屏幕渲染方式，全新的視頻與動畫支持及3D特性，和較好的Winform兼容性。

業(yè)務(wù)層是應(yīng)用層的支撐平臺，也是整個生產(chǎn)管理層的技術(shù)核心層，主要包括業(yè)務(wù)接口，接口實(shí)現(xiàn)和領(lǐng)域模型定義。應(yīng)用層的功能將在業(yè)務(wù)層提供的接口上進(jìn)行設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試。領(lǐng)域模型定義了數(shù)據(jù)的載體，JSON與XML提供了數(shù)據(jù)交換的序列化方式，Linq則提供了對領(lǐng)域模型對象進(jìn)行結(jié)構(gòu)化查詢的方法。整個業(yè)務(wù)層負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)庫發(fā)生交互并以WCF服務(wù)的方式向應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)服務(wù)接口。

數(shù)據(jù)層由關(guān)系數(shù)據(jù)庫，實(shí)時歷史數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，數(shù)據(jù)采集程序。

3 結(jié)論

本次的有效運(yùn)維對制絲車間大屏數(shù)采應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行了全方位的提升，提高了現(xiàn)有生產(chǎn)現(xiàn)場控制水平，可以實(shí)時地為計劃調(diào)度和管理決策人員反饋現(xiàn)場最新的生產(chǎn)情況，同時為后期的統(tǒng)計分析工作奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。