面向車(chē)間的點(diǎn)巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

周毅力，王菁，王玉軍

（1.重慶川儀軟件有限公司；2.重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司，重慶 401121）

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，大批高精度、高效率、大型化的生產(chǎn)設(shè)備在各行各業(yè)的生產(chǎn)部門(mén)大量裝備，設(shè)備的綜合性和自動(dòng)化水平越來(lái)越高。這些設(shè)備的一次性投資大、使用和維護(hù)要求高，因設(shè)備故障引發(fā)的停機(jī)會(huì)造成大量的直接、間接經(jīng)濟(jì)損失。所以企業(yè)設(shè)備管理的重要內(nèi)容之一就是提高設(shè)備的使用可靠性，避免設(shè)備的非計(jì)劃停運(yùn)和故障。目前大部分制造業(yè)企業(yè)都是采取設(shè)備周期點(diǎn)巡檢來(lái)監(jiān)測(cè)設(shè)備是否存在隱患。目前重慶某制造企業(yè)下有多個(gè)職能不同的分廠，各個(gè)分廠存在多條產(chǎn)線和設(shè)備且地域分布較廣設(shè)備種類多。該企業(yè)目前對(duì)設(shè)備主要采用定時(shí)點(diǎn)巡檢方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。但是在目前的點(diǎn)巡檢過(guò)程中，存在著點(diǎn)巡檢效率較低、點(diǎn)巡檢數(shù)據(jù)的信息化程度低、點(diǎn)巡檢的有效數(shù)據(jù)難以利用等問(wèn)題。本文以某大型制造企業(yè)開(kāi)展設(shè)備點(diǎn)巡檢管理信息化提升為契機(jī)，分析了其目前點(diǎn)巡檢過(guò)程中存在問(wèn)題，明確了其功能需求，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了該設(shè)備點(diǎn)巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)的使用明顯提升企業(yè)的設(shè)備管理水平，降低了企業(yè)的設(shè)備維修成本和設(shè)備突發(fā)故障的概率。

1 企業(yè)點(diǎn)巡檢現(xiàn)狀分析

重慶某制造企業(yè)主要產(chǎn)品為執(zhí)行器、流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、溫度變送器等自動(dòng)化儀表設(shè)備以及控制系統(tǒng)。該企業(yè)所生產(chǎn)的設(shè)備廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金等領(lǐng)域。目前該企業(yè)設(shè)備管理仍然采用傳統(tǒng)的“人機(jī)”線下裝備管理。目前主要采用線下三級(jí)點(diǎn)檢制度：崗位操作人員日常點(diǎn)檢、設(shè)備維修人員定期巡檢、專業(yè)技術(shù)人員精密點(diǎn)檢。在每臺(tái)設(shè)備旁邊留存點(diǎn)檢記錄表，點(diǎn)巡檢人員在對(duì)設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)檢后把點(diǎn)巡檢的數(shù)據(jù)手工錄入到巡檢記錄表中。按照一定的周期，管理員在統(tǒng)一收集點(diǎn)檢記錄表進(jìn)行整理分析。該企業(yè)點(diǎn)巡檢過(guò)程中存在不能有效的監(jiān)督是否按照規(guī)定時(shí)間規(guī)定路線進(jìn)行點(diǎn)巡檢工作，沒(méi)有對(duì)點(diǎn)巡檢數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行綜合趨勢(shì)分析，不能直觀從點(diǎn)巡檢數(shù)據(jù)中判定設(shè)備劣化程度，巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題信息傳遞混亂、容易丟失，沒(méi)有形成對(duì)單臺(tái)設(shè)備發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)一分析等功能。

對(duì)于以上存在的問(wèn)題，點(diǎn)巡檢系統(tǒng)通過(guò)規(guī)定點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)置點(diǎn)巡檢路線、記錄點(diǎn)巡檢人員點(diǎn)巡檢打卡時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)巡人員的工作指導(dǎo)監(jiān)督。通過(guò)對(duì)點(diǎn)巡檢過(guò)程中采集到的數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，構(gòu)建設(shè)備劣化度評(píng)分模型并依據(jù)點(diǎn)巡檢數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備劣化程度進(jìn)行評(píng)分，更加直觀的展示設(shè)備的劣化趨勢(shì)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)中的回歸模型對(duì)設(shè)備劣化度進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)，來(lái)優(yōu)化設(shè)備點(diǎn)巡檢周期。最終實(shí)現(xiàn)點(diǎn)巡檢管理信息化、智能化的提升。

2 點(diǎn)巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 點(diǎn)巡檢系統(tǒng)的組成

設(shè)備點(diǎn)巡檢系統(tǒng)主要由服務(wù)器、系統(tǒng)管理Web 平臺(tái)、點(diǎn)巡檢APP 組成。服務(wù)器主要由Web 服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組成。Web 服務(wù)器開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為C#，以面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，通過(guò)采用Http 通信來(lái)對(duì)外實(shí)現(xiàn)Restful 接口，劣化度模型及趨勢(shì)預(yù)測(cè)采用機(jī)器學(xué)習(xí)框架ML.NET 實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用Mysql 實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。系統(tǒng)管理平臺(tái)及APP 通過(guò)發(fā)送Http 請(qǐng)求來(lái)實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信。

點(diǎn)巡檢系統(tǒng)的軟件架構(gòu)示意圖如圖1 所示。在軟件結(jié)構(gòu)上采用傳統(tǒng)的3 層架構(gòu)：用戶界面層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層以及業(yè)務(wù)邏輯層。用戶界面層，主要為系統(tǒng)平臺(tái)頁(yè)面及APP 端頁(yè)面展示，根據(jù)用戶的操作向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并對(duì)接收到的回復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化展示；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，保存系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，同時(shí)負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的增加、修改、刪除、查詢等操作；業(yè)務(wù)邏輯層，對(duì)收到的數(shù)據(jù)按照預(yù)定的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行邏輯處理。它是用戶界面層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層之間溝通的橋梁，在收到用戶發(fā)送的請(qǐng)求后按照預(yù)定的邏輯提取數(shù)據(jù)然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并返回處理結(jié)果。

圖1 軟件架構(gòu)模塊示意圖

點(diǎn)巡檢系統(tǒng)的主要工作流程如圖2 所示。

圖2 主要工作流程圖

首先，管理員在系統(tǒng)管理平臺(tái)中錄入設(shè)備基本信息，并根據(jù)設(shè)備的不同類型針對(duì)設(shè)備制定各自的點(diǎn)巡檢標(biāo)準(zhǔn)。然后就可以根據(jù)設(shè)備制定不同周期的點(diǎn)巡檢計(jì)劃，并根據(jù)設(shè)備相關(guān)責(zé)任人把點(diǎn)巡檢任務(wù)下發(fā)到指定點(diǎn)檢員?，F(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)檢員收到點(diǎn)巡檢任務(wù)后依照點(diǎn)檢任務(wù)規(guī)劃的路線對(duì)設(shè)備依次進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡檢，到達(dá)巡檢點(diǎn)時(shí)，通過(guò)APP 掃描設(shè)備標(biāo)簽并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)填報(bào)點(diǎn)巡檢數(shù)據(jù)，APP 再主動(dòng)上傳巡檢記錄。系統(tǒng)在接收到巡檢數(shù)據(jù)后依據(jù)劣化度評(píng)分模型對(duì)設(shè)備劣化程度進(jìn)行打分。管理員可以通過(guò)系統(tǒng)管理平臺(tái)對(duì)點(diǎn)巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、分析、統(tǒng)計(jì)，還可以對(duì)設(shè)備劣化度進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)，來(lái)判斷是否需要更改設(shè)備點(diǎn)巡檢計(jì)劃。

3 點(diǎn)巡檢系統(tǒng)主要功能模塊設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)備臺(tái)賬管理

主要功能為保存設(shè)備的基本信息、設(shè)備檔案資料、設(shè)備圖紙等信息。對(duì)設(shè)備臺(tái)賬進(jìn)行全部規(guī)范化、電子化保存。通過(guò)設(shè)備日志完整記錄該設(shè)備在全生命周期間進(jìn)行的一切變更，能快速的實(shí)現(xiàn)對(duì)變更進(jìn)行追溯和分析。并能根據(jù)保存信息生成設(shè)備唯一標(biāo)簽，系統(tǒng)通過(guò)掃描標(biāo)簽就能查詢出設(shè)備的所有歷史信息。

3.2 點(diǎn)巡檢管理

主要實(shí)現(xiàn)功能為點(diǎn)巡檢標(biāo)準(zhǔn)的管理、點(diǎn)巡檢任務(wù)管理和現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)巡檢。

（1）點(diǎn)巡檢標(biāo)準(zhǔn)管理。針對(duì)不同的設(shè)備錄入不同的點(diǎn)巡檢標(biāo)準(zhǔn)，比如設(shè)備日常點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備定期維護(hù)管理標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備檢修管理標(biāo)準(zhǔn)等。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)提示設(shè)備哪些地方必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)檢，哪些參數(shù)必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集。在錄入標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，可以按照設(shè)備類型進(jìn)行錄入，也可以針對(duì)單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)錄入。

（2）點(diǎn)巡檢任務(wù)管理。根據(jù)設(shè)備定期維護(hù)管理標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)設(shè)備制定周期點(diǎn)巡檢計(jì)劃。在結(jié)合車(chē)間設(shè)備所在位置制定設(shè)備巡檢路線規(guī)劃，使得該路線點(diǎn)檢時(shí)間最短，同時(shí)也不會(huì)有漏檢的設(shè)備。最后把點(diǎn)巡檢任務(wù)下發(fā)給專職點(diǎn)巡檢人員。在點(diǎn)巡檢任務(wù)下發(fā)時(shí)，會(huì)通過(guò)后臺(tái)算法，根據(jù)計(jì)劃開(kāi)始時(shí)間并結(jié)合點(diǎn)檢周期進(jìn)行計(jì)算，對(duì)當(dāng)天需要進(jìn)行的點(diǎn)巡檢任務(wù)進(jìn)行消息推送提醒，確保任務(wù)能夠按時(shí)完成。系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)某些設(shè)備劣化程度持續(xù)升高時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)整點(diǎn)巡檢周期，加強(qiáng)對(duì)這些設(shè)備的點(diǎn)巡檢任務(wù)分配。

（3）現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)巡檢。該模塊主要實(shí)現(xiàn)在APP 端中。專職點(diǎn)檢人員根據(jù)收到的點(diǎn)巡檢任務(wù)，根據(jù)設(shè)置的點(diǎn)巡檢路線依次對(duì)設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)巡檢。點(diǎn)檢人員到達(dá)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)APP 掃描設(shè)備上的標(biāo)簽對(duì)該設(shè)備進(jìn)行打卡，然后根據(jù)APP 上的顯示的對(duì)設(shè)備的具體檢查項(xiàng)目、檢查方法和檢查結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)巡檢。在點(diǎn)檢人員提交點(diǎn)巡檢結(jié)果時(shí)把點(diǎn)巡檢數(shù)據(jù)發(fā)送到系統(tǒng)服務(wù)器。同時(shí)APP 中自帶了一個(gè)小型數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite，實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)檢過(guò)程中收集的點(diǎn)巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行本地保存，在點(diǎn)檢結(jié)束后執(zhí)行數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳，實(shí)現(xiàn)離線點(diǎn)巡檢功能。點(diǎn)巡檢人員的打卡記錄能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)巡檢工作進(jìn)行監(jiān)督。

3.3 設(shè)備報(bào)修維修管理

在巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)異常，打開(kāi)APP 掃一掃設(shè)備標(biāo)簽，然后填寫(xiě)報(bào)修單，通過(guò)表單功能錄入文字、圖片、視頻。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把收到的報(bào)修單發(fā)送到系統(tǒng)。管理人員對(duì)報(bào)修單進(jìn)行確認(rèn)，然后根據(jù)最新的檢修計(jì)劃向設(shè)備維修人員下發(fā)維修計(jì)劃。維修人員通過(guò)系統(tǒng)了解設(shè)備狀況，并按照規(guī)定對(duì)設(shè)備進(jìn)行修理。維修結(jié)束后對(duì)維修進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收通過(guò)后則流程結(jié)束，驗(yàn)收不通過(guò)則返回重新進(jìn)行處理。整個(gè)過(guò)程流程化記錄，并形成設(shè)備維修檔案。

3.4 智能趨勢(shì)分析

依據(jù)設(shè)備在運(yùn)行期間產(chǎn)生的運(yùn)行數(shù)據(jù)，訓(xùn)練設(shè)備劣化度評(píng)分模型，并根據(jù)點(diǎn)巡檢檢測(cè)數(shù)據(jù)為設(shè)備進(jìn)行劣化度綜合評(píng)分，并依據(jù)設(shè)備劣化度設(shè)立紅黃報(bào)警閾值線，當(dāng)設(shè)備劣化度超過(guò)閾值報(bào)警線向設(shè)備管理人員推送設(shè)備預(yù)警信息。在對(duì)設(shè)備一段時(shí)間的劣化度數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)中的回歸算法來(lái)建立設(shè)備劣化度預(yù)測(cè)模型，并對(duì)設(shè)備的未來(lái)劣化度進(jìn)行預(yù)測(cè)。在發(fā)現(xiàn)設(shè)備劣化趨勢(shì)會(huì)超過(guò)閾值報(bào)警線時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整點(diǎn)巡檢周期或提前準(zhǔn)備檢修備件。

4 結(jié)語(yǔ)

本文立足于重慶某制造業(yè)企業(yè)，通過(guò)分析其目前設(shè)備點(diǎn)巡檢過(guò)程現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了該設(shè)備點(diǎn)巡檢管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)點(diǎn)巡檢標(biāo)準(zhǔn)、點(diǎn)巡檢任務(wù)及現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)巡檢的統(tǒng)一管理，提高了點(diǎn)巡檢過(guò)程中的點(diǎn)巡檢信息傳遞效率和準(zhǔn)確性，點(diǎn)巡檢人員可以更加準(zhǔn)確、高效的完成點(diǎn)巡檢任務(wù)。通過(guò)引入劣化度評(píng)分模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備劣化程度打分，能更加通俗、直觀展示設(shè)備的劣化過(guò)程。使用回歸模型對(duì)設(shè)備劣化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的調(diào)整設(shè)備點(diǎn)巡檢周期。最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備點(diǎn)巡檢管理的信息化、智能化提升，提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。