制造业生产车间管控一体化系统研制报告

《制造业生产车间管控一体化系统研制报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制造业生产车间管控一体化系统研制报告（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、制造业生产车间管控一体化系统研制报热处理信息集成管控系统研发与应用 技术研究报告 完成 单位：贵州新技术研究所 贵阳纵横控制技术开展有限责任公司 2021 年 2 月 目 录 一概述 3 二立项的依据和目标 4 三、 主要研究内容及完成情况 6 1.主导思想: 6 2.系统建设原那么 7 3. 主要技术路线 8 4. 工程实施及完成情况 17 四工程运行效 果及分析 18 五主要技术指标及经济效益完成情况 24 六工 程技术创新点 25 七、论文发表 1 篇和参加完成国军标_-2021 编制 25 八、团队建设及人才培养 26 九工程总结与建议 26 一概述 在我国制造业的热加工部门，目前大多

2、采用传统的生 产和管理模式，存在设备和技术产能落后、职工素质不高、生产 管理不到位等问题。随着工业生产规模不断扩大和大飞机等工程 的启动，以及新材料、新工艺大的量使用，对工艺控制与产品质 量要求日趋严格，现有的生产设备和管理模式已不能满足未来开 展的需要，更不能满足国际转包生产的需求，迫切需要进行设备 和产能技术的提升。工业现场监控网络自动化、企业管理信息化 是计算机技术在企业应用和开展的必然趋势，用先进的控制技术 对现场设备进行改造，用信息化技术实现车间的智能化管理，通 过二者的结合应用提高企业的生产和管理水平，改变以往落后的 生产管理模式，严格贯彻不同质量管理体系如航标、国军标及 美国宇航

3、标准、波音标准等的要求势在必行。本工程采用工业以太网技术和现场总线技术，结合数据库和 软件设计，组建生产车间管、控一体化综合应用系统，通过工业 现场总线将现场的控制设备进行连接组网，组建工业现场实时监 控系统，通过计算机对现场进行状态监控，实现生产工艺自动传 送、控制参数自动调整、过程数据实时采集与记录、现场状态实 时提示与报警等功能，解决人工设置现场参数容易出错、零件加 工过程超时、数据记录精度不高等问题；各管理科室的管理终端通过工业以太网进行连接，组成生产 管理网络，系统通过以太网交换技术实现从生产方案制定、任务 分配、任务下达、生产过程执行与监控、质量监测与控制、生产 方案执行情况统计等

4、生产过程的闭环控制，解决了因管理工作量 大、效率低下，管理人员对现场的情况了解不及时等带来的一系 列问题，为企业的生产管理提供了更可靠、有力的手段。二立项的依据和目标 热处理是通过改变材料组织使机械 零件或产品获得所需性能并保证使用平安可靠的工艺过程。热处 理生产成炉批量投入，连续生产，处理对象大局部是经过加工的 半成品件或成品件，如果出现质量问题，损失很大；更主要的是热处理缺陷漏检很容易发生严重的机械事故，造 成更大损失。因此，热处理属于特种工艺，必须实施全面质量控 制。热处理全面质量控制，是对零件在热处理前、中、后的整个 过程中一切影响因素实施全面控制，包括人、机、料、法、环等 各个环节，

5、改变过去传统的单纯靠最终检验被动把关来保证质量 的观念和制度，实行以预防为主、预防与检验结合的主动控制质 量保证模式，把重点转移到质量形成过程的控制上来，把热处理 缺陷消灭在质量形成过程中。热处理全面质量控制是一项系统工程，本工程通过专业技术 管理技术和信息科学技术的有机结合，形成满足全面质量管理要 求的热处理管控一体化系统。车间管控一体化系统是以测量、控制及管理一体化，实现车 间全局最优化、效益最大化为目的，用信息化的方式为管理提供 手段，提高企业的信息化应用和管理水平。该系统是集计算机技 术、控制技术、网络通信技术、图形显示技术及先进管理经验于 一体的综合运用系统，能满足各生产厂在数字化条

6、件下的管理要 求，更好的贯彻质量控制标准。生产车间管、控一体化系统属数字化和智能化设计制造，根 据?中华人民共和国国民经济和社会开展第十一个五年规划纲要? 中指出以信息化改造制造业，推进生产设备数字化、生产过程智 能化和企业管理信息化，促进制造业研发设计、生产制造、物流 库存和市场营销变革。提高机电装备信息化水平，实现精准、高 效生产。推广集散控制、现场总线控制、敏捷制造等技术，强化 生产过程的在线监测、预警和控制。?国家中长期科学和技术开展规划纲要2006-2021?，制 造业是国民经济的主要支柱，其开展思路是：（1）提高装备设计、 制造和集成能力。以促进企业技术创新为突破口，通过技术攻关，

7、 根本实现高档数控机床、工作母机、重大成套技术装备、关键材 料与关键零部件的自主设计制造。本工程是关键技术集成的自主 设计系统，属于数字化和智能化设计制造优先主题。?贵州省中长期科学和技术开展规划纲要 2006-2021?中将 智能控制与集成、数字化制造、列为重大专项，“ 加强制造业信 息化相关技术的集成推广应用，重点开展智能控制与集成、数字 化制造、模块化和网络化设计制造等技术的攻关。目标市场：热处理管、控一体化系统涉及电力、电子、计算 机、人工智能、通讯、机电等诸多领域。该工程技术含量高、专 业性强、应用广泛普及冶金、石油、机械、汽车、航空航天、 军工、环境工程等军工及民用领域。该系统已成

8、功应用于航空 航天等企业，而航空航天企业因件号众多，且大量使用新材料、 新工艺，其质量管理体系最为复杂及严格，故该系统在其他领域 的使用将更为容易。我国制造行业的车间众多，即使有5的车 间设备采用管控一体化系统也是一个相当大的数量。三、主要研究内容及完成情况 1.主导思想: 采用先进的思想 和技术、结合完善的功能设计组建实用、可靠、方便操作的应用 系统。通过计算机技术、网络技术、数据库技术、自动控制与数据 通信技术的集成应用，结合生产企业的具体情况，对热处理车间 现场控制设备和生产管理模式进行系统的技术改造，组建满足航 标、国军标等不同质量管理体系要求的、集工业现场监控与生产 管理为一体、满足

9、生产实际需要的管控一体化综合应用系统。实 现：从生产方案制定、零件进入、加工过程监控、质量检查、生 产统计到零件发出的生产过程全流通管理；做到：现场控制可靠、数据采集迅速、准确；状态报警及时；曲线、数据显示直观、保存完善、查询方便；管理和生产人员能够按各自的权限，方便、快捷地使用本系 统功能，调用相关模块进行所需的操作，实现生产管理的各项要 求；做到信息数据的及时流通、交流与资源共享，满足质量控制 体系及行业标准的要求，到达国内领先水平。2.系统建设原那么 1. 采用标准化设计原那么，充分考 虑建成的系统具有扩展性和互联性，既满足当前可实现的应用要 求，又能适应今后系统扩展的需要。2. 遵循国

10、内、国际和相关的行业标准，设计时充分考虑 系统的实用、平安、可靠、容错、稳定性和可操作性，在既能满 足系统要求的前提下又能尽可能的节省经费的开支。3. 系统设计尽可能寻求最优的性能/价格比。在经费许 可的条件下尽量采用市场上先进的技术和成熟的产品。3. 主要技术路线 工程采取的主要步骤和技术路线由以下 几个步骤组成：1.工程调研 2.系统方案设计 3.软、硬件设计、制作 4.现场 改造与网络建设 5.系统联调与试运行 6.系统完善与验收 3.1 工程调研 按照管控一体化系统的设计原那么，工程组到多个相 关厂家进行了工程的实地调研，根本掌握了工业现场的生产工作 情况和生产管理的工作流程以及数据处

11、理的流向。听取了用户对 该系统所提出的使用要求和希望到达的预期目标，收集了相关的 数据、表格及处理方式，经整理后取得了设计该系统所需的第一 手资料。如下是工程调研的局部数据资料。车间管理组织结构：车间管理信息数据 3.2 系统总体方案设计 本系统主要分 为三层结构：现场监控层、通讯网络层和生产管理层。3.2.1. 现场监控层，包括：1通过智能精密控制装置、I/O 模块、传感器、变送器、 PLC 等完成对各种参数及动作的测量与 控制。主要测控参数有：温度、氮势、碳势、氧势、真空度、电 流、电压、压力、气体流量、工作时间等；动作控制对象包括炉门、炉盖、搅拌电机、台车、各种泵、 阀等。 2现场操作及

12、监控终端，包括：工控机、读卡器、条码 扫描仪等，所有设备通过工业现场总线与系统效劳器和现场操作 及监控终端相连。设计满足工艺要求的现场监控软件，使系统能实时监控现场所有设备的运行情况；显示相关数据和运行趋势曲线，并具有状态报警功能，报警 的同时进行 LED 大屏幕显示和现场播送语音提示。现场采集的 所有数据均存入数据库效劳器的硬盘阵列，以便于其他管理模块 分析和调用。3.2.2. 通讯网络层：利用工业现场总线及工业以太网，实现控 制层与管理层的数据交换。工业现场总线种类众多，各有所长与 缺乏，应用范围也不同，因现场仪表种类繁杂，数量较多，既有 国内各仪表厂生产，也有产自日本、美国、欧洲不同厂家

13、，一个 中型的车间采样点平均在300 个以上；目前用户现场所使用的设备主要配置 RS-485/422 通讯接口 由于这类接口具有通讯距离长，较高的可靠性和稳定性，在现有 智能控制系统中应用比拟广泛。从系统实用、经济的角度考虑， 现场网络仍使用RS485/422工业现场总线。为提高采样速度及可 靠性，采用了多网并行及多线程处理方式。根据现场不同设备所 采用的通信协议种类的不同，设计了能满足多种通信协议要求的 数据通信软件包，供现场监控程序调用。为了便于与厂级骨干网进行数据通信与数据共享，系统采用 路由器与厂级骨干网连接，并根据用户要求提供所需的数据访问 接口，供上级部门进行访问。3.2.3. 生

14、产管理层：包括系统效劳器、车间各管理部门操作终 端、电子大屏幕、车间播送系统、闭路监控系统及相关功能软件 模块等。各科室终端通过工业以太网和网络交换机进行连接，依靠管理软件的运行，实现零件从进入到发出车间的整个生产流程 及质量控制过程的管理，完成数据从现场采集到生产管理报表自 动生成的全流通。软件在 windows micsoft.NET 的平台上进行开发，采用 C/S和 B/S 两种方式设计，其中包括生产管理所需的各个功能模块。如下是络图：3.3 软件设计 软件设计包括：现场监控软件、通信软件和生 产管理软件三局部 根据本生产车间的工作性质和特点，软件模 块分上层管理、底层管理和数据综合查询

15、三个局部，各局部分别 有各自的子系统。详见如下是模块框图：软件在 windows micsoft.NET 的平台上进行开发，具体程序模块采用visal basic 2021, Java, C#编程语言进行编写，分如下 四局部：3.3.1. 现场监控模块：遵循航标、国军标等对热处理的要求, 结合生产的使用需要,设计现场监控软件,实时监控现场的运行 情况；根据工艺要求调整控制参数。监控终端显示现场的相关数据 和运行趋势曲线,并具有状态报警功能；LED 大屏幕显示报警信息和播送语音系统进行语音提示。采用多线程并发处理方式,系统运行时同时进行多路通讯、 多路数据采集、大幅度提高数据采集的速度。采样数据

16、直接进入 数据库保存，减少数据转存的中间环节。3.3.2. 现场数据采集、通讯模块：根据不同设备所采用的通信 协议种类的不同，设计能满足多种通信协议要求的数据通信软件 包，供现场监控程序调用。3.3.3. 生产管理软件模块：其中包括:方案管理模块、工艺管 理模块、零件加工流程管理模块、质量管理模块、生产统计模块、 权限管理模块和数据综合查询等模块。涵盖了生产车间从生产方 案的制定、零件进车间后的台帐建立、任务分配、现场加工、流 程记录、质检和零件发出的周转全过程管理，包含了产量、工时、 本钱的统计和计算，生产报表的自动生成。程序采用C/S和B/S两种方式设计，其中所有管理、监控模 块采用 C/S 方式设计，主要考虑是各模块由于功能的不同而在不 同部门的终端独立运行，可以减轻效劳器的负担。数据综合查询 模块采用B/S方式设计，当本系统与厂级骨干网