卷烟物流设备健康管理系统设计与实现

钟亮 彭毅

摘  要：为减少卷烟物流设备停机风险，提高备件管理能力，设计并实现了基于微信小程序的卷烟物流设备健康管理系统，应用结果表明：该系统能有效利用RNN算法进行关键设备故障预测，备件管理更加方便、高效。

关键词：RNN;微信小程序;设备健康管理

中图分类号：F253.9    文献标识码：A

Abstract： In order to reduce the risk of cigarette logistics equipment downtime and improve the ability of spare parts management， a cigarette logistics equipment health management system based on Wechat applet is designed and implemented. The application results show that the system can effectively use RNN algorithm to predict the failure of key equipment， and spare parts management is more convenient and efficient.

Key words： RNN; Wechat applet; health management

1  概  述

備件是保障设备正常运行的基础。伴随着国内卷烟物流配送中心仓储、分拣设备向自动化、智能化升级改造，取得更高的分拣速度的同时设备结构越加复杂。随之而来的是相关备品备件种类、数量成倍增加;另一方面，自动化作业相比手工作业柔性能力降低，一旦某环节出现故障，将面临停机风险。某市卷烟物流配送中心投入运行7年有余，目前，设备已进入老化期，故障频率和备件消耗量剧增，呈现出故障统计工作量大、应急维修频率高、备件查找难度大等特点。而与之对应的管理模式停留在手工或者Excel表格记录，难以实现备件高效管理和设备健康管理需求。

基于此，本文拟开发一种能实现良好备件管理和故障预判的系统。微信小程序作为轻量级应用，较传统APP有诸多无可比拟的优势，比如无需安装、即用即走，其本质是满足特定功能的网页。将微信小程序应用到故障维保、记录和备件管理，有利于提高备件管理效率和设备健康管理。下面从系统的功能需求、设计开发、系统实现三个方面具体说明。

2  卷烟物流设备健康管理系统的功能需求

根据对故障处理流程的分析，本健康管理系统应包括故障预测和备件管理两个部分。

2.1  故障预测

传统的设备维修主要以事后维修和定期维修为主。近年来，随着设备复杂程度的提升，停机维修成本不断攀升，从而促进了预知维修、视情维修的发展，这种预判故障发生的方法一般是通过对具体设备进行物理模型搭建从而进行，其特点是：预测准确度高、模型搭建复杂、需要另外布置传感设备。与此同时，一种基于设备故障数据建立的数学模型，以历史故障数据为输入，对下一次故障时间进行预测也迅速发展，其优势在于数据采集简单，模型搭建容易，成本较低。因此，系统考虑以历史数据建立数学模型，利用循环神经网络（RNN）算法预测下一次故障时间。基于此，故障记录作为历史数据的主要来源是本系统一个核心功能需求。

知识共享旨在对发生过的故障进行原因分析、处理流程记录、经验总结，通过知识的累积为后续排故提供指导，从而降低排故时间，提升效率。尤其是对于新手，可以有效起到手把手教学的作用。

2.2  备件管理

设备维修离不开备件供应，因此，备件管理作为本系统另一个重要支撑将执行备件的全生命周期管理，从申请、入库、存储、出库、使用到报废全过程如图1所示。

（1）角色分配

基于不同角色设定不同权限，一方面基于保密或安全考虑，另一方面可以提高系统响应速度。本系统主要包括三类角色，设备部主任、设备管理员、系统管理员。其中，系统管理员具有全部权限，设备部主任主要是查看和审核权限，设备管理员具有记录、查看等权限。

（2）入库管理

入库管理从提出备件采购需求开始，但是系统不进入具体采购环节，仅提出采购需求清单，备件到货后组织验收，验收合格后分配具体储放货格，如果验收不通过，则将具体清单提交到设备部主任，外协处理。对于本系统来说，最重要的功能是实现货位分配问题。

（3）出库管理

出库管理类似于入库管理，其驱动因素转为具体的故障点或者计划维修。设备管理员提出备件出库申请，设备部主任审核，审核通过后，取出备件，系统做出备件出库成功提示并扣减库存。

（4）备件查询与统计

备件查询与统计是备件管理的核心功能。基于备件种类、数量的增加，很难快速查找所需备件，故而本系统的备件查询类似于书目查询，主要查询其具体所在位置;统计功能是另一个重要功能，它的核心作用是用于库存预警，具体方法是通过系统设定阈值，当低于此阈值系统就发出通知，提醒采购。

3  系统设计

根据功能需求，设计了系统框架图，如图2所示。健康管理系统小程序主要包括故障预测和备件管理两个主模块，故障预测下设计故障记录、故障预测和知识共享3个模块，其中故障记录为故障预测算法提供数据支撑，知识共享记录了常见故障的处理办法;备件管理下设备件出入库管理模块和库存管理，主要实现备件的全生命周期管理。

本系统采用云开发的方式进行，小程序基于MINA架构开发，前后端相互分离，如图3所示。前端视图层负责数据采集与展示，通过本地组件库可以快速实现页面布局，其中，WXML负责内容编辑，WXSS负责格式排版;后端逻辑层负责系统逻辑实现，包括数据处理、API调用等，常将视图层中的事件处理代码放到该层的**.js文件中;视图层和逻辑层分别由两个线程管理，视图层使用WebView线程渲染，逻辑层使用JSCore线程运行js脚本。这两个线程的通信会经由系统层（微信客户端，小程序的宿主环境）中转，从而实现响应的数据绑定。

小程序云开发技術是利用腾讯云与微信联合开发的一种Serverless云服务，它弱化了后端及运维的概念，开发者无需购买、搭建服务器，使用微信平台提供的API即可完成核心的业务开发。小程序云开发提供了3大基础能力，云存储、云函数、云数据库。图4为云开发中云端与小程序之间的调用模式。

基于此，开发人员分工明确，约定好对应的数据接口，就可以实现视图层、逻辑层的同时开发，提高开发效率。同时，云开发具有很好的扩展性，在负载较大时，通过采购腾讯云服务，可以实现服务端的快速扩展。系统记录故障数据的云函数核心代码片段如下：

/***********/

/*****表单云函数调用******/

/***********/

formSubmit：（e）=>{

wx.cloud.callFunction（{

name：’record’，   //云函数名

data：{             //参数集

recorder：e.detail.value.recorder

position：this.data.multiArray[e.detail.value.position]

faultName：this.data.faultName[e.detail.value.fault]

dis：e.detail.value.discribe

}

}）.then（res=>{          //反馈调用结果

Console.log（res）

}）

}

/***********/

/*****云函数添加到数据库******/

/***********/

Const db=cloud.database（）;                //初始化

Exports.main=async （event， context）=>{   //云函数入口

Var recoder=event.recorder

Var position=event.position

Var faultName=event.faultName

Var dis=event.dis

Return await db.collection（‘faultrecord’）.add（{  //添加到云数据库

Data：{

recoder ： recorder

position ： position

faultName ： faultName

dis ： dis

}}）}

4  系统实现

图5给出了本系统移动端的部分截图。下面从故障预测和备件管理两个方面进行说明。图5（a）为系统移动端首页，授权登录后进入此页，主要功能是展示近3月故障统计图和备件位置快速查找;图5（b）故障记录页，为故障预测提供数据支撑，通过RNN算法预测下次故障位置和时间;图5（c）知识共享页，提供常见故障的快速处理办法，图（b）（c）同属故障记录一级目录;图5（d）备件入库功能，为即将入库备件添加必要信息;图5（e）库存管理页，目前提供库存预警设置和库存详情查看功能;图5（f）库存详情查看功能，罗列所有在库备件，图（d）-（f）同属于备件管理一级目录。

5  结束语

随着烟草行业十四五规划的发布，智慧物流、绿色物流、精益物流成为烟草行业高质量发展新的重要抓手。本文立足于此三方面，针对物流设备健康管理需求，开发了基于微信小程序的故障预测及备件管理系统，实现了关键设备的自动故障预测、备件管理流程的无纸化、信息化、智能化。随着物联网技术的快速发展，下一步工作将结合ESP8266和自然语音识别技术实现与备件库的智能化互动和定位可视化，充分将现有成熟物流技术应用于烟草物流行业，推动其技术进步。

参考文献：

[1] 陈静娴. 基于二维码技术_微信小程序技术的实验室设备管理系统设计与实现[J]. 计算机科学，2020，47（52）：673-677.

[2]  ZHANG W P， WANG H M. Analysis on the Intelligent Management Mode of University Laboratory Equipment[J]. Research and Exploration in Laboratory， 2018（1）：247-251.

[3] 张一飞，左涛. 基于微信小程序云开发测绘项目信息管理系统[J]. 测绘技术装备，2021（3）：84-87.

[4] 宋继哲，赵鹏辉，李品钰. 基于微信小程序的会议通知系统设计与实现[J]. 科学技术创新，2020（6）：87-88.

收稿日期：2021-06-24

作者简介：钟  亮（1988-），男，四川富顺人，湖南省烟草公司衡阳市公司物流配送中心，高级工程师，硕士，研究方向：智能控制系统集成;彭  毅（1972-），男，湖北武汉人，湖南省烟草公司衡阳市公司物流配送中心，高级物流师，研究方向：大数据开发与应用。