贵冶智能工厂设备管理系统的设计与实现

吴 英，吴文辉

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

贵冶智能工厂项目（以下简称“贵冶智能工厂”），是江铜集团2016年积极响应工信部（工业和信息化部）《关于开展智能制造试点示范2016专项行动的通知》申报并通过的“铜冶炼智能工厂试点示范”项目，该项目旨在通过信息化、智能化、自动化等手段，帮助江铜贵溪冶炼厂（以下简称“贵冶”） 逐步实现铜冶炼生产运营全流程、全领域的集成优化与协同运作，强化制造成本与产品质量、生产过程安全可控，促进工厂改造升级、降耗节能、提质增效，全面提升工厂管控水平和能力，进一步将贵冶打造成为铜冶炼行业内具有示范引领作用的“智慧冶炼”标杆工厂［1］。

贵冶智能工厂一期项目建设重点完成了基础数字化和网络化建设，数据中心建设，搭建了统一的智能工厂系统框架、构建了涵盖生产、物流、仓储、质检、化验、设备、安环、能源等众多业务领域应用系统支撑平台，同时稳步推进了几个成熟的自动化项目改造。“贵冶设备管理系统”作为贵冶智能工厂一期应用系统建设中一个重要子系统，涉及到贵溪冶炼厂设备日常运营管理，如何对设备进行科学管理，保证设备、装置长周期稳定、安全、高效率运行，设备系统的设计和实现工作就非常关键。本文将结合贵冶智能工厂一期应用系统建设的实际过程谈谈有关设备管理系统的设计与实现。

2 建设目标

贵冶设备系统根据贵冶智能工厂总体建设目标制定如下建设目标。

（1）规范管理和流程，对现行设备管理标准、业务流程进行优化完善，通过信息共享关联，实现设备管理追踪可溯。

（2）支持全方位、全生命周期的设备管理，构建多维度维修费用管控体系，实现设备费用的最优化使用和工厂经济效益的最大化。

（3）强化状态管理，支持构建全员参与、协作高效的设备维修保障体系，提升设备保障能力。

（4）实现工厂设备资产账务实物一致，确保数据来源规范一致，数据收集及时高效，数据分析准确有效。

3 设计原则

设备管理系统设计主要遵循以下原则。

（1）实用性原则。通过量身打造、界面统一、易学好用、移动办公来体现。

（2）先进性原则。通过先进的网络架构、系统框架、成熟的新技术、新方法、新手段应用来体现。

（3）稳定性原则。通过异步处理机制支持高并发、页面多级缓存和静态化机制、应用系统良好的容错性能来体现。

（4）安全性原则。通过网络安全（防火墙、网络登录等）、系统安全（木马、防毒、杀毒、防黑客、防抵赖等措施）、应用安全（身份识别和认证，多种认证机制、密码保护等）、数据安全（数据完整性、数据存储、数据审计等）等措施来体现。

（5）扩展性原则。通过硬件配置化的标准系统接口、应用服务、网址访问、数据和缓存采用分布式机制、业务功能可配、统计报表可自定义等来体现。

4 系统架构

贵冶智能工厂一期应用系统建设围绕 “一个平台，二大标准体系，六大业务系统”建设目标进行系统架构［2］，“一个平台”是指统一的贵冶智能工厂应用系统框架平台，“二大标准体系” 是指技术支持体系和标准体系，“六大业务系统” 是指生产管理、供应链管理、安环管理、能源管理、设备管理、辅助决策六大系统。整体规划通过过程控制、生产运营管理和分析决策三层应用，实现全面精细化、精准化、自动化的管理控制。贵冶智能工厂应用系统总体架构如图1。

图1 贵冶智能工厂应用系统总体架构图

5 系统功能设计

设备管理系统从规划好的设备基础管理、设备运行管理、设备维护管理、设备三维应用四个方面进行功能细化，一期建设中只包含设备基础管理、设备运行管理、设备维护管理三大模块。

5.1 设备基础管理

（1） 基础信息。设置系统运行需要的基础数据。如：设备类别、设备状态、检修类别、故障分类等。

（2）台账管理。建立设备卡片信息、根据静态或动态条件生成各种台账。

（3） 档案管理。集成设备相关所有管理数据记录，包括静态信息（设备卡片、附属设备表、随机附件与工具表、随机资料表、设备备件与易耗件表、设备参数表等）和动态信息（设备变动记录、事故记录、故障记录、点检记录、润滑记录、日常维修记录、月修记录、定修记录、年修记录），形成完备的设备管理档案，实现设备管理相关统计分析；

（4）标准管理。制定设备各种标准体系（点检标准、润滑标准、维修保准、定额标准等）。

（5）量器检定。对计量器具、仪器仪表登记、保存、报废、并按周期进行检定、校准等业务处理。

（6）资料库管理。对厂级有关设备管理的规章制度、故障报告、设备简报、通知等一些公文信息进行统一规范的发文处理。

5.2 设备运行管理

运行数据采集。通过DCS、PLC、传感器采集实时数据，PI数据库需要从3万点扩充到10万点。

5.3 设备维护管理

（1） 点巡检管理。对已有的PMS点巡检管理系统进行功能扩充，覆盖司控、厂控、车间重点设备，增加测点，配置电子标签、测振仪、抄表仪（支持拍照、无线传输功能）。

（2）润滑管理。结合贵冶检润滑管理流程，对现场动设备润滑记录、润滑管理进行采集整理，实现润滑管理电子化管理。

（3）检修管理。结合贵冶检修定额管理流程、结算要求、考核办法，对检修委托书填报、审核、流转、结算等实现全流程电子化。

（4）质量投诉管理。对检修工作质量、备品备件质量进行分析、反馈、投诉、仲裁。

（5）检修成本分析。系统对设备维修期间的人工、机械台班、材料成本进行统计和管理。

6 系统实现

贵冶智能工厂一期应用系统建设采用PC App (电脑端应用)+ Mobile App(移动应用)相结合，采用 B（浏览器）/S（服务器）架构，就是客户端统一为Web浏览器，通过Web浏览器发送请求，由Web服务器进行处理，并把处理结果返回给客户端，在这种架构下，用户工作界面是通过Web浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，但是主要事务逻辑在服务器端(Server)实现， B/S架构是Web兴起后的一种网络架构模式，Web浏览器是客户端最主要的应用软件。这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用［3］。这样应用开发工作就分为浏览器页面开发和服务器端程序开发。贵冶智能工厂一期应用系统各业务领域PC App（电脑端应用）和 Mobile App（移动应用）都是基于统一的贵冶智能工厂应用系统框架平台，分别采用前端框架、后端框架或Mobile移动端框架来进行开发实现。

6.1 平台建立

贵冶智能工厂选用用友企业互联网开发平台（iUAP）作为应用系统框架平台。iUAP平台包括了开发平台、应用平台、企业互联网运营平台、互联网平台服务、轻量级平台、集成平台、运行平台、移动平台、社交平台、商业分析平台、数据处理平台、云管理平台等多个系列平台产品，能够全方位帮助贵冶实现智能工厂应用系统框架平台的搭建，并按照一体化思想，构建好涵盖生产、物流、仓储、质检、化验、设备、安环、能源等众多业务领域统一的应用系统集成支撑平台。在实际建设中主要选取了开发平台、应用平台、移动平台、集成平台和数据处理平台，各平台实际应用如下。

开发平台：开发实现PC App （电脑端应用）；

应用平台：快速构建通用业务功能，如：认证、权限、调度任务、业务日志、公式、安全日志、国际化、打印、报表、公式、流程、菜单等；

移动平台：开发实现Mobile App（移动应用），并Mobile App(移动应用)部署和管理；

集成平台：对不同应用系统进行集成 ；

数据处理平台：对不同数据库进行数据集成。

6.2 PC App （电脑端应用）实现

贵冶智能工厂应用系统中PC App （电脑端应用）所有功能模块都是通过统一的应用平台前端框架实现其浏览器页面、后端框架实现页面对应的逻辑处理工作来完成的。

前端页面实现

采用基于React的tinper-react开发框架［4］，利用框架中可视化设计器，前端组件库tinper-bee 快速构建出应用系统浏览器页面，主要进行是 html 、javascript、css编码开发 。

后台服务器端开发

采用spring MVC框架［5］，基于Java实现Web MVC设计模式，采用可视化设计器对前端页面的业务逻辑进行实现,主要进行的是Java 编程。

6.3 Mobile App（移动应用）实现

贵冶智能工厂应用系统中有关移动应用都是通过Mobile移动应用框架来构建实现。Mobile逻辑框架如图2所示。

Mobile移动应用框架主要包括移动应用商店、移动开发平台、移动设备框架、安全、管理工具以及移动应用服务器。移动开发平台包含了移动UI开发工具、编程模型、渲染引擎等便于开发的组件。移动应用框架提供了数据处理、应用适配器、流程引擎适配、消息服务适配以及企业安全管理、设备管理、传输管理等功能。平台支持丰富的移动设备和不同的访问方式，移动设备的访问经过前端处理后，转换成无线网络通信，以安全加密的方式与移动服务器交互，通过数据转换还原业务请求，配合移动服务器端数据库或者与应用平台上的企业产品协同完成业务请求，同时发送回执给发送访问请求的移动设备［6］。

移动端模块实际开发过程是首先利用 mobile移动开发平台进行移动端应用UI界面和使用控件页面实现，第二步编写页面对应的后台业务逻辑（javascript/ava编程），第三步编写前后台交互（javascript 编程），第四步利用MA SERVER 进行部署，第五步利用移动管理工具进行管理。

7 结语

贵冶智能工厂设备管理系统（一期）已经完成，并已上线使用，能够更加方便全面、实时、准确掌握关键设备动态信息，在点巡检、设备维修、故障排除、事故处理、数据共享等各方面也得到了加强，但有些模块在利用新手段方面并没有达到理想预期，下一步将总结新技术、新方法、新手段引入系统效率、效益分析，并持续优化设备管理模块，并进一步探讨研究设备的3D应用。