設備電子巡檢系統(tǒng)在化工企業(yè)的應用

胡流光，關宗晨

(云南云天化國際化工股份有限公司紅磷分公司，云南 開遠 661600)

一、引言

云天化國際紅磷分公司于2010年開始建設EAM系統(tǒng)，經(jīng)過1年多的系統(tǒng)改進及完善，目前EAM系統(tǒng)已實現(xiàn)了設備資產(chǎn)管理、設備檢修、預防性維護等功能，并與SAP、MES系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

在此基礎上，于2012年建設設備電子巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對化工生產(chǎn)特點，以到位管理為核心，采用信息網(wǎng)絡技術、RFID技術、移動技術，并通過與EAM系統(tǒng)、MES系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫集成，全面實現(xiàn)了企業(yè)現(xiàn)場巡檢的電子化管理，將設備巡檢和點檢的“五定要求”(定人、定點、定量、定周期、定標準)建立在軟件系統(tǒng)中。當操作工人開始日常巡檢時，可攜帶移動終端并從中獲取任務指令并執(zhí)行。當工人輸入數(shù)據(jù)時，如果數(shù)值超過限值，PDA巡檢系統(tǒng)會發(fā)出警告，并提示工人最佳操作步驟，及時防范事故的發(fā)生。有異常情況時，系統(tǒng)自動發(fā)出維修請求。這一閉環(huán)移動作業(yè)現(xiàn)場管理體系提高了設備現(xiàn)場管理的透明度和執(zhí)行力度。

二、系統(tǒng)概述

1.系統(tǒng)架構

系統(tǒng)分為應用層、傳輸層、采集層：應用層提供人機界面，實現(xiàn)操作和管理；傳輸層提供有線、無線通信通道；采集層采集原始數(shù)據(jù)，讀取用戶端的RFID標簽，搜集處理相關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與主站的交互。系統(tǒng)如圖1所示。

圖中PDA(即掌上電腦)的規(guī)格：CPUPXA320，806MHz；操作系統(tǒng)WindowsMobile6.1；接口RS-232，USB1.1；尺寸80mm×160mm×35.5mm；重量410g；WCDMATX頻率1 922.4～1 977.6，RX頻率2 112.4～2 167.6MHz，頻率精確度∶±200Hz，輸出功率250mW，調(diào)制類型：G7W，D7W。

PDA配置有鍵盤、手寫筆，攝像頭、藍牙無線設施、RFID閱讀器和一維/二維條形碼掃描器等。

RFID電子標簽為內(nèi)含64位數(shù)據(jù)的電子標簽，每個電子標簽的編碼都是唯一的，且不可復制。每個電子標簽具有特定的設備、位置信息。識讀次數(shù)＞35萬次，壽命＞20年，環(huán)境溫度-40℃～85℃，無需供電。

圖1 電子巡檢系統(tǒng)結構圖

傳輸器或(或通信坐)由電源、通信線、通信底座構成，是PDA與PC間的連接件，與計算機間通過Rs232或USB進行連接、通信。

管理軟件是根據(jù)用戶需求開發(fā)的，本系統(tǒng)以紅磷分公司EAM為后臺，采用JSP技術、Java Bean組件、Javacript、PL/SQL等進行開發(fā)形成EAM系統(tǒng)設備點巡檢管理模塊。

2.系統(tǒng)總體工作流程

定義巡檢路線→下載巡檢路線到PDA→PDA開始巡檢→到達現(xiàn)場進行電子標簽掃描→按照PDA終端上的要求進行操作→巡檢完成之后巡檢人員將PDA中巡檢數(shù)據(jù)與上位系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)同步→上傳(離線或在線)巡檢記錄到EAM系統(tǒng)→巡檢人員提交巡檢記錄→班長審核巡檢記錄→巡檢人員對異常數(shù)據(jù)生成缺陷申請→分廠技術人員對缺陷進行處理→相關人員到EAM系統(tǒng)中設備點檢管理模塊進行統(tǒng)計查詢

3.系統(tǒng)的3個優(yōu)點

(1)該系統(tǒng)與EAM、MES數(shù)據(jù)庫集成得較好，可實現(xiàn)巡檢點數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的對比分析；電子巡檢系統(tǒng)與EAM系統(tǒng)的無縫集成，可使兩套系統(tǒng)共享一套數(shù)據(jù)，如設備臺賬、位置信息等。

(2)電子巡檢系統(tǒng)與故障樹結合應用，可使設備問題及時得到解決。

(3)對PDA中的巡檢記錄上傳設計了良好的加密管理，可以防止操作人員不按規(guī)定要求巡檢而上傳虛假數(shù)據(jù)。

三、系統(tǒng)功能設計

1.功能設計原則和要求

(1)定專業(yè)：以工藝巡檢和設備點檢為主，實現(xiàn)點巡檢電子化管理。

(2)定范圍：界定各專業(yè)實施點巡檢作業(yè)的線路、范圍和設備。

(3)定項目：確定裝置和設備的管理點和檢查點。

(4)定條件：確定實施點巡檢的條件。

(5)定方法：確定每個檢查范圍和檢查點的檢查方法。

(6)定標準：確定每個巡檢點和點檢點項目檢查標準，并設計指導標準和方法。

(7)定周期：確定所有檢查范圍和檢查點的檢查周期，并在經(jīng)驗積累的基礎上不斷完善。

2.系統(tǒng)功能和流程

電子巡檢管理軟件設有定義巡檢路線、填寫巡檢記錄、生成缺陷申請等10個功能，PDA巡檢功能主要有巡檢人員登陸驗證、巡檢過程、巡檢上傳等功能。系統(tǒng)的功能流程框圖如圖2所示。

圖2 電子巡檢系統(tǒng)功能流程框圖

具體功能介紹如下。

(1)定義巡檢路線。

這是最基本的功能，用于實現(xiàn)定義某條巡檢路線包括哪些設備、具體巡檢內(nèi)容、巡檢頻率、判斷標準等等。“五定要求”中的定點、定量、定周期、定標準均是通過“定義巡檢路線”功能實現(xiàn)。在系統(tǒng)中的“設備點巡檢管理→定義巡檢路線”菜單下，通過點擊“新增”按鈕后，出現(xiàn)定義巡檢路線信息框，需要填寫信息包括設備巡檢編碼、巡檢路線名稱、簡稱等。

填完以上信息后點擊保存，保存后需要繼續(xù)添加該巡檢路線上需要巡檢的所有設備及其巡檢內(nèi)容、指標，如圖3。

圖3 定義巡檢設備各項指標

圖3為某條巡檢路線上需要巡檢的3臺設備，設備的選擇通過設備編碼選取，選擇后同時帶出設備名稱、位號等信息。然后定義該設備的電子標簽、巡檢內(nèi)容、判定標準、實時位號、上下限、巡檢頻率、指定裝置等。

(2)巡檢路線權限分配。

其功能是將當前的巡檢路線分配給巡檢人員，巡檢人員在登錄PDA時，則顯示巡檢路線及巡檢內(nèi)容。

(3)導出巡檢路線。

根據(jù)指定文件格式導出某條或某幾條巡檢路線信息。

(4)設備巡檢記錄填寫。

巡檢后可使用此功能把PDA巡檢內(nèi)容同步導入EAM系統(tǒng)中。

(5)設備巡檢記錄審核。

巡檢記錄導入EAM系統(tǒng)中后，需要由本人進行“提交”，提交后由相關人員審核。即完成整個巡檢過程。

(6)生成缺陷申請。

這也是巡檢系統(tǒng)的一個重要功能，如果巡檢結果有與判斷標準不符的，系統(tǒng)會自動生成缺陷清單，經(jīng)審核確定后可以批量生成檢修工單。此工單可轉(zhuǎn)到下一環(huán)節(jié)進行處理。

(7)統(tǒng)計分析查詢。

巡檢記錄統(tǒng)計分析查詢主要包括如下的功能：

①巡檢記錄審核信息統(tǒng)計報告：用于統(tǒng)計巡檢記錄審核完成情況；

②巡檢記錄到位月統(tǒng)計報告：用于統(tǒng)計每月每條線路的巡檢情況，管理人員可根據(jù)這個報表快速檢查巡檢情況；

③巡檢記錄到位天統(tǒng)計報告：指定任意時段，統(tǒng)計該時段內(nèi)應巡檢次數(shù)及實到次數(shù)；

④巡檢記錄狀態(tài)統(tǒng)計報告：統(tǒng)計每天巡檢記錄是否正常，不正常的以紅色字體標記。

圖4 巡檢操作界面

(8)PDA系統(tǒng)。

巡檢人員使用員工號進行登陸，經(jīng)身份識別驗證后，即可以下載巡檢路線、開始巡檢，現(xiàn)場通過檢測RFID(射頻標識)可以使系統(tǒng)識別設備，PDA中內(nèi)置時鐘，可以自動完成對巡視記錄的時間標簽。巡檢完成后可上傳巡檢記錄到系統(tǒng)中。巡檢界面如圖4所示。

四、系統(tǒng)開發(fā)關鍵技術

1.PDA開發(fā)關鍵技術

(1)編程語言(C#語言)和.NET環(huán)境。C#是基于.NET框架面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，其有對.NET基類庫的完全訪問權，并易于訪問Windows API的優(yōu)點；.NET是一種在Windows平臺上編程的新架構，在.NET中C#等語言都可以編譯為通用的中間語言，具有語言無關性，.NET框架提供簡化ASP Web應用程序和XML Web Services開發(fā)關鍵技術的訪問。

(2)PDA中RFID射頻的驅(qū)動及鍵盤驅(qū)動程序開發(fā)。

(3)巡檢記錄加密技術。主要目的是防止巡檢人員將PDA巡檢記錄同步到主機上后，任意修改巡檢數(shù)據(jù)，然后上傳到EAM系統(tǒng)中。數(shù)據(jù)安全采用DES加密技術，巡檢記錄采用C#編程進行加密，記錄上傳過程中采用Java進行解密。

2.設備點巡檢模塊關鍵技術

(1)數(shù)據(jù)訪問方式。

采用的是Jboss自帶的數(shù)據(jù)庫連接池，這樣可提高數(shù)據(jù)庫連接的效率，給系統(tǒng)穩(wěn)定運行奠定了良好的基礎。

(2)系統(tǒng)集成。

電子巡檢系統(tǒng)與EAM及MES進行了集成，通過與數(shù)據(jù)庫集成，實現(xiàn)在相應的巡檢點上可以與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)對比分析或數(shù)據(jù)共享。

(3)頁面開發(fā)采用JSP技術，業(yè)務處理采用Java技術。

五、應用效果

紅磷分公司共有合成氨廠、磷酸廠、硫酸廠、磷銨廠等6套生產(chǎn)裝置及供水、供氣、變電站(公用工程)等多個生產(chǎn)輔助設備，在實施電子巡檢系統(tǒng)之前，實施的是人工巡檢，存在諸多弊端，如不認真巡檢、沒有指標等。

紅磷分公司電子巡檢系統(tǒng)于2012年6月開始投入運行，共設有巡檢路線59條、PDA 41臺，通過電子巡檢系統(tǒng)，解決了上述問題，對巡檢記錄的檢查考核由定性轉(zhuǎn)變?yōu)槎浚瑢崿F(xiàn)了設備巡檢率接近100%。