基于云平臺的電機生命周期信息系統(tǒng)設計

王林春，段建剛，彭天玲，楊凡

(1中機國際工程設計研究院有限責任公司，湖南長沙410021；

2 河北電機股份有限公司，河北石家莊 051430)

?

基于云平臺的電機生命周期信息系統(tǒng)設計

王林春1，段建剛2，彭天玲1，楊凡1

(1中機國際工程設計研究院有限責任公司，湖南長沙410021；

2 河北電機股份有限公司，河北石家莊 051430)

摘要針對電機制造行業(yè)自身的工藝性特征，設計了電機生命周期信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)將電機制造和相關服務融為一體，并且對整個管理過程中的數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，可以獲得電機生產(chǎn)管理的規(guī)律特點。基于云平臺的電機生命周期管理系統(tǒng)有利于促進電機生產(chǎn)和使用的信息化水平，提高電機生產(chǎn)效率，促進電機行業(yè)的發(fā)展。

關鍵詞云平臺；電機生命周期；電機管理信息系統(tǒng)

0引言

隨著科學技術的發(fā)展，第四次工業(yè)革命悄然而至，其特征就是以信息化技術為基礎的智能制造主導的工業(yè)革命。生產(chǎn)型制造向服務型制造轉型，是當前全球制造業(yè)發(fā)展的大趨勢。將信息化技術充分運用到傳統(tǒng)的電機行業(yè)中，形成從電機銷售、電機產(chǎn)品設計、供應鏈采購、生產(chǎn)制造、后續(xù)服務與電機質量跟蹤直至電機壽命終止的全生命周期智能化的制造服務平臺。這將極大地提高電機生產(chǎn)和服務管理水平，促進電機行業(yè)的發(fā)展。電機生命周期管理信息系統(tǒng)以計算機云技術為基礎，管理和服務電機生命周期全過程，并對電機生命周期每個環(huán)節(jié)都進行大數(shù)據(jù)分析，獲得電機在生命周期各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)特點，形成規(guī)律，從而更好的服務與電機生產(chǎn)。這必將大大提高電機生產(chǎn)管理服務的信息化水平，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和社會效益[1]。

1系統(tǒng)組成

電機生命周期管理系統(tǒng)是基于云平臺信息系統(tǒng)來實現(xiàn)的，主要由云平臺監(jiān)控中心、云技術數(shù)據(jù)中心、生產(chǎn)制造信息中心、大數(shù)據(jù)分析中心、檢修和故障信息分析系統(tǒng)和專家系統(tǒng)庫所組成，見圖1。

圖1　電機生命周期管理系統(tǒng)組成

云平臺監(jiān)控中心是整個云平臺信息系統(tǒng)的核心管理平臺，確保云平臺系統(tǒng)正常運轉[2]。云數(shù)據(jù)技術中心對電機生命周期管理系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)進行存儲和管理。生產(chǎn)制造信息中心系統(tǒng)管理著電機生產(chǎn)過程中的原材料信息、產(chǎn)品設計、生產(chǎn)任務調配、機加工、裝配、產(chǎn)品檢測等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)。大數(shù)據(jù)分析中心是對電機從接受訂單開始，到產(chǎn)品設計、采購原材料、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品售后維護直至產(chǎn)品報廢全過程數(shù)據(jù)進行處理、分析，掌握各環(huán)節(jié)的規(guī)律特點。檢修和故障信息分析系統(tǒng)主要是管理電機生產(chǎn)到投入實際使用中發(fā)生的檢修和故障信息。在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)產(chǎn)品質量問題，將產(chǎn)品問題錄入系統(tǒng)，方便電機生產(chǎn)企業(yè)各部門進行故障分析和處理，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質量。如在實際使用過程中電機出現(xiàn)故障，使用客戶可以遠程登錄檢修和故障信息分析系統(tǒng)，將電機故障信息錄入系統(tǒng)，電機生產(chǎn)企業(yè)將根據(jù)檢修和故障信息分析系統(tǒng)反饋的信息做出反應，處理實際使用過程中的故障問題。當然檢修和故障信息分析系統(tǒng)也支持遠程在線監(jiān)測電機的實時情況，出現(xiàn)異常情況及時報警以便處理，減少因電機非正常停車帶來不必要的損失。專家系統(tǒng)包含著各種數(shù)據(jù)處理算法以及用于實際判定的標準比對數(shù)據(jù)，可以在實際使用中不斷的完善專家系統(tǒng)庫中的算法和比對數(shù)據(jù)種類，增強電機生命周期管理系統(tǒng)自動比對和數(shù)據(jù)處理分析功能。

2系統(tǒng)設計

基于云平臺的電機生命周期管理系統(tǒng)采取分層設計方式來實現(xiàn)。系統(tǒng)設計成四層架構方式：硬件層、支撐層、應用服務層、面向具體功能的應用層，如圖2所示。

圖2　電機生命周期管理系統(tǒng)技術架構

硬件層主要包含系統(tǒng)所用到的各類服務器系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)庫服務器、實時監(jiān)控服務器、應用服務器、系統(tǒng)備份服務器、歷史數(shù)據(jù)服務器、網(wǎng)絡安全遠程通訊模塊等，為整個系統(tǒng)運行提供強大的硬件平臺。系統(tǒng)支撐層主要是實現(xiàn)底層大數(shù)據(jù)支撐系統(tǒng)環(huán)境，面向復雜工程數(shù)據(jù)的存儲需求、基于關系型數(shù)據(jù)庫和文件數(shù)據(jù)庫、支持分布式部署、可以同時處理結構化數(shù)據(jù)以及海量非結構化文件類數(shù)據(jù)，實現(xiàn)功能為分布式存儲管理系統(tǒng)，分布式計算平臺，整個平臺管理的調度系統(tǒng)，是整個系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)管理基礎。應用服務層能夠向應用層提供具體的服務應用組件，如數(shù)據(jù)處理組件、數(shù)據(jù)采集組件、系統(tǒng)安全組件、外部接口組件以及數(shù)據(jù)字典管理組件等，實現(xiàn)應用開發(fā)組件框架，方便上層應用的開發(fā)，維護，使系統(tǒng)具備更好的通用性和開放性[3]。應用層主要是具體的應用功能產(chǎn)品，包含遠程監(jiān)控中心、大數(shù)據(jù)分析中心、大數(shù)據(jù)故障處理中心等具體應用模塊，該層最終實現(xiàn)滿足系統(tǒng)各項具體功能。電機生命周期管理系統(tǒng)的開發(fā)工作主要集中在應用服務層和應用層的實現(xiàn)。

電機生產(chǎn)制造管理系統(tǒng)的組件主要包含有信息采集模塊、生產(chǎn)過程中執(zhí)行標準的管理、生產(chǎn)任務單的管理、生產(chǎn)電機原材料信息管理、電機半成品檢測和成品電機試驗的管理以及和第三方系統(tǒng)的接口。信息采集模塊的設計中對各類設計進行分析歸納，提煉出采集系統(tǒng)的公共接口，從而簡化上層應用程序的開發(fā)。采集系統(tǒng)中無非是各種設備通信協(xié)議的實現(xiàn)，在各通信協(xié)議中只要處理好上下行報文及相關時序要求即可。由此可以對每種采集對象以一個動態(tài)庫的形式進行封裝，最終形成一個通信動態(tài)庫系統(tǒng)。當有新的采集對象要通信時，只需現(xiàn)實該對象的通信動態(tài)庫進行添加、配置系統(tǒng)即可，對平臺服務無需做任何更改；電機生產(chǎn)過程中將會執(zhí)行相關標準，對生產(chǎn)所需標準的管理也顯得非常重要，即方便生產(chǎn)人員按照規(guī)定進行生產(chǎn)，也方便管理人員對產(chǎn)品進行管理。

生產(chǎn)中使用到的標準和相關規(guī)范文件，系統(tǒng)將提供分類創(chuàng)建、編輯、刪除、瀏覽、查詢和版本管理功能。系統(tǒng)可以管理人員根據(jù)生產(chǎn)需要下達任務單，相關執(zhí)行人員可根據(jù)任務單情況進行生產(chǎn)，并且對任務執(zhí)行情況可以在系統(tǒng)中進行反饋。可以動態(tài)實時的查看各個任務的所有工序任務的計劃及實際進度完成情況，并且設計甘特圖、表格、列表等方式來監(jiān)控進度計劃和完成情況，也可以監(jiān)控所有設備類型及各個設備的使用率、負荷率，以柱狀圖、折線圖等形式查看生產(chǎn)設備的負荷率的變化趨勢。形成有效的生產(chǎn)任務管理，提高生產(chǎn)管理的信息化水平。電機半成品和成品試驗檢測管理，在電機生產(chǎn)過程中對電機半成品和成品進行試驗是非常重要的工序，如何實時掌握電機半成品和成品的生產(chǎn)情況，對電機生產(chǎn)質量和電機設計的提高至關重要。在電機半成品和成品檢測中將會產(chǎn)生大量的檢測數(shù)據(jù)，并且需要對數(shù)據(jù)進行分析和處理。該模塊中所需數(shù)據(jù)由采集模塊提供，完成試驗數(shù)據(jù)采集處理之后，將各類數(shù)據(jù)存儲于分布式的數(shù)據(jù)庫中，并且可提供相應的試驗報告。電機試驗站、研發(fā)中心、工藝部門及相關管理部門都可以看到電機的檢測試驗情況，并且能夠很好的進行有效的協(xié)調工作，提高工作效率。

數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)主要是對各組件模塊的數(shù)據(jù)進行分析和處理。如在電機檢測和試驗中將會產(chǎn)生大量試驗數(shù)據(jù)，如何對電機各試驗項目的試驗數(shù)據(jù)進行分析，將由本系統(tǒng)提供相應功能。該模塊主要對各種分析算法進行管理。可以管理用戶撰寫的數(shù)據(jù)處理算法信息和編寫的程序，進行分類創(chuàng)建和管理，支持算法程序的上傳和下載，提供算法版本管理功能，并且進行相關大數(shù)據(jù)分析，將分析結果可以存入專家系統(tǒng)，作為以后分析此類數(shù)據(jù)的參考標準。

檢修和故障分析系統(tǒng)，該模塊是典型的B/S結構，提供故障信息錄入界面，在電機生產(chǎn)或者現(xiàn)場使用過程中如出現(xiàn)故障，由相應人員將故障信息填入該系統(tǒng)。相關維護和技術人員將根據(jù)故障情況進行分析，可以直接在系統(tǒng)中給出對故障的處理辦法。系統(tǒng)可以對電機所有的故障信息進行統(tǒng)計處理分析，找出電機故障信息特點，以便改進電機設計[4]。電機生產(chǎn)廠家實時掌握電機全生命周期的運行狀態(tài)，合理制定維護計劃，為客戶電機一直處于良好的使用狀態(tài)，提供利用率，降低維護成本。

3結語

基于云平臺的電機生命周期管理系統(tǒng)有利于形成運維服務體系及標準故障維護、形成維護大數(shù)據(jù)庫；通過數(shù)據(jù)積累、大數(shù)據(jù)分析應用，實現(xiàn)故障的預測同時也為電機研發(fā)和設計部門提供優(yōu)化和改進依據(jù)；實現(xiàn)電機從產(chǎn)品制造到應用現(xiàn)場的全生命周期管理、在線運維信息分析。提高電機的生產(chǎn)和電機使用的信息化水平，促進電機行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

[1]張建.云計算概念和影響力解析[J].電信網(wǎng)絡技術,2009,1:23-25.

[2]徐剛.云計算與云安全[J].信息安全與技術，2011(Z1).

[3]黃衛(wèi)東,于瑞強.共享學習模式下知識服務云平臺的構建研究[J].電信科學,2011,12:6-12.

[4]Subsis Nandi,Hamid A Toliyat.Condition Monitoring And Fault Diagnosis Of Electrical Machines-A Review,IEEE,1999.

[5]易凡.發(fā)電用小型風光能逆變器控制系統(tǒng)硬件設計.中國科技信息，2013.7.

Design and Research on Motor Life Cycle Information System

Based on Cloud Platform

WangLinchun,DuanJiangang,PengTianling,andYangFan

(1.China Machinery International Engineering Design & Research Institute Co.,Ltd.,Changsha 410021, China；2.Hebei Electric Motor Co.,Ltd. Shijiazhuang 051430, China)

AbstractAs for technology feature of motor manufacturing industry, information management system for motor life cycle is designed. This system has integrated motor manufacturing and relevant service as a whole, has carried out big data analysis for data during the whole management process, and has obtained regular characteristics of the motor in manufacturing management. This system based on cloud platform is conducive to promote information level of motor in manufacturing and using, improve production efficiency of the motor and promote development of the motor industry.

Key wordsCloud platform；motor life cycle；motor management information system

收稿日期：2015-09-21

作者簡介：王林春男1965年生；畢業(yè)于西安交通大學機械制造專業(yè)，現(xiàn)從事技術及管理工作.

中圖分類號：TM32

文獻標識碼：A

文章編號：1008-7281(2015)06-0001-003

DOI:10.3969/J.ISSN.1008-7281.2015.06.01