煙草制絲線大屏數采系統開發設計

文/張東岳

1 系統設計方案

1.1 系統概要設計

大屏數采應用系統并不是一個獨立的功能模塊，它應該與現有的SPCD系統、數據采集程序、生產管理系統是緊密聯系的，是一個不可分割的整體。數據采集程序和SPCD分析結果都是大屏數采應用系統的數據來源。大屏數采應用系統應該包括以下幾個功能模塊：基礎數據采集、制絲生產信息監控、過程控制參數監控、關鍵工藝指標監控分析。

1.2 詳細功能設計

1.2.1 基礎數據采集

基礎數據采集包括6秒鐘樣本小點采集、1分鐘樣本大點采集、基礎SPC數理統計、過程能力計算。

（1）采集樣本小點：數據采集程序將以6秒鐘為時間間隔實時去采集現場生產數據，并把采集到的樣本點存儲入歷史數據庫Historian。

（2）采集樣本大點：數據采集程序將1分鐘內采集到的10個樣本小點合并為一個樣本大點，并把此樣本大點實時的推送至大屏展示客戶端用于繪制SPC控制圖，最后把此樣本大點存儲入關系數據庫以供歷史查詢。

（3）基礎SPC數理統計：數據采集程序按批次統計生產線各加工中心工藝指標均值、標偏、采集點數、生產時間、班次班別等信息，并把統計結果推送至大屏展示客戶端進行實時展示，最后把統計結果存儲進關系數據庫。

（4）過程能力計算：數據采集程序負責實時計算過程生產能力（PPK）做為衡量當前生產是否處于穩態的標準，并將計算結果推送到大屏展示客戶端進行展示，最后把計算結果存儲進關系數據庫。

1.2.2 生產數據監控

生產數據監控是對生產線各加工中心生產數據的一個展示，是對當前生產線的一個快照，能夠幫助生產相關人員及時的了解到當前生產線的實時生產狀況，為接下來的生產安排提供依據。

1.3 關鍵工藝指標監控

通過實時趨勢圖、SPC控制圖等工具實時監控生產過程關鍵工藝指標生產趨勢，并實時監控各關鍵工藝指標過程能力指數（PPK）：

1.3.1 實時監控

（1）實時趨勢：繪制生產過程關鍵工藝指標6秒間隔的實時趨勢，使得用戶能夠更直觀的了解當前生產過程中各指標的情況。

（2）SPC控制圖及過程能力：利用IMRS三項控制圖、正態分布圖等工具實時監控關鍵工藝指標，保證生產處于一個穩態的生產狀態，當關鍵工藝指標控制圖中出現異常點時在圖上用紅色點標出。過程能力指數是生產過程是否正常的一個標識，實時監控過程能力指數能夠幫助操作工及時發現問題，查出影響生產的異常原因并做出相應調整，使之回歸正常水平。

1.3.2 過程控制參數監控

生產過程工藝指標之間并不是獨立的而是相互關聯彼此影響的，我們把影響關鍵工藝指標的過程控制參數分為一級參數、二級參數、生產保障參數、設備輔聯參數，當檢測中的關鍵工藝指標出現異常時我們往往需要去觀察與它相關的過程控制參數，從而找到影響關鍵工藝指標的原因所在。

我們仍然是通過SPC控制圖、過程能力等工具和指標去實時監控過程控制參數。

2 系統技術實現方案

大屏數采應用系統設計目標是一個動態、可調整、易維護、適應性強的信息系統。系統采用典型三層架構，即由數據庫服務+業務邏輯（模型服務、集成服務、應用邏輯服務、Web應用服務）+客戶端三個層次所組成。如圖1所示。

圖1

應用層即界面顯示層不包含任何業務邏輯，僅僅負責的顯示、輸入功能，所有具體業務邏輯都通過業務邏輯層實現，應用層只需要調用業務邏輯層數據服務接口，實現了系統的松耦合性。為了可以創建出賞心悅目的用戶界面和可視化效果我們選擇了.NET 新技術 WPF，它是一種完全不同于以往Winform界面的全新的技術新模型，它擁有更加靈活更加強大的屏幕渲染方式，全新的視頻與動畫支持及3D特性，和較好的Winform兼容性。

業務層是應用層的支撐平臺，也是整個生產管理層的技術核心層，主要包括業務接口，接口實現和領域模型定義。應用層的功能將在業務層提供的接口上進行設計、開發、調試。領域模型定義了數據的載體，JSON與XML提供了數據交換的序列化方式，Linq則提供了對領域模型對象進行結構化查詢的方法。整個業務層負責與數據層數據庫發生交互并以WCF服務的方式向應用層提供數據服務接口。

數據層由關系數據庫，實時歷史數據庫構成，數據采集程序。

3 結論

本次的有效運維對制絲車間大屏數采應用系統進行了全方位的提升，提高了現有生產現場控制水平，可以實時地為計劃調度和管理決策人員反饋現場最新的生產情況，同時為后期的統計分析工作奠定了堅實的基礎。