基于語音引擎的工業設備狀態信息化的實現

曹云　陳宗利　袁璐

摘要：在產品的生產與調試現場中，針對各類工業設備的使用及完成狀況，以信息化的形式實現了設備所處狀態的語音提醒和看板展示，方便操作人員知悉產品在設備中的進展程度，同時最大限度減少設備占用以及產品加工超時引起的損耗等情況。

關鍵詞：設備狀態;電裝;語音提醒;看板

中圖分類號：TP302 ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）13-0201-02

1 背景

在工業生產過程中，許多工業設備都是作為單獨個體而沒有融入整個企業信息化運營中，其中有些設備不具備聯網能力，有些因為保密等因素而限制聯網，還有些設備通過廠家提供的配套信息系統進行操作，并且難以集成到現有系統上。

這些獨立的工業設備作為信息化建設中的孤島，無法高效地將運行信息展示給車間操作人員，使得部分生產加工程序無法通過信息化管控收集數據，在一定程度上造成了工序超期等待、設備長期占用，以及產品損壞、設備壽命減少等問題。間接影響了企業生產效率，增加了人力財力成本。

因此，在車間現場引入基于語音引擎的設備狀態信息系統，及時將每個設備的使用與完成情況通過語音提醒和看板展示的形式告知設備操作人員，以達到降本增效的目的。

2 業務背景

2.1 產品的電裝與試驗設備

產品在車間的電裝加工過程中，需要用到烘箱與表貼機等設備。由于某些加工步驟的需要，車間現場有許多工序存在操作人員等待設備的情況。在多個產品并行加工的情況下，操作人員在等待設備加工的同時，還需要處理其他產品的電裝工作。因此時常會忙于手邊的工作而疏于檢查設備中的產品時間是否已經超期，從而導致車間現場會出現操作人員忘記檢查產品狀態，在設備中放置時間超長的問題。

產品在試驗中心進行環境試驗過程中，需要用到ESS、高低溫箱以及綜合箱等設備。由于產品在試驗設備中需要按一定規律反復地進行上電與下電，尤其是在多個設備的產品并行試驗情況下，操作人員往往會忽視當前產品的試驗完成情況而影響后續試驗與調試。

2.2 各類設備的特性

1） 電裝加工過程：烘箱、表貼機等設備。

產品在設備中需要設定工作時間，各類型任務擁有對應的工作時間。操作人員需要及時獲悉設備的加工完成情況，并在完成后投入下一個產品或關閉設備。

2） 試驗過程：ESS、高低溫箱和綜合箱等設備。

產品在設備中按設定好的時間間隔進行重復的上電與下電循環，一次試驗過程可能會持續幾天，由于試驗設備集中放在一個單獨的設備機房內，其運轉噪音與高溫使得進入隨時查看變得極為不便，因而操作人員需要隨時獲悉產品在設備中的運行狀態，以便更好地分配任務或做出相應調整。

2.3 加工試驗過程中設備的現狀

目前產品在設備中運行所需的時間、狀態、操作員等信息都是通過紙質記錄，沒有有效的提醒機制，也沒有形成科學的信息化管理模式，需要依賴操作人員個人細心程度，容易出現超期、失誤等現象。鑒于上述電裝加工以及試驗過程中各類設備使用存在的問題與現狀，應當積極引入設備狀態管理這種技術保障機制。

3 系統的設計與實現

3.1 業務需求分析

設備管理系統的主要信息化需求為：

1） 語音提醒需求：電裝加工過程任務到期需要自動語音播報，如果沒有處理將在5分鐘后繼續呼叫，直到操作人員將其關閉;試驗過程產品每一次上電或下電都需要語音提醒，直到試驗完成。

2） 任務管理需求：電裝加工過程創建呼叫任務，進行查詢、修改、終止和刪除操作;試驗過程根據上下電時間、循環次數、循環間隔等信息生成設備任務狀態看板，需要進行修改、刪除等維護操作。

3） 任務類型需求：針對電裝過程中的不同類型任務，對應不同時間點，對任務完成要求也不同。

4） 設備管理需求：針對試驗過程中每個設備的數據信息進行管理維護。

5） 日志記錄管理：對每條任務的開始、執行情況、修改和刪除等操作都需要自動生成日志記錄。

6） 基礎數據管理需求：維護呼叫對象、地點、操作用戶、部門、班組、權限等信息。

通過需求分析，給出設備狀態管理系統的主要業務模塊，如圖1所示。

3.2 系統設計

在需求分析與業務模塊的基礎上，對該系統進行詳細設計。由于需要監聽語音呼叫任務，在服務端部署監聽程序必不可少，監聽程序獲取并執行定時語音任務;用戶需要隨時隨地訪問系統，并且便捷地進行數據操作、查看當前狀態。因此該系統被設計成了客戶端和Web端兩大部分（系統架構設計見圖2所示）。

3.2.1 Web端

Web端用來創建數據，維護并監控，展示設備的狀態信息、任務的執行情況，把需要提醒的任務推送給客戶端去執行。

在電裝加工模塊中，當有產品進入了需要定時結束的加工步驟時，工序操作人員為其創建新的任務，在系統預設的可選清單里選擇相應的呼叫對象、地點、任務類型，系統根據任務類型自動關聯出呼叫時間，調度人員對已創建的任務進行管理與維護，根據完成情況進行結束等操作。

在環境試驗模塊中，當有產品需要送進設備進行試驗時，試驗人員為其創建相應任務，根據該產品的試驗要求在設備里對上電與下電的循環次數、間隔時間進行設定，系統根據初始時間自動計算出剩余循環任務的提醒時間，大大簡化了用戶操作。當設備任務創建好后，試驗人員可在設備任務狀態界面清晰地查看當前各個設備的工作狀態情況。

3.2.2 客戶端

客戶端用來監測并執行Web端里推送來的任務。產品在電裝加工過程中，判斷其狀態是否為“已終止”，對于“任務等待中”則按時對其執行呼叫提醒，對于“執行中”的任務將在隨后繼續呼叫直至操作人員將其終止。產品在試驗過程中，客戶端判斷該設備當前循環輪次的狀態是否已到上電或下電時間，如任務時間一到則按時執行語音提醒，并在設備狀態欄亮起“紅燈”。

客戶端通過第三方語音庫服務程序將預設的文字內容轉換為語音并播放，因此需要同時啟動語音庫服務，見圖3所示。

3.3 系統的實現與應用價值

該系統Web端為B/S架構，前端采用基于Javascript的MiniUI框架開發，后臺采用Java EE的SSH （Struts + Spring + Hibernate） 組合框架開發，數據庫為Oracle 11g，可以方便地滿足各操作人員在身旁的計算機前訪問;系統的客戶端為C/S架構，為Java開發的語音自動執行軟件，需要在連有音箱廣播設備的計算機上保持開啟狀態。

目前系統已在某軍工單位電裝車間和試驗中心部署應用，通過用戶積極的使用以及良好的反饋，該系統日漸成熟，很好地實現了生產過程中的定時呼叫提醒，提高了車間操作人員的工作效率。相信在日后持續優化并結合工作實際，該系統也可以在其它部門發揮類似的功效和用途，為越來越多的員工在科研生產上創造便捷。

4 結束語

在生產過程中引入基于語音引擎的工業設備狀態管理系統，很大程度改善了現有的設備運行管理機制，其高效的語音呼叫執行能力與清晰直觀的設備看板展示使得操作人員的日常工作更加便捷，無需將過多精力用在操心設備使用情況上，擯棄了不必要的紙質材料，節約了人力、財力與時間成本，提高了車間生產力。

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【通聯編輯：謝媛媛】