摘 要

物联网时代已经到来，相比较于传统工业制造领域，智能制造可以为企业带来更低的成本、更顽强的生命力。产线上的机台报警对于及时纠错、防止破片产生和调修机台设备至关重要，而对机台实行智能化监控则是更加有效解决问题、提高效率。本文通过对以往三色灯报警能力不足的分析，基于WiFi网络设计出一套智能监控系统，及时反馈机台设备出现故障的警报，以及统计各个工种发生故障的概率、种类和时间，并且判定相关设备人员能力，提出改善对策。同时使用PDCA法则系统性地指导，完成既定目标，实现人机合一的智能化监控。通过对苏州友达光电S06厂4A车间JI段生产线机台的三色灯智能监控布置，详细讲解整个生产过程所做的一些工作。本文主要有以下几个方面：

（1）介绍了三色灯智能监控系统设计的主要目的和意义。

（2）对产线上机台三色灯进行了改善设计，加入硬件设施，将数据传送到监控中心。

（3）阐述了该系统如何改善机台利用效率和提升设备人员工作能力，达到智能监控的效果。

关键词：智能监控；报警；OEE

Abstract

The time of the Internet of Things has come. Compared with traditional industrial manufacturing, intelligent manufacturing can bring lower costs and more vitality to enterprises. Machine-line alarms on the production line are critical for correcting errors, preventing fragmentation, and modifying machine equipment. Intelligent monitoring of machines is more effective in solving problems and improving efficiency. This article through the analysis of the previous three-color light alarm lack of analysis, based on WiFi network design a set of intelligent monitoring system, timely feedback machine equipment failure alerts, and statistics of various types of work breakdown of the probability of failure, type and time, and determine the relevant Equipment personnel capacity, propose improvement measures. At the same time, it uses the PDCA rule to guide systematically, completes the established goal, and realizes intelligent monitoring of man-machine integration. Through the intelligent monitoring arrangement of the three-color lamp on the production line of the JI section of the 4A workshop of Suzhou Youda Optoelectronics S06 Plant, it explains in detail the work done in the entire production process. This article mainly has the following aspects:

(1) Introduced the main purpose and significance of the design of three-color light intelligent monitoring system.

(2) Improvements were made to the tri-color lamps on the production line, and hardware facilities were added to transmit the data to the monitoring center.

(3) Explained how the system can improve the utilization efficiency of the machine and enhance the working ability of equipment personnel to achieve the effect of intelligent monitoring.

Keywords: Intelligent monitoring; Alarm; OEE

窗体顶端

窗体底端

目 录

第1章 绪论 1

1.1论文的研究背景 1

1.2论文主要工作的国内外研究现状 1

1.2.1国际现状 2

1.2.2国内现状 2

1.3论文的主要研究内容及意义 3

第2章 无线传输技术原理分析 5

2.1 WIFI网络 5

2.1.1 无线通讯技术比较 5

2.1.2 基于WiFi网络系统概述 6

2.2 PDCA循环 7

2.2.1 PDCA介绍 7

2.2.2 PDCA实施步骤 8

2.3 本章小结 8

第3章 系统架构布局的设计分析与安装 9

3.1 安装状况 9

3.1.1三色灯的选型 9

3.1.2三色灯的安装 10

3.2 STC8单片机控制模块 10

3.2.1单片机的选型 10

3.2.2单片机的控制原理 11

3.3 系统的模块设计和功能实现 12

3.3.1 硬件系统的模块设计 12

3.3.2 系统的功能实现 14

3.4 本章小结 15

第4章 智能监控系统的测试与运行 16

4.1 系统环境介绍 16

4.2 系统的实施运行效果 17

4.2.1 设备叫修效率改善 17

4.2.2 设备人员效益改善 18

4.3 本章小结 19

第5章 全文总结与展望 20

5.1全文总结 20

5.2论文的展望 20

参考文献 21

致谢 23

绪论

1.1论文的研究背景

物联网，英文名是The Internet of Things，缩写即IOT，该名词在1999年被提出，它的另一个名称叫做传感网，有着简单的解释：智能化管控和认识相关的信息化设备，并与互联网相连接。我们在生活和工业上常见的有红外、气体等感应器，以及一些其他的扫描设备，再通过既定的通信协议，将物品去和互联网完成连接，可以达成这样一种管 图1.1物联网技术框架

控、监测等的功能。其显著的三大特点：整体感应、稳定传输和信息化处理，被工业制造领域深深吸引，近十来年的发展，物联网已经深入各个产业。物联网有其独特而广泛的产品线，适用于各个不同的领域。无论是传统的汽车行业、食品安全、环境建设，还是类似于智能设计的高科技互联网产业，物联网都能占据一席之地。在未来的几十年里，全世界范围内都在全面推广物联网技术的应用与发展，传统的制造业转型已经迫在眉睫，响应时代的发展需要，将工业化时代改革至信息化时代已是当今的发展主题之一^[1]。

随着信息技术的产生和发展，越来越多的物品相互关联，形成了一个互通的网络。传统意义上的物联网定义比较“粗糙”，即只要是一个局部范围内不同的物品即能组成一定意义上的物联网，但是随着现代技术的不断扩大，逐渐增多的各个物联网部分存在一定的屏障，不同的领域有着技术、背景、定义和标准等等的差异，让大规模性的网络应用成为一定的阻碍。因此，在今后慢慢应用物联网技术的同时，也需要加大不同行业、不同领域的融合，突破行业壁垒，制定统一的行业标准，让泛泛而谈的概念变成定性的准则，让物联网技术更好地为我们的现代化生活服务^[2]。

物联网技术应用到传统工业上，可以大大改观现代工业环境，让传统工业更加智能化、高效率化。传统的机台报警是在产线上的机台各个站点设立一个三色报警灯，如果某个站点的设备发生故障，三色报警灯发出间歇性的鸣叫声音，同时改变成相应颜色起到提示作用。然而这种模式实际应用中，常常达不到一个很好的警报作用。车间里机器运转的声音嘈杂，设备操机人员忙于各种不同的修机工作，有时如果没有站在正在发生故障的当机设备之前，往往很难及时知晓该设备正出现了什么故障，以致不能及时报修，产生废片，造成机台和产品的损失。现在希望通过三色灯智能监控系统的改良设计，能够有效及时监控机台发生故障，让设备人员及时处理机台异常，保证生产线按时正常运转，按照预期完成产量需求，提高工厂的效率。此外，实行智能监控后，每次机台发生故障报警，都能将数据上传至中央系统，通过大数据分析，得出常见的故障种类，将解决问题的方法标准化和程序化，得出每个人员修理不同故障所耗费的时间，从而知道不同人员的修机水平，待后期统一安排跟踪培训，提高技能不足工作人员的能力和综合水平。

1.2论文主要工作的国内外研究现状

1.2.1国际现状

目前，关于物联网的国际发展和研究大部分集中在较为发达的欧美、日韩等为数不多的国家，他们掌握了大量先进的集成技术，同时也推动了物联网传感技术、智能化、通信技术的进步与发展，从最初的物流、交通等行业逐步进入到智能工厂、生物能源、国民民生等多个领域。

由物联网技术引申的智能控制手段一直是各国科学发展的研究重点，工业制造领域智能化也一直是世界上主要工业强国的高新兴战略，德国早已提出“工业4.0”这一战略，英国的《英国发展先进制造业的主要战略和计划》，还有美国的《美国制造业创新网络》、《美国制造业复兴计划》和《先进制造伙伴计划》，中国的《中国制造2025》同样紧跟时代的潮流。这些先进的思想战略，引领者世界智能制造领域向智能化、高科技化的方向发展，对传统制造业有着巨大的改革作用。在国内外已经有很多机构、企业在研究智能化车间的运作，包括智能化生产、智能化监控、智能化运输物流、智能化控制等等^[3]。

早在上世纪40-50年代，智能控制就已经处在萌芽阶段，以英国数学家图灵为代表的领军人物提出了一系列理论研究和概念，为现代智能控制的发展做出了重大贡献。在上世纪80年代中期，智能控制已经进入了成熟的快速发展阶段，美国的电气和电子工程师协会在美国纽约进行了第一届关于智能控制的学术会议，成功确立了智能控制这一学术学科的重要性，将它定义为研究现代智能化的一门新学科。进入二十世纪90年代后，智能控制发展变得更加成熟，在国际上不断出现相关著作和理论文献，同时越来越多各种成熟的技术被应用到实际生产和工业制造当中。例如，在美国，有一家机构已经提出了3D面部识别的高新科技技术，也就是通过使用一种面部识别的工具，其名称是Forensica GPS。这一技术的优点在于减轻工作人员的负担，可以更加高效处理低分辨率的图片和影像。日本将智能控制技术应用到智能交通系统之中，在1996年制定了一系列的构想，推动安全行驶、车辆监控、道路管理、智能交通运营等等的快速发展和建设。国际上许多优秀的制造工业陆陆续续开展了智能工厂的布局。比如，三菱电机引入机器人构成人机结合的方式配置生产线，让生产制造更加高效化、智能化。日本发那科公司将伺服电机与机器人融合在一起，实现加工生产的智能化，并且利用自动化立体仓传递不同车间的物料，达到了最高720小时无人化的记录 ^[4]。 图1.2智能工厂

1.2.2国内现状

我国在比较早的时期就开始了关于物联网的研究和相关理论技术的开发，处在国际水平的前列之中，不仅制定了一系列的技术原则和准则，而且推动了国际互联网与物联网技术的发展和壮大。未来的十年目标是把我国初步建成物联网技术创新国家。总的来说，优劣势都有。相关的课程培训和高水平的师资力量略显不足，需要进一步加强。未来的发展目标主要集中在创新和应用的部分，国家对大力发展物联网技术的创新投入很大，攻克国际核心技术，加强自主研发，广泛应用于互联网技术、通信产业、集成芯片业务等，实现网络技术的超融合和全产业链的空间布局。同时，构建一套与国际化接轨的标准体系，推动各个产业协调发展，也是未来的发展任务。

图1.3美的智能工厂

国内智能工厂建设随着工业4.0战略的展开也在快速兴起，虽然相比较于国际工业强国来说，无论是理论研究还是实践经验都要落后一些，但是国家一直紧紧抓住在这个发展机遇，对工业智能制造、航空航天、交通材料等等各个行业进行生产线的改造和升级，出现了一批智能工厂为代表的智能化制造企业，实行弯道超车，这几十年已经取得了瞩目的成就。例如武汉的美的智能工厂就是一智造云为核心系统，全流程智能化、大数据化，改变传统制造劣势，充分利用大数据时代的智能化优势，完成产线升级，提升企业的核心竞争力。美的主要在生产排程、质量监控、工艺管理、人员优化、机器升级、物料管理等工艺流程上实现智能化，不仅节约了人力物力成本，而且缩短了产品的研发周期，改善产品生产良率，提高生产线工作效率，采用六西格玛理论研究方法更加高效智能管理产品质量，工人数量从2011年峰值50万产能/11000人提升至到2015年峰值63万产能/4300人，实现产能提升26%，人数减少39%^[5]。

我国现在是工业大国，随着智能制造战略的推进，国内工厂正在积极对车间设备进行系统性的升级，满足不断发展的工业需求。三色灯，也叫多层警示灯，通过发出警示声响和不同颜色的灯光信号，给设备操作人员提供警示作用的工具，常用于工业制造领域中，在我国现代化工厂中非常常见。传统的三色灯警示作用是声光结合报警，存在人员不在现场时没有看见信号灯的颜色变化和声音提醒，导致不能及时解决机台设备故障。根据智能化监控的思路，通过编写程序，将现场终端设备的状况以信号传播的方式发送到相关操作人员的携带设备上，可以及时监控每台机台的状况，同时中央系统还能通过处理数据得出一段时间每台设备的现状，进行针对性处理，提高操作效率。 图1.4三色灯

1.3论文的主要研究内容及意义

智能监控的主要目的是为了提高企业竞争力及应变力，具体包括：①点对点到位报警；②快速及时、高效率报警；③监控机台设备参数数据；④查询终端设备；⑤减少操机人员反应时间；⑥获取良好的产品品质；⑦更大的生产弹性；⑧减少产品报废率；⑨减少管理负荷。

实施智能监控的意义有：①指定机台设备与指定人员相关联实现点对点报警；②机台出故障后能够快速及时地通知相关设备人员到位，避免当机时间过长，提高机台工作产量。③相关人员及时到位调修机台，减少产品不良率。④查询终端各个机台设备的出故障种类和概率，针对性采取措施解决和预防。

以下是本论文各章结构和主要内容。

第一章：绪论。这一章首先介绍了三色灯智能监控系统设计的课题背景和综合情况，综述了国内外物联网智能制造监控系统的发展现状以及趋势，阐述了本论文主题智能监控的主要目的和意义，并对论文研究内容的结构层次做出了详尽的安排。

第二章：相关技术原理分析。该章主要介绍了三色灯智能系统所用到的各种技术原理选型和分析，以及介绍了工厂常用的分析手法和解决问题的处理原则。

第三章：系统架构布局的设计分析与安装。首先对整个4A车间产线布局和机台架构进行了简单的分析，其中介绍了使用的三色灯介绍和选型，以及整体与局部的协调工作。并阐述了如何安装三色灯硬件系统。此外还介绍了系统的模块设计和功能实现部分。

第四章：系统的测试与运行。该章介绍了整个智能监控系统的测试环境，阐述了该系统如何改善机台利用效率和提升设备人员工作能力，并试运行一段时间后进行水平展开。

第五章：全文总结与展望。全面总结论文的行文思路与设计理念，为后续其他车间、线别提供实践依据，并反思所做不足之处。

无线传输技术原理分析

2.1 WIFI网络

2.1.1 无线通讯技术比较

图2.1 各种无线通信技术对比

通过对比各种常用的应用技术^[6]，如RFID、NFC、蓝牙、ZigBee、WiFi和UWB技术的综合性能，主要有ZigBee和WiFi两种通信技术常用于工业制造领域。它们各有优劣势，ZigBee适用于小数据、低功耗的传输，其稳定性较强^[7]，但是传输距离较短、易受环境影响的不足使得在很多工业化领域很难施展它的优势。而WiFi技术对于在工厂车间使用具有极大的优越性和实用性。其无线电波覆盖范围广、传输速度快、可靠性高的优点，并且已经应用成熟，对于各条产线上的机台与中央智能看板的连接有极强的适用性。虽然功耗略高，但是工厂需要传输很大的数据量，且需要及时更新解决相应的问题，权衡之下，最终选取WiFi技术作为三色灯机台上抛数据的载体。

2.1.2 基于WiFi网络系统概述

WiFi网络应用相当广泛，我们人人都接触过它。WiFi是一种互联网技术，通过连接服务器、终端等设备，将用户与用户互联，实现传送信息、邮件等功能。热点这项功能我们在熟悉不过了，通过短途传输将无线信号发送到另一方，实现无线通信^[8]。IEEE 802.11是业界设定的一个标准。该协议从第一代 802.11（速度 2mbps 2.4Ghz）已经逐步发展到了第四代 802.11ac（频率 5Ghz 速度 1300mbps 频率 2.4Ghz 速度 450 mbps），802.11 的频道主要定义在2.4GHZ、5.8GHZ。无论是居家办公，还是工业用途上，WiFi技术已经应用非常成熟^[9]。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：