关键词:
设备管理系统
OPC UA技术
随机森林
设备运行监测
摘要:
伴随着工业发展进入智能化时代,企业为提高其自动化、智能化水平不断进行升级改造,而设备管理正是企业升级的核心所在,它直接影响到企业的生产与经营状况,因此设备管理信息化也成为了现代企业发展的必然需要。
本文针对目前企业设备管理的现状和需求,以MES系统为研究平台,通过数据采集与算法模型的构建,在设备静态信息统计的基础上进一步完善了设备动态信息,重点研究了设备故障诊断和故障预警,并以某灌装产线为例,利用Python语言与Mysql数据库开发了设备管理系统。该系统具有信息管理、设备监控与预测、计划协调、维修与维护等功能,通过对设备的动态化管理,不仅优化了设备管理方法,提高了设备管理能力,更为企业提供了一种设备管理的信息化解决方案。
主要研究内容包括:
1)在分析设备管理与MES系统相互关系的基础上,通过对设备管理的需求分析,从而得到了相应的系统功能。并在此基础上对设备管理系统的整体架构与运行逻辑进行了设计,并对实现此系统所需要的关键技术进行了介绍。
2)数据采集与数据传输。通过分析比较选用OPC UA技术采集车间数据,并对其概念、采集架构和传输方式进行分析,最后以灌装产线为研究实例,通过建立信息模型、配置OPC UA Server环境、搭建数据库从而实现对产线数据的采集、传输与存储。
3)基于随机森林方法的设备故障诊断模型研究。首先将采集的设备运行数据进行预处理,采用训练集构建决策树,再通过决策树的集成构建随机森林,从而构建出整个故障诊断模型,最后以灌装设备为例构建故障诊断模型,并使用测试集对模型效果进行检验。
4)基于LightGBM算法的设备故障预警模型研究。对Light GBM算法的组成和理论进行研究,利用GOSS算法、互斥特征捆绑算法、直方图算法以及Leaf-wise生长策略对设备运行数据进行简化处理。再以灌装设备为例构建故障预测模型,并对模型预测效果进行检验与评价。
5)设备管理系统的开发与实现。首先根据数据分类及数据间的相互关系绘制E-R图、设计数据表结构,接着将不同类别的信息分别存储于My SQL数据库中,再利用Python编程环境中Django框架搭建了设备管理系统可视化界面,最终完成了对设备管理系统的构建,实现了对设备的动态化管理。