本實(shí)用新型涉及一種設(shè)備故障診斷領(lǐng)域的設(shè)備，具體涉及一種用于計(jì)算設(shè)備開動(dòng)率的監(jiān)測(cè)裝備。

背景技術(shù)：

越來(lái)越多的制造企業(yè)選用組合加工中心流水線來(lái)實(shí)現(xiàn)大批量、柔性化生產(chǎn)，但由于缺乏有效的設(shè)備開動(dòng)率監(jiān)測(cè)方法，相當(dāng)多的制造企業(yè)設(shè)備應(yīng)用水平不高，機(jī)床開動(dòng)率和利用率低，直接影響了加工中心流水線用戶經(jīng)濟(jì)效益的提高。所謂開動(dòng)率，是一個(gè)制造業(yè)常用指標(biāo)，是制造企業(yè)普遍都很關(guān)注的問(wèn)題，其反映的是設(shè)備利用效率的問(wèn)題。具體指機(jī)器在生產(chǎn)線工作的時(shí)間為準(zhǔn)的生產(chǎn)線效率。開動(dòng)率高即意味著產(chǎn)能高，相反，開動(dòng)率低則產(chǎn)能低。

為解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種計(jì)算設(shè)備開動(dòng)率的監(jiān)測(cè)裝備。通過(guò)信號(hào)采集單元對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，收集各項(xiàng)數(shù)據(jù)，在客戶端上計(jì)算出開動(dòng)率。進(jìn)一步的，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)裝備計(jì)算出的開動(dòng)率，來(lái)計(jì)算全局設(shè)備效率（OEE）指數(shù)。OEE指數(shù)是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的生產(chǎn)管理工具，是衡量企業(yè)生產(chǎn)效率的重要標(biāo)準(zhǔn)，并已經(jīng)在歐美的制造業(yè)和中國(guó)的跨國(guó)企業(yè)中已得到廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了解決上述問(wèn)題，提供一種用于計(jì)算設(shè)備開動(dòng)率的監(jiān)測(cè)裝備。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，提供一種用于計(jì)算設(shè)備開動(dòng)率的監(jiān)測(cè)裝備，包括信號(hào)采集單元和客戶端，所述信號(hào)采集單元包括機(jī)殼和機(jī)芯電路，機(jī)芯電路位于機(jī)殼內(nèi)部，機(jī)殼上設(shè)置有電源接口、輸入接口，所述機(jī)芯電路包括無(wú)線傳輸模塊、AD轉(zhuǎn)換器、DDR2、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）和MCU，所述AD轉(zhuǎn)換器連接至輸入接口，AD轉(zhuǎn)換器、FPGA和DDR2依次連接，且FPGA、MCU和無(wú)線傳輸模塊依次連接，所述無(wú)線傳輸模塊與所述客戶端連接，且所述無(wú)線傳輸模塊將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到所述客戶端進(jìn)行開動(dòng)率和OEE指數(shù)計(jì)算。

優(yōu)選地，所述輸入接口支持單通道、雙通道以及四通道的數(shù)據(jù)采集。

優(yōu)選地，在所述機(jī)殼頂部設(shè)置有LED指示燈，具有on和off兩種指示狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述電源接口設(shè)置在機(jī)殼的側(cè)面，為四芯單排的CH10-5.08-4接口。

進(jìn)一步地，所述輸入接口設(shè)置在機(jī)殼的側(cè)面，采用SMA接口，用于收集設(shè)備傳來(lái)的信號(hào)或數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述無(wú)線傳輸模塊采用100 Base-T標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)一步地，所述AD轉(zhuǎn)換器采用AD9650-105M，由64引腳LFCSP封裝，額定溫度范圍為?40°C至+85°C工業(yè)溫度范圍。

優(yōu)選地，所述DDR2有四片，每片容量為1G，總量為4G，每片DDR2儲(chǔ)存一路信號(hào)采集的數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述FPGA采用XC5VLX155T，內(nèi)部具有多個(gè)觸發(fā)器和I/O引腳。所述FPGA采用高速CMOS工藝，功耗低。

優(yōu)選地，所述MCU采用MM32F031，最高工作頻率為48MHz，內(nèi)置存儲(chǔ)器和增強(qiáng)型IO端口。

更為優(yōu)選地，所述MCU滿足-40°C至+85°C溫度范圍和一系列的省電模式保證低功耗應(yīng)用的要求。

所述客戶端提供計(jì)算開動(dòng)率功能，所述客戶端可以是安裝至電腦、移動(dòng)設(shè)備上的app客戶端。其中，時(shí)間開動(dòng)率=開動(dòng)時(shí)間/負(fù)荷時(shí)間。而負(fù)荷時(shí)間=日歷工作時(shí)間-計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，開動(dòng)時(shí)間=負(fù)荷時(shí)間–故障停機(jī)時(shí)間–設(shè)備調(diào)整初始化時(shí)間，性能開動(dòng)率=凈開動(dòng)率×速度開動(dòng)率。而凈開動(dòng)率=加工數(shù)量×實(shí)際加工周期/開動(dòng)時(shí)間，速度開動(dòng)率=理論加工周期/實(shí)際加工周期。

開動(dòng)率是OEE指數(shù)計(jì)算的關(guān)鍵部分。OEE等于時(shí)間開動(dòng)率、性能開動(dòng)率與合格品率的乘積。但是，傳統(tǒng)OEE算法時(shí)常常遇到很多迷惑的問(wèn)題，如工廠停水、停電使設(shè)備不能工作，等待定單、等待檢查、等待上一道工序造成的停機(jī)，使企業(yè)不知如何計(jì)算。因此，本實(shí)用新型把非設(shè)備因素（即設(shè)備外部因素）引起的停機(jī)損失通過(guò)硬件設(shè)備直觀的表達(dá)出來(lái)。設(shè)備時(shí)間開動(dòng)率=開動(dòng)時(shí)間/負(fù)荷時(shí)間。其中，負(fù)荷時(shí)間=日歷工作時(shí)間-計(jì)劃停機(jī)時(shí)間-設(shè)備外部因素停機(jī)時(shí)間，開動(dòng)時(shí)間=負(fù)荷時(shí)間-設(shè)備調(diào)整初始化時(shí)間。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了快速而便捷的數(shù)據(jù)采集方法，通過(guò)信號(hào)采集單元對(duì)模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集，能夠支持單通道、雙通道以及四通道的數(shù)據(jù)采集，同時(shí)信號(hào)采集單元包含4片DDR2，每片容量為1G，總量為4G，采集的數(shù)據(jù)在信號(hào)采集單元實(shí)時(shí)緩存后，可以通過(guò)無(wú)線傳輸模塊或數(shù)據(jù)線傳輸?shù)娇蛻舳?，使得操作員可以隨時(shí)查看監(jiān)測(cè)情況。

2、本實(shí)用新型提供了一種計(jì)算開動(dòng)率的方法，并實(shí)現(xiàn)了OEE指數(shù)的輸出。通過(guò)信號(hào)采集單元對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集，計(jì)算出開動(dòng)率，進(jìn)而通過(guò)改進(jìn)的OEE算法計(jì)算出了OEE指數(shù)，利用OEE企業(yè)可以輕松的找到影響生產(chǎn)效率的瓶頸，并進(jìn)行改進(jìn)和跟蹤，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型信號(hào)采集單元機(jī)芯電路布局圖。

圖中所示數(shù)字標(biāo)注為：1、信號(hào)采集單元，2、客戶端，11、機(jī)殼，12、機(jī)芯電路，111、電源接口，112、輸入接口，113、LED指示燈，121、無(wú)線傳輸模塊，122、AD轉(zhuǎn)換器，123、DDR2，124、FPGA，125、MCU。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖所示，通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1所示，本實(shí)用新型公開一種計(jì)算設(shè)備開動(dòng)率的監(jiān)測(cè)裝備。本實(shí)用新型包括信號(hào)采集單元1、客戶端2、機(jī)殼11、機(jī)芯電路12、電源接口111、輸入接口112、LED指示燈113、無(wú)線傳輸模塊121、AD轉(zhuǎn)換器122、DDR2 123、FPGA 124、MCU 125。所述信號(hào)采集單元1包括機(jī)殼11與機(jī)芯電路12。所述機(jī)殼11包括電源接口111、輸入接口112。

優(yōu)選地，在所述機(jī)殼頂部設(shè)置有LED指示燈113，具有on和off兩種指示狀態(tài)，用于指示所述信號(hào)采集單元是否在向外界傳輸數(shù)據(jù)。

如圖2所示，所述機(jī)芯電路12包括無(wú)線傳輸模塊121、AD轉(zhuǎn)換器122、DDR2 123、FPGA 124、MCU 125。

在使用本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)裝備時(shí)，首先將所述信號(hào)采集單元1的電源接口111與電源連接，所述信號(hào)采集單元1開始對(duì)設(shè)備信號(hào)進(jìn)行采樣；所述AD轉(zhuǎn)換器122將采集到的信號(hào)或數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鯢PGA，所述FPGA將數(shù)據(jù)緩存到所述DDR2中；然后，所述MCU發(fā)送開始傳輸指令給所述FPGA；接下來(lái)，所述FPGA接收傳輸指令，從所述DDR2中讀取數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳給所述MCU；最后，由所述MCU將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鰺o(wú)線傳輸模塊121，通過(guò)所述無(wú)線傳輸模塊121將數(shù)據(jù)無(wú)線地或有線地傳輸?shù)娇蛻舳?。

可選地，輸入接口112設(shè)置在機(jī)殼的側(cè)面，優(yōu)選地為四路輸入接口，采用SMA接口，用于收集設(shè)備傳來(lái)的信號(hào)或數(shù)據(jù)。

可選地，電源接口111設(shè)置在機(jī)殼的側(cè)面，可以為四芯單排的CH10-5.08-4接口。

可選地，無(wú)線傳輸模塊121采用100 Base-T標(biāo)準(zhǔn)。

可選地， AD轉(zhuǎn)換器122采用AD9650-105M，由64引腳LFCSP封裝，額定溫度范圍為?40°C至+85°C工業(yè)溫度范圍。

優(yōu)選地，所述DDR2有四片，每片容量為1G，總量為4G，每片DDR2儲(chǔ)存一路信號(hào)采集的數(shù)據(jù)。

可選地，所述FPGA采用XC5VLX155T，內(nèi)部具有多個(gè)觸發(fā)器和I/O引腳。所述FPGA采用高速CMOS工藝，功耗低。

可選地，所述MCU采用MM32F031，最高工作頻率為48MHz，內(nèi)置存儲(chǔ)器和增強(qiáng)型IO端口。

更為優(yōu)選地，所述MCU滿足-40°C至+85°C溫度范圍和一系列的省電模式保證低功耗應(yīng)用的要求。

在所述客戶端2收到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，操作員可以通過(guò)調(diào)用所述客戶端2內(nèi)部的開動(dòng)率計(jì)算方案對(duì)時(shí)間開動(dòng)率和性能開動(dòng)率進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而通過(guò)改進(jìn)的OEE算法計(jì)算OEE指數(shù)。下面以實(shí)例介紹計(jì)算開動(dòng)率以及OEE指數(shù)的過(guò)程：設(shè)某設(shè)備1天工作時(shí)間為8h，班前計(jì)劃停機(jī)20min，故障停機(jī)20min，因停電而使機(jī)器無(wú)法使用等待30min，更換產(chǎn)品型號(hào)設(shè)備調(diào)整40min，產(chǎn)品的理論加工周期為0.5min/件，實(shí)際加工周期為0.8min/件，一天共加工產(chǎn)品400件，有8件廢品，求這臺(tái)設(shè)備的OEE。計(jì)算：負(fù)荷時(shí)間 = 480-20-30 = 430 min，開動(dòng)時(shí)間=430–20–40=370min，時(shí)間開動(dòng)率=370/430=86%，速度開動(dòng)率=0.5/0.8=62.5%，凈開動(dòng)率=400×0.8/400=80%，性能開動(dòng)率=62.5%×80%=50%，合格品率= (400-8)/400=98%，于是得到OEE=86%×50%×98% =42.1%。最終企業(yè)可通過(guò)OEE指數(shù)了解生產(chǎn)效率的瓶頸，以及需要改善的環(huán)節(jié)。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。