本實用新型涉及一種設備故障診斷領域的設備，具體涉及一種用于計算設備開動率的監(jiān)測裝備。

背景技術：

越來越多的制造企業(yè)選用組合加工中心流水線來實現(xiàn)大批量、柔性化生產(chǎn)，但由于缺乏有效的設備開動率監(jiān)測方法，相當多的制造企業(yè)設備應用水平不高，機床開動率和利用率低，直接影響了加工中心流水線用戶經(jīng)濟效益的提高。所謂開動率，是一個制造業(yè)常用指標，是制造企業(yè)普遍都很關注的問題，其反映的是設備利用效率的問題。具體指機器在生產(chǎn)線工作的時間為準的生產(chǎn)線效率。開動率高即意味著產(chǎn)能高，相反，開動率低則產(chǎn)能低。

為解決上述問題，設計一種計算設備開動率的監(jiān)測裝備。通過信號采集單元對設備進行實時監(jiān)測，收集各項數(shù)據(jù)，在客戶端上計算出開動率。進一步的，可以通過監(jiān)測裝備計算出的開動率，來計算全局設備效率（OEE）指數(shù)。OEE指數(shù)是一種簡單實用的生產(chǎn)管理工具，是衡量企業(yè)生產(chǎn)效率的重要標準，并已經(jīng)在歐美的制造業(yè)和中國的跨國企業(yè)中已得到廣泛的應用。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題是：為了解決上述問題，提供一種用于計算設備開動率的監(jiān)測裝備。

本實用新型的技術方案是，提供一種用于計算設備開動率的監(jiān)測裝備，包括信號采集單元和客戶端，所述信號采集單元包括機殼和機芯電路，機芯電路位于機殼內(nèi)部，機殼上設置有電源接口、輸入接口，所述機芯電路包括無線傳輸模塊、AD轉換器、DDR2、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）和MCU，所述AD轉換器連接至輸入接口，AD轉換器、FPGA和DDR2依次連接，且FPGA、MCU和無線傳輸模塊依次連接，所述無線傳輸模塊與所述客戶端連接，且所述無線傳輸模塊將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到所述客戶端進行開動率和OEE指數(shù)計算。

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，在所述機殼頂部設置有LED指示燈，具有on和off兩種指示狀態(tài)。

進一步地，所述電源接口設置在機殼的側面，為四芯單排的CH10-5.08-4接口。

進一步地，所述輸入接口設置在機殼的側面，采用SMA接口，用于收集設備傳來的信號或數(shù)據(jù)。

進一步地，所述無線傳輸模塊采用100 Base-T標準。

進一步地，所述AD轉換器采用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儲存一路信號采集的數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述FPGA采用XC5VLX155T，內(nèi)部具有多個觸發(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)置存儲器和增強型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用的要求。

所述客戶端提供計算開動率功能，所述客戶端可以是安裝至電腦、移動設備上的app客戶端。其中，時間開動率=開動時間/負荷時間。而負荷時間=日歷工作時間-計劃停機時間，開動時間=負荷時間–故障停機時間–設備調(diào)整初始化時間，性能開動率=凈開動率×速度開動率。而凈開動率=加工數(shù)量×實際加工周期/開動時間，速度開動率=理論加工周期/實際加工周期。

開動率是OEE指數(shù)計算的關鍵部分。OEE等于時間開動率、性能開動率與合格品率的乘積。但是，傳統(tǒng)OEE算法時常常遇到很多迷惑的問題，如工廠停水、停電使設備不能工作，等待定單、等待檢查、等待上一道工序造成的停機，使企業(yè)不知如何計算。因此，本實用新型把非設備因素（即設備外部因素）引起的停機損失通過硬件設備直觀的表達出來。設備時間開動率=開動時間/負荷時間。其中，負荷時間=日歷工作時間-計劃停機時間-設備外部因素停機時間，開動時間=負荷時間-設備調(diào)整初始化時間。

采用上述結構后，本實用新型具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型實現(xiàn)了快速而便捷的數(shù)據(jù)采集方法，通過信號采集單元對模擬信號、數(shù)字信號進行采集，能夠支持單通道、雙通道以及四通道的數(shù)據(jù)采集，同時信號采集單元包含4片DDR2，每片容量為1G，總量為4G，采集的數(shù)據(jù)在信號采集單元實時緩存后，可以通過無線傳輸模塊或數(shù)據(jù)線傳輸?shù)娇蛻舳?，使得操作員可以隨時查看監(jiān)測情況。

2、本實用新型提供了一種計算開動率的方法，并實現(xiàn)了OEE指數(shù)的輸出。通過信號采集單元對設備數(shù)據(jù)的采集，計算出開動率，進而通過改進的OEE算法計算出了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，并進行改進和跟蹤，以達到提高生產(chǎn)效率的目的。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體結構示意圖。

圖2為本實用新型信號采集單元機芯電路布局圖。

圖中所示數(shù)字標注為：1、信號采集單元，2、客戶端，11、機殼，12、機芯電路，111、電源接口，112、輸入接口，113、LED指示燈，121、無線傳輸模塊，122、AD轉換器，123、DDR2，124、FPGA，125、MCU。

具體實施方式

下面參照附圖所示，通過具體實施方式對本實用新型進一步說明：

如圖1所示，本實用新型公開一種計算設備開動率的監(jiān)測裝備。本實用新型包括信號采集單元1、客戶端2、機殼11、機芯電路12、電源接口111、輸入接口112、LED指示燈113、無線傳輸模塊121、AD轉換器122、DDR2 123、FPGA 124、MCU 125。所述信號采集單元1包括機殼11與機芯電路12。所述機殼11包括電源接口111、輸入接口112。

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

如圖2所示，所述機芯電路12包括無線傳輸模塊121、AD轉換器122、DDR2 123、FPGA 124、MCU 125。

在使用本實用新型設計的監(jiān)測裝備時，首先將所述信號采集單元1的電源接口111與電源連接，所述信號采集單元1開始對設備信號進行采樣；所述AD轉換器122將采集到的信號或數(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，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線傳輸模塊121，通過所述無線傳輸模塊121將數(shù)據(jù)無線地或有線地傳輸?shù)娇蛻舳?。

可選地，輸入接口112設置在機殼的側面，優(yōu)選地為四路輸入接口，采用SMA接口，用于收集設備傳來的信號或數(shù)據(jù)。

可選地，電源接口111設置在機殼的側面，可以為四芯單排的CH10-5.08-4接口。

可選地，無線傳輸模塊121采用100 Base-T標準。

可選地， AD轉換器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儲存一路信號采集的數(shù)據(jù)。

可選地，所述FPGA采用XC5VLX155T，內(nèi)部具有多個觸發(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)置存儲器和增強型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用的要求。

在所述客戶端2收到實時數(shù)據(jù)后，操作員可以通過調(diào)用所述客戶端2內(nèi)部的開動率計算方案對時間開動率和性能開動率進行計算，進而通過改進的OEE算法計算OEE指數(shù)。下面以實例介紹計算開動率以及OEE指數(shù)的過程：設某設備1天工作時間為8h，班前計劃停機20min，故障停機20min，因停電而使機器無法使用等待30min，更換產(chǎn)品型號設備調(diào)整40min，產(chǎn)品的理論加工周期為0.5min/件，實際加工周期為0.8min/件，一天共加工產(chǎn)品400件，有8件廢品，求這臺設備的OEE。計算：負荷時間 = 480-20-30 = 430 min，開動時間=430–20–40=370min，時間開動率=370/430=86%，速度開動率=0.5/0.8=62.5%，凈開動率=400×0.8/400=80%，性能開動率=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)。

對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實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現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權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用新型內(nèi)。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。