1、流程行業戶外工作管理手段的現狀與不足

　　1)移動監控和報警能力不足

　　流程行業傳統的監控系統必須要在集控室電腦上進行操作和查看，便攜性差，對于戶外監控的需求，則沒有很好的支持方式。另外，對于集控室的監控人員來說，很多時候需要現場去處置問題，而為保證安全運行，集控室又必須保證一定數量的監控人員，這就造成了一定程度上的人員浪費，提升了運營成本。移動報警能力的不足，雖然有些短信報警系統可以通過短信提示戶外工作人員，但是受技術本身的限制，及時性和穩定性差。

　　2)巡檢到位確認方式不科學，易被修改，戶外工作結果無法監督和保障

　　由于目前的現場巡檢過程，空間跨度大，檢查點多，巡檢人員的巡檢過程和結果都依賴于巡檢人員的職業道德和績效考核制約，而沒有有效的（電子化）技術監督和保障措施，所以，在某些特殊情況下，巡檢的結果的真實性和準確性有待商榷；

　　3)戶外工作現場管理能力欠缺，工作匯報不及時不精確

　　戶外作業很多時候靠紙質的作業規程，攜帶不便且靈活性和功能性差；另外，車間班組成員在業務能力上可能存在一定的差距，希望通過電子化作業程序，提高班組成員的業務能力，提高戶外工作中的問題/故障處理能力，從而促進戶外工作質量的改善。

　　4)戶外作業不同部門的交互性差

　　工作人員在戶外作業時，往往要涉及多個部門和人員，之間需要進行信息交互和流程確認，目前這些都只能依靠紙質信息的傳遞，及時性和準確性差，影響工作效率。

　　5)移動檢測儀器的獨立，不能將現場的精確數據實時的傳送回分析診斷系統

　　由于在線檢測儀表的費用及安裝條件限制，大量戶外的設備無法全部實現在線監控，但是這些設備的運行情況又直接關系到整個工廠的安全穩定運行，例如大量的現場電機軸承，如果沒有很好的現場檢驗方式，將造成大量軸承未到最長使用壽命便被更換，提高了工廠的運營成本。
 

　　2、移動應用的技術實現方式

　　1)系統實現構架

• 概要來說，移動終端在工業上的應用基本如上圖所示，Web服務器通過各種無線網絡方式，如無線局域網，移動運營商網絡，甚至衛星網絡等同移動終端連接，進行數據交互。
• Web服務器和生產管理系統之間的連接方式，因為交互數據量大，大部分情況下使用有線連接方式，當然在特殊環境下，也可考慮使用無線方式，但是系統的穩定性和速度將受到一定的影響。

　　2)移動終端的工作方式

　　無線終端始終連接在網絡上，這樣可以保證數據的實時性，如移動監控就要求實時更新監控數據和畫面，工作流的審批交互也需要實時在線，提高工作流的執行效率。離線使用工作方式

　　在一些對實時性要求不太嚴格的場合，如某些移動巡檢，主要目的是獲得操作指導和工作記錄，數據在每次外出工作前下載一次即可；而且在一些特殊場合，車間內部不允許有無線信號的存在，這時候適合采用離線的方式，在每次外出前和返回后進行數據同步。

　　3)網絡安全設計

　　在Web服務器與移動終端設備之間，為提高安全程度，需要按照企業安全要求的不同進行安全防護的網絡設計；

　　注：Web服務器與各生產系統之間的安全設計本文不做討論；如果使用企業內部網，因為內部網一般都有完整的網絡安全管理，且數據訪問大都在內部系統，所以統一使用已有的安全系統即可。如企業開放性較強，對安全要求較高，例如使用互聯網通訊，則需要在Web服務器接入互聯網或對外公開之前，再添加一級硬件和軟件隔離。

　　軟件隔離通常使用代理服務器：代理服務器工作在應用層，大多采用例如SSL、PPTP、L2TP等安全網絡協議，內部網絡和互聯網之間的數據傳輸全部由代理服務器轉發和控制；只開放特定的端口和應用程序；移動客戶端通過訪問代理服務器進行和主系統的數據交互。

　　硬件隔離一般使用NAT/NAPT(網絡地址轉換，網絡地址端口轉換)協議：由路由器，防火墻，核心交換機實現；NAT工作在網絡層和傳輸層，對內部網絡的數據包進行地址轉換后再轉發，且地址轉換時雙向的；NAT技術將內部網虛擬為一個網址，因此外部攻擊無法找到真正的內部網絡IP，從而無法進行網絡攻擊。

　　3、移動終端在流程工業中可以實現的主要功能

　　1)移動監控

　　受過去技術的限制，幾十年來，企業一直采用集控中心作為標準自動化模型的組成部分，大量的現場作業和管理人員需要能夠隨時隨地控制和了解信息的需求不能得到滿足。

　　基于移動終端的移動監控系統，例如在平板電腦上運行一個監控軟件APP，這些軟件幾乎同自動化系統的上位機軟件有同樣的功能，因為其具有較強的便攜性，極大的提高了工廠的移動監控能力；

　　利用安裝在智能手機的監控客戶端程序，可實現實時的數據監控分析和報警，數據查看和趨勢分析等功能，攜帶更為方便；但智能手機相對屏幕較小，性能相對較低，因此無法運行傳統組態軟件上使用的動畫，腳本運行等復雜功能。

　　2)移動巡檢

　　通過使用移動終端設備，將巡檢過程電子化，什么人在什么時候，什么地點做了什么工作都完整的記錄到系統中，提高現場作業管理的透明度（杜絕日常設備巡檢、點檢等現場作業中存在的錯檢、漏檢現象），同時現場的問題，可以在系統中進行記錄，例如對現場進行拍照，從而使相關部門可以及時跟蹤、追溯、解決這些問題，符合相關審核的要求。

　　3)移動檢測

　　在設備檢查等日常作業過程中，通過移動終端設備,采集自動化數據采集系統沒有在線監控的設備狀態數據，例如移動終端連接各類專業檢測設備，可對震動、溫度、轉速、氣蝕等進行測量，測量的數據，通過藍牙或有線接口，自動傳輸到移動終端設備中，然后傳送至中心服務器。

　　4)戶外工作管理

• 報警及現場緊急情況處理

　　使用運行在移動終端上的應用程序，例如利用監控軟件和工作流軟件的結合，可以將現場監控報警和操作指導有機的結合起來，按照指定的工作步驟及時處理現場報警和異常情況。

• 建立企業員工技能知識庫

　　系統還可將應急程序、常用文檔、說明書、圖紙、危險品處理方法等下載到移動終端設備上，隨身攜帶并對員工提供指導，提供一個科學管理的信息化支撐平臺；實現工作經驗知識庫在企業內的共享；針對企業有經驗的老員工正在逐漸退休或走上管理崗位，新員工培訓不足，經驗欠缺的情況，通過建立技能知識庫還可以完成老員工寶貴經驗的傳承，快速提高新員工的工作技能。

• 靈活構建電子化的標準作業程序

　　工廠可以將全廠的工作規程電子化并存儲到中心服務器中，現場作業人員可以通過移動終端設備訪問標準的操作規程，實時的獲取任務指令，按照作業程序約定的步驟逐項進行作業。

• 結合電子標簽（RFID）以及條碼技術

　　對于PDA類型的移動終端可以與電子標簽RFID以及條碼技術結合，從而確保操作，使用人員只有在讀到條碼或者電子標簽的時候，也就是在合適的地點對特定的設備才能進行對應的操作，減少了錯誤操作發生的可能性。

　　5)地理信息定位

　　移動終端可以使用全球定位系統（GPS）、無線網絡（Wi-Fi）或者手機網絡三角定位技術定位員工所在位置并自動提供周圍資產和各類地理信息。

　　移動終端同地理信息技術的結合可以提高現場工作的準確性，例如一個油罐基地可能有N多個閥門，以數字編號，現場操作人員如果可以根據手持終端上的地理信息技術的導航，找到相應的閥門，確認編號后再按移動終端的操作指示進行戶外工作，將大大提高現場工作效率和安全性。

　　為提高戶外工作效率，在對某個設備進行操作前，系統可以根據移動終端反饋的地理信息，根據員工的工作技能和物理距離，自動判斷哪些戶外工作分配給哪些人員去實施。

　　對于危險系數比較高的野外工作，通過移動終端的定位功能，系統可以實時的查看野外工作人員的位置，檢測工作狀況，保證工作人員的安全。

　　6)移動審批、工作流管理

　　執行某些工作任務時，往往要涉及很多部門和不同的人員，部門、人員之間有很多的信息交互和流程確認，或者稱之為工作流管理；使用移動終端設備（例如智能手機），屬于每個部門和特定人員的審批流程可以實時的下發到任務人所持有的終端設備上，按照系統已經定義好的工作流管理規則，自動實現工作流的控制和管理，極大的提高了審批流程的審批速度，提升生產管理的工作效率。

　　4、流程工業無線網絡使用硬件

　　1)網絡硬件

　　基本使用已有有線網絡，在戶外需要無線信號的區域，只需在有線網絡終端需要無線信號的地區添加無線AP即可；根據現場工況和防護等級的要求，可選擇民用級和不同工業防護等級的AP。另如電網，油氣管道等行業，自主構建無線網絡比較困難，因為覆蓋面積太大，這種情況下可以使用移動運營商的3G網絡，使用方便且投資非常小。還有一些微波通訊，衛星通訊方式等，但是因為應用范圍比較小，此文不做討論。

　　2)移動終端：

　　民用平板電腦: 例如IPAD等，特點是使用范圍廣，維護簡單方便，操作系統成熟，實現功能比較強大；顯示屏幕較大，可以完成實時監控等功能；缺點是有些大，某些情況下攜帶不是非常方便，且在惡劣工況環境下，工作能力較差。

　　工業平板電腦：對比民用平板電腦，區別在于內部的硬件，多數針對工業方面的產品選擇都是工業主板，它與商用主板的區別在于非量產，產品型號比較穩定。其次，工業主板的價格高于商用主板。此外，在價格上，工業用平板電腦較為昂貴，而且防水、防塵等防護等級要求非常高，對苛刻的環境更適應，穩定性更好，更加的堅固耐用；

　　智能手機：特點是屏幕較小，有非常好的普及型；智能手機實現的功能相對于平板電腦稍弱，如高級計算功能，流程圖監控功能都不太容易在智能手機上實現，但是攜帶方便靈活，基本上每個員工都可配備，可以實時的查看分析數據，獲取報警，進行簡單的趨勢分析，添加現場注釋，拍照，顯示工作步驟指導等，對提高現場工作指導能力和效率有巨大作用。

　　PDA:堅固耐用的防水防塵高工業等級設計，耐用性高，可承受各種環境下的日常使用；支持超電子標簽（條形碼、RFID等）的讀寫；穩定性相對于民用等級產品要高很多，比較適合在惡劣環境下工作；甚至可以在對環境要求異常嚴苛的環境中使用，如化工的防爆環境、礦山的地下環境等，缺點是屏幕較小，價格較高。

　　3)移動檢測設備

　　移動檢測設備多種多樣，此文涉及的多數是便攜性比較好，一兩個人就可以完成操作且終端設備本身沒有安裝專業的控制軟件，使用藍牙等技術將數據傳輸給智能手機及平板電腦等智能設備；例如掃描槍，測溫儀測震儀，紅外探測儀等，通過這些設備的使用，大大提高了戶外移動技術的實現功能，專業性和準確性；豐富了管理系統診斷和分析數據的能力；

　　5、移動終端工業應用的總結及未來展望

　　根據工業互聯網技術的發展趨勢，移動互聯已經成為工業現場管理發展的方向，越來越多的自動化企業和第三方移動解決方案公司開始在工業領域內創建移動信息管理系統，移動終端在工業領域的應用已經從概念階段發展到推廣階段。

　　在最初的相對獨立的企業應用，如流程行業的移動巡檢系統、離散行業的條碼識別系統、煙草行業的立體庫存管理系統等，在特定的系統內為特定的目的使用，而普及到使用最常用的智能手機平板電腦來幫助整個工廠的生產管理。

　　現有的移動解決方案大都使用自有的通訊協議，未來應逐漸發展到產生類似于自動化OPC協議的，但是更精簡，更適用于移動數據傳輸的通用移動通訊協議，各類系統都可以在標準的通訊平臺上傳輸數據。隨著4G技術的推廣，數據通訊速度的提高，目前使用的現場圖片上傳方式也將發展為視頻遠程診斷。

　　未來的生產管理系統將集成不止是自動化系統的數據，更多的系統將會使用移動終端接入到生產管理系統中來，成為整個生產管理的重要組成部分；

　　衛星移動終端設備的出現，特別隨著我國自主研發的北斗定位系統的推廣，對于野外工作，移動通訊網絡比較差的地方，可以使用衛星移動終端設備，將大大提高艱苦的野外工作者的工作效率和管理能力。 

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本文標題：移動技術在流程工業生產中的應用

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