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制造业远程服务系统的设计与实现

21世纪制造全球化、市场竞争激烈化成为制造业发展的趋势。制造全球化主要表现在企业制造的分散化以及客户和设备供应商的国际化。这就要求同一企业内部的不同工作组之间，企业与设备供应商之间，以及企业与客户之间协同工作、共享信息。市场竞争激烈化表现在制造业将从传统的单一工厂及个别设备为主的竞争转变为完全协约化分散工厂为主的相互合作生产体系。高质量的生产能力和产品以及良好的售后服务成为企业在市场竞争中获胜的关键。这就要求企业对生产设备及售出产品能够提供服务和技术支持，并能对产品的故障提供及时、灵活的在线维修。所有这些都对建立制造业远程服务系统提出了需求。

随着计算机技术和通信技术的普及，特别是Internet/Intranet技术的迅速发展，远程服务系统的研究方兴未艾，国内外出现了一些远程教学、远程医疗系统的成功范例。本文试图结合中德合作项目面向上海大众汽车有限公司的具体应用对远程服务系统在制造业中的应用作一探索性研究。

1 制造业远程服务系统结构

制造业远程服务系统依赖的基础是计算机技术和网络通信技术。典型的制造业远程服务系统是利用遍布全球的电信网和计算机网络连接分散在世界各地的产品供应商和客户，实现实时数据传真和交互式音频、视频会议系统功能，并实现远程技术支持、远程故障诊断和多媒体信息的传输、存储、查询和显示等。

传统意义上的远程服务系统是以视频会议系统为主的实时在线远程服务，它主要通过网络以音频和视频的方式将分布在异地的客户和服务方相连接。近几年流行起来的WWW(World Wide Web，简称Web)利用HTML(Hypertext Markup Language)以其优美的图形界面和丰富的超链接性，可获得直观的效果，很快就获得了广泛的认可。第二代Web将多媒体服务内容，如高清晰视频画面、复杂动画在Internet上传送，集成更新颖的应用系统。以WWW模式为主的自主式远程服务模式允许客户方和服务方将数据和服务内容以Web页面的方式存放在Web服务器上，供互相访问和选择调用。因此，更为现代意义上的远程服务系统是将以视频会议系统为主的实时在线方式和以WWW模式为主的自主式远程服务模式相结合。

图1 制造业远程服务系统结构图

一种制造业远程服务系统的结构如图1所示。客户方和服务方通过计算机网络连接起来。客户方既可以通过视频会议系统向服务方在线咨询，以获得相关知识和问题的解答。双方也可以通过Web方式交互，客户方出现设备故障可向服务方传送信号，服务方可直接远程监控客户方设备运行情况，并从客户方多媒体数据库中提取数据以获取相关故障信息，通过服务方的专家系统、数据库以及知识库对故障进行分析、诊断，向客户方发送解决方法或直接远程操作客户方的PLC、NC等设备以修复故障，使客户方设备能快速重启动运行。同时，通过Web方式，客户方和服务方可实现信息检索服务。客户方还可从服务方获得远程培训，实现远程学习功能，直接从服务方获取专业技术知识。

2 系统的设计与实现

设计与实施制造业远程服务系统需要考虑的关键问题有：远程服务系统用户界面的建立、现场设备信息采集、控制及故障诊断系统的建立、多媒体数据库的开发以及通信支持系统的选用等。

远程服务系统用户界面的建立
针对制造业远程服务系统的主要操作人员是工业现场工程师，在建立用户界面时应尽量做到面向用户、技术透明、易使用，并提供良好的GUI界面。用户界面可采用Web页面形式，客户方和服务方通过文字、声音、图象进行信息交换^［2］。目前制作Web页面的工具很多，可选用Frontpage，或者可采用微软集成开发环境Visual Internet Developer集页面和数据库系统为一体。远程服务系统可采用层次框架模型，具备方便亲切的人机交互界面，可集成视频会议系统模块、数据存储和调用模块以及故障诊断模块。
现场设备信息采集、控制及故障诊断系统的建立
在远程服务系统中，要实现工业设备的在线检查、在线调整，必须要有现场设备数据采集装置，由于多数工业现场设备上都有PLC，故可采用PLC编程器作为数据采集装置获取控制参数、传感器变量等。对现场设备的控制也可采用PLC编程器来调整现场参数，以控制设备运转。目前这方面成熟的产品较多，用户可根据实际需求进行选择。
远程故障诊断是制造业远程服务系统的一项主要任务。近些年，专家系统作为人工智能应用领域的一个重要分支发展很快，故障诊断可通过设计故障诊断专家系统来实现。
诊断型神经网络专家系统如图2所示。整个系统由知识获取系统、知识库系统、推理机制、用户界面四大部分组成。

图2 诊断型神经网络专家系统

图3 多媒体数据库系统及其与其它系统的关系
多媒体数据库的开发
在远程服务系统中，数据库处于一个基础的地位，它为故障诊断系统的建立提供数据和信息支持，服务方可根据数据库提供的信息进行分析、比较以得出故障产生原因并提供相应的解决方法；同时它也为远程服务系统中的信息检索服务和远程学习提供支持。
客户和设备供应商的国际化使得远程服务本身具有广泛的地域性，要实现广域的远程服务，必须提供分布式数据库服务。另外，远程服务中存在大量的多媒体数据(如音频、视频等)，也需要支持多媒体数据处理的数据服务。数据库可采用DB2、Informix、Sybase、Oracle或SQL Server。Oracle8i作为一个面向Web信息管理的数据库，用户可直接将电子表格、图象及其它传统文件存储在数据库，通过浏览器来查找和显示信息，故对于有大量多媒体数据的制造企业较为合适。企业可根据各数据库的性能价格比进行选择。
多媒体数据库系统及其与其它系统的关系如图3所示。数据库开发中要实现与应用系统的接口以及数据存储、备份等工作。数据库中既要存储各种故障信息标准数据以及通过数据采集装置采集到的现场动态数据，通过这些数据支持故障诊断系统；同时还要存储各种专业技术数据以及供应商发布信息等，以支持远程学习系统和信息检索系统。
通信支持系统的选用
制造业远程服务系统需要通信媒体的支持。在实施制造业远程服务系统时可选用如下通信支持系统：
- 公用电话网(PSTN)
- 移动电话网(GSM)
- 卫星通讯网(VSAT)
- 数字数据网(DDN)
- 综合业务数字网(ISDN)
- Internet/Intranet

3 制造业远程服务系统应用实例

根据上述制造业远程服务系统的设计与实施策略，现结合中德政府合作项目—“制造企业多媒体远程服务”中面向上海大众汽车有限公司的应用给出具体实施实例。

上海大众远程服务系统框架如图4所示。上海大众远程服务系统客户方为上海大众汽车有限公司，服务方为德国Schueler公司。该系统主要目标是为上海大众汽车有限公司的冲压生产线提供远程服务支持。同济大学作为远程服务系统的开发者提供相关技术支持。

图4 上海大众远程服务系统框架

用户方
通过Siemens编程器PG740连接冲压车间现场压机上的PLC，编程器PG740连入大众无线以太网，再通过无线以太网连接ISDN。多媒体服务PC管理现场多媒体数据库和视频会议单元并控制现场摄像装置进行视频捕获。
服务方
远程服务单元和视频会议单元连入Schueler公司局域网，再通过公司局域网连接ISDN，实现与上海大众的交互。

远程服务用户界面采用Web页面形式，用Visual Internet Dev 6.0开发。远程服务系统采用层次框架，集成视频会议系统模块、数据库系统模块、数据采集模块和故障诊断模块。其中视频会议系统采用德国IAT公司的产品。数据库系统采用SQL Server 6.5，支持客户/服务器主流框架。数据采集装置采用Siemens公司的编程器PG-740。故障诊断专家系统采用Lisp语言建立，并通过Java语言与Web页面集成。鉴于综合业务数字网(ISDN)同时支持语言、数字、图形、传真等多种业务，以及德国ISDN的普及程度，上海大众远程服务通信系统选用ISDN。

4 结束语

制造业远程服务系统适应制造全球化和市场竞争激烈化的需要，它的实施将增强企业的竞争力。远程服务系统在医疗、教育领域取得了一定进展，但在制造业中的应用尚是空白。本文对制造业远程服务系统的设计与实施策略进行探讨，并结合中德政府合作项目—“制造企业多媒体远程服务”中面向上海大众汽车有限公司的应用给出了实施实例。