整理自

《Implementation of MQTT Protocol on ESP32-Based OEE Analysis Development Board》，作者是Amir Akbar Wicaksono, Yuli Kurnia Ningsih, 和 Indra Surjati，发表于《MITOR: Jurnal Teknik Elektro》。论文讨论了在工业4.0背景下，通过应用工业物联网（IIoT）来实现设备总体效能（OEE）的自动化测量，并通过MQTT协议在基于ESP32的OEE分析开发板上实施了这一概念。以下是对论文主要内容的整理：

摘要

• 论文提出了一种基于ESP32的OEE分析开发板，该开发板采用MQTT协议，旨在替代人工OEE测量过程。
• 实施结果显示，该开发板可以作为OEE测量的替代方案，最大误差值为16%。

关键词

• 工业4.0
• 工业物联网（IIoT）
• 总体设备效能（OEE）
• ESP32
• MQTT

引言

• 论文介绍了工业4.0和IIoT的概念，以及它们在工业生产中的应用。
• 讨论了传统OEE测量的局限性，包括手动数据收集和处理。

研究方法

• 目标是设计一种低成本设备，以替代人工数据收集和OEE计算过程。
• 设计和实施阶段包括文献研究、系统架构、前实施测试、实际实施和实际实施中的问题处理。

系统架构

• 论文详细介绍了系统架构，包括包装线、OEE分析开发板、MQTT代理、Node-Red & Grafana（订阅者和用户界面）、PostgreSQL数据库。

以下是对系统架构的详细介绍：

1. 包装线（Packaging Line）：

   • 这是实际生产线的环节，研究中设计的OEE分析工具将在这里实施。

2. OEE分析开发板（Development Board OEE Analysis）：

   • 这是数据记录器，负责收集生产线上机器的实时数据，包括启动、停止、合格品数量（Qty OK）和不合格品数量（NG conditions）。
   • 开发板有4个输入引脚，用于记录机器的运行状态和产品数量。

3. MQTT代理（MQTT Broker）：

   • 使用EMQX软件作为MQTT代理服务器，负责接收来自ESP32开发板的消息（payloads），并将这些消息转发给订阅者。

4. Node-Red & Grafana：

   • Node-Red：基于Node.js和JavaScript的开发环境，由IBM工程师开发，适用于IoT系统开发。在本系统中，Node-Red作为订阅者和用户界面，处理来自MQTT代理的消息。
   • Grafana：主要的数据可视化工具，用于展示OEE测量的监控仪表板。

5. PostgreSQL数据库：

   • 一个数据库管理系统，支持多种SQL标准并提供现代特性。在本系统中，PostgreSQL用于实时存储从生产线上收集的实际读取数据。

前实施测试

• 描述了OEE测量的三个重要指标：性能、可用性和质量。
• 展示了如何使用IoT设备自动化数据收集和OEE计算过程。

实际实施

• 论文描述了在生产线上的实际部署过程，包括硬件设置和软件配置。

结果与讨论

• 论文展示了实施前后的数据收集结果，并讨论了MQTT协议在数据传输中的准确性问题，如数据包丢失和延迟。
• 通过算法改进，论文提出了解决信号误差问题的方案。

结论

• 论文得出结论，MQTT协议的实施可以应用于OEE测量，尽管在实际数据收集中存在最大16%的误差。
• 提出了未来研究计划，以解决数据准确性问题。

致谢

• 作者感谢支持他们进行研究和工具设计的同事和教师。

参考文献

• 论文列出了相关的参考文献，涵盖了工业4.0、IIoT、OEE、ESP32、MQTT协议和其他相关技术的研究。

论文的核心贡献在于提出了一种基于ESP32的OEE分析开发板，该开发板利用MQTT协议实现了工业生产中OEE的自动化测量，为工业4.0环境下的生产监控提供了一种新的解决方案。

复制分享