毕业设计题目

基于Python的车间设备保养管理系统的设计与实现

一、选题的依据和意义

（一）选题依据

近年来，国家将智能制造与工业互联网上升为战略重点，工业和信息化部、国家发展和改革委员会等联合发布的《“十四五”智能制造发展规划》[1]政策明确提出“加强设备全生命周期管理”和“推动预测性维护应用”。设备保养作为保障生产安全、提升制造效能的核心环节，需通过信息化手段实现精细化管控。本系统以自动化、智能化方式实现设备保养管理，既响应了国家制造业数字化转型号召，也契合“中国制造2025”战略中设备健康管理数字化的政策导向，为制造企业落实设备维护规范提供关键政策支撑[2]。

车间设备作为企业核心生产资产，其运行状态直接关系到生产效率提升与成本精准控制。传统保养管理模式以人工记录和定期检查为核心，普遍存在人工依赖度高、信息孤岛严重、响应机制滞后三大突出痛点，难以满足现代化生产需求。本系统依托“集中化数据管理+智能触发提醒+可视化决策”的闭环架构，精准破解行业痛点：通过设备信息数字化管理，彻底消除信息碎片化问题；借助保养周期自动计算与设备状态实时监控，有效规避超期保养风险；依靠多通道预警机制，显著降低非计划停机损失，助力提升设备综合效率（OEE）[3]。同时，系统还能推动维护流程标准化，为企业构建科学、高效的预防性维护体系奠定坚实基础。

（二）选题意义

现代制造业中，车间设备稳定运行是生产效率与产品质量的核心保障，而传统人工或电子表格式保养管理存在易遗漏、效率低、追溯难等缺陷，难以适配智能制造需求。因此，开发基于Python的车间设备保养管理系统意义重大：系统整合设备档案、保养策略、任务执行与库存管理，明确多角色职责，以自动提醒为核心驱动全流程闭环管理，既通过精准提醒降低故障与维修成本、优化库存、延长设备寿命，又依托可视化数据报表支撑决策，同时借助Python相关库与企业微信/钉钉API构建高触达智能提醒体系，实现管理效能、协同效率与系统实用性的全面提升。

二、选题的国内外现状与个人见解

（一）国内现状

在我国制造业加速智能化、数字化转型背景下，工业设备精细化管理与预防性维护成为企业降本增效的关键。设备保养作为预防性维护核心，其计划管理自动化水平直接关系设备寿命、生产连续性与安全风险[4]。企业虽通过自研EAM系统实现保养模块“周期推算+到期提醒”[5]，但依赖高成本技术团队，企业成本难以控制，不符合降本增效。当前企业设备保养存在两大痛点：一是缺乏自动化的保养时间计算逻辑；二是提醒方式单一，易因人为疏忽导致漏检。

（二）国外现状

国外设备保养管理系统虽功能成熟，但与国内环境适配性差。其技术架构复杂，多采用云端分布式与微服务模式，需专业团队维护且成本高；以订阅制为主，主流EAM软件年费超百万，企业负担重；基于西方管理文化与合规要求设计，如英文界面、欧盟GDPR[6]及北美OSHA[7]标准，与中国企业实用导向的管理习惯差异大，数据出境有风险，需额外本地化适配。这些瓶颈制约了其在我国企业的应用。

（三）个人见解

结合国内外设备保养管理系统现状调研，我认为国内企业车间亟需一款轻量化、低成本且以智能提醒为核心的全流程设备保养管理解决方案。系统在实现多角色协同管理的基础上，将自动提醒功能置于核心以驱动业务闭环，通过提醒内容直接关联工单、设备与负责人，助力维修工程师执行、设备管理员监督、车间经理跟踪，高效推进工作。依托Python生态构建高可靠提醒引擎，借助APScheduler库实现精准定时调度，通过smtplib/email库及Requests库对接企业微信/钉钉API，打造多渠道、高送达率提醒模块，突破单一提醒局限。同时坚持轻量化、低成本原则，采用本地化部署与开源技术栈，深度集成国内常用通讯工具，让提醒功能无缝融入日常工作，大幅提升系统实用性与用户接受度。

三、选题的主要内容和拟解决关键问题

（一）选题的主要内容

1、前期调研分析

（1）国内外现状调研

文献调研法：通过知网、万方数据知识服务平台、维普期刊官网等数据库，以设备保养自动提醒系统、工业设备维护管理系统、Python工业自动化管理为关键词，检索近3年中英文文献，梳理现有系统的技术架构如是否采用分层架构、核心技术栈、功能模块如数据管理、提醒机制及研究热点如AI预测性维护融合，总结技术演进路径与不足。

案例分析法：选取3-5个国内外典型系统如国外的IBM Maximo、国内的设备管理云平台，通过官网文档、用户手册及行业报道，分析其提醒逻辑如周期计算方式、通知渠道是否支持多渠道集成、可视化功能报表类型与呈现形式，对比其在车间场景的适配性。

（2）系统分析：可行性分析、功能需求分析

经济可行性:开发成本低，系统核心采用开源技术栈Python、MySQL。主要开发工具如PyCharm和数据库管理系统MySQL均可免费获取或使用社区版。

技术可行性:核心技术成熟稳定，Python语言生态成熟，拥有丰富的库。数据库技术适用，MySQL作为成熟的关系型数据库，能有效存储和管理结构化数据。开发难度适中，系统核心逻辑清晰。性能要求可满足，系统主要处理定时批量任务（如每日扫描），对实时性要求不高。Python+MySQL的组合足以支撑车间设备数量的数据处理和提醒计算。

社会可行性:解决实际痛点，用户接受度高自动化提醒能显著减轻其工作负担。可视化报表为管理决策提供直观依据。符合发展趋势，契合工业领域数字化转型和智能制造中设备状态监控、预测性维护的发展方向。

2、系统设计

（1）系统架构设计

输出层：由邮件/短信提醒模块、可视化报表模块、异常预警模块组成，负责系统的通知、数据展示与预警输出。

业务逻辑层：包含定时任务调度模块、数据处理引擎、保养计划计算模块、多渠道通知模块、计划生命周期管理模块、执行过程管理模块，承担系统核心业务逻辑的处理，涵盖任务调度、数据处理、保养计划计算、通知触达、计划全流程管理及执行过程管控等功能。

数据存储层：采用MySQL数据库，用于存储系统相关的设备档案、保养计划、执行记录等结构化数据。

基础设施层：由服务器硬件、设备基础配置、系统参数配置组成，负责系统运行的硬件支撑及设备分类、保养周期、系统参数等基础配置管理。

（2）系统功能模块

系统管理员：负责用户与权限管理、系统配置与维护。

设备管理员：承担设备全生命周期管理、保养计划管理、备品备件管理。

车间经理：开展工作看板与监控、计划与审批、统计分析报表相关工作。

维修工程师：具体保养与维修作业、知识与应用等功能模块。

（3）数据库设计

数据库设计包含设备信息表、保养计划表、提醒记录表、超期未保养预警表、角色表和工单流程相关的表，分别是：

设备信息表：用于存储设备的基础信息。

保养计划表：存储设备的保养计划相关信息。

提醒记录表：记录提醒发送的相关信息。

超期未保养预警表：用于存储超期未保养设备的预警信息。

角色表：记录系统各角色信息。

工单流程表：记录记录每一次保养任务从“计划”到“完成”的完整生命周期和所有关键操作。

（二）拟解决的关键问题

解决多角色协同混乱问题：明确系统管理员、设备管理员、车间经理、维修工程师等角色职责，通过流程设计与提醒功能串联工作，打破职责不清、沟通不畅的壁垒。

实现智能提醒与预警：突破单一提醒局限，构建多渠道（邮件、短信、企业微信/钉钉）智能提醒引擎，解决保养周期自动计算缺失、超期保养预警滞后的问题。

整合数据与可视化决策：统一管理设备档案、保养计划、执行记录等碎片化数据，通过可视化报表转化关键信息，消除决策盲区，支撑科学管理。

四、选题的设计方案（研究方法、技术路线等）

（一）研究方法

文献研究法：调研国内外设备维护系统、预防性维护策略、任务调度算法、Python技术栈(APScheduler、PyMySQL等)及企业通讯API。掌握理论、技术与行业痛点，为系统设计、技术选型及优化提供依据，避免重复开发。

调研访谈法：通过对3-5家中小型制造企业设备管理负责人进行访谈，收集实际业务需求，验证系统功能设计的合理性。

结构化生命周期法：严格遵循需求分析、分层系统设计、模块化编码、分级测试(单元/集成/系统)、部署维护的线性流程，确保开发过程清晰可控。

（二）技术路线

以Python作为核心开发语言主导系统搭建，在数据存储与操作方面，采用MySQL数据库存储设备信息、保养计划、历史记录等数据，通过PyMySQL库实现Python与数据库的连接及数据增删改查操作，同时需运用SQL语言编写数据库操作语句；定时任务与时间处理环节，借助APScheduler库实现每日扫描设备保养状态的定时任务调度，并利用Python内置的datetime库完成保养时间计算、超期判断等日期时间相关处理；提醒通知功能通过smtplib与email库实现邮件发送，数据可视化与报表生成则采用Matplotlib或Pyecharts生成统计图表，结合Pandas库进行数据处理并支持Excel报表导出；使用Flask框架搭建系统后端，结合前端模板构建多角色Web界面。开发过程中使用PyCharm作为开发IDE，搭配Navicat进行数据库管理，共同构成系统开发的技术支撑与环境保障。

五、选题的进度任务和预期成果

（一）完成期限

2025年10月-2026年3月

（二）预期进度

第一阶段（预计10月14日前）:参加相关毕业设计（论文）指导培训，按照要求完成学生选题，公布选题一览表和指导老师安排情况表，填写任务书和开题报告；

第二阶段（预计10月31日前）:指导老师指导学生撰写开题报告，并完成开题报告，准备开题答辩PPT，开题答辩；

第三阶段（预计11月14日前）:完成毕业设计（论文）设计环节和提交毕业设计（论文）大纲，指导老师提出大纲修改意见；

第四阶段（预计2026年1月7日前）:学生提交毕业设计（论文）初稿；

第五阶段（预计2026年2月15日前）:指导老师对学生毕业设计（论文）提出修改意见后并完成修改，完成二稿三稿修改，不少于3次修改意见；

第六阶段（预计2026年3月10日前）:提交毕业设计（论文）定稿，并完成排版打印装订，并提交查重报告（简洁版），准备参加答辩工作；

第七阶段（预计2026年3月11日-3月20日）:毕业设计（论文）答辩，答辩结束后，根据答辩委员会的意见，对论文进行最后的修改和完善，提交最终版的毕业设计（论文）和相关材料：提交毕业设计（论文）定稿、装订稿（电子版Word文档、PDF版+纸质版（打印版）），查重报告（简洁版）。

以上进度安排仅供参考，可以根据自己的实际情况和学校教务处的要求进行微调，在整个毕业设计（论文）过程中，要严格按照进度安排执行，确保按时完成任务，要积极与指导教师沟通交流，及时解决遇到的问题，务必严格落实时间安排，不得拖延工作进度。

（三）预期成果

本系统将打造多角色参与的车间设备保养协同管理平台，核心成果包括：可运行的Web版系统、覆盖设备档案、保养策略、任务执行及审批监控的四大核心功能模块、作为重点的高度自动化智能提醒引擎依托APScheduler实现可靠调度与每日扫描判断，具备高精度保养周期计算及动态提醒阈值调整功能，集成阿里云短信、企业邮箱等多渠道API实现一键多端同步推送，以及基于Pyecharts构建的、实时展示OEE、保养完成率等核心指标的数据可视化决策支持看板。

六、主要参考文献和相关资料

[1] 朱晓慧,任延举.“十四五”智能制造发展规划下的机械制造装备设计课程创新与探索[J].现代农机,2023,(04):110-112

[2] 白鉴知,林瑜.中国制造2025背景下电力类职业院校教学数字化转型的研究[J].装备制造技术,2023,(08):149-152

[3] 张洁.浅谈以持续改善为核心的设备综合效率管理[J].中国设备工程,2024,(24):9-11

[4] 刘益豪.智能工厂云MES设备预测性维护系统研发[D].西南科技大学,2024,1-73.

[5] 王鹤鼎,吴译哲.浅析EAM系统在特种设备信息化管理中的应用[J].中国设备工程,2024,(15):78-80.

[6] Orlando A ,Santoro M . A semantic approach to understanding GDPR fines: From text to compliance insights[J].Computer Law & Security Review: The International Journal of Technology Law and Practice,2025,59106187-106187

[7] Anonymous . OSHA Video Provides Safety Tips for Heat Stress to Prevent Injury[J].Professional Safety,2025,70(9):9

[8] 戴靓婕,王希.MYSQL数据库访问技术及Python运用研究[J].长江信息通信,2024,37(10):54-56.

[9] 赵伯听,陈治杰,郑明莉,等.12379气象灾害预警多通道智能并发叫应关键技术研究与应用——以福建省为例[J].海峡科学,2024,(10):20-25

[10] 昝国宁,王雨晴,刘娇龙,等.MySQL数据库自动化运维管理系统的设计与实现[J].铁路计算机应用,2024,33(09):39-43

[11] 占腾.基于云平台的工业自动化仪表管理系统设计研究[J].流体测量与控制,2024,5(05):54-59

[12] 张瑞基.低时延高可用性物联网设备管理云平台设计研究[D].湖北大学,2024,1-102.

[13] 周程豪.基于数字孪生的化工园区装备模型轻量化与可视化管理平台的研究与应用[D].齐鲁工业大学,2024,1-94.

[14] 刘源.悖论视角下制造企业数字化转型的模块化治理研究[D].吉林大学,2024

[15] 潘忠义.工业物联网平台下的设备实时监测与智能维护技术研究[J].电脑知识与技术,2025,21(10):98-100.

[16] 黄健.软件开发环境下API应用安全的实现与研究[J].邮电设计技术,2024,(08):39-43.

七、指导教师意见和建议

该生在毕业设计开题阶段展现了扎实的前期准备工作，对所研究的系统有着清晰且深入的认识。通过广泛查阅文献，精准地锚定了研究意义，为论文的研究内容奠定了坚实基础。其研究方法和步骤规划得当，难度把控适宜，既具挑战性又确保了可行性。选题紧密围绕学生所学专业，是专业知识的自然延伸，高度契合专业发展方向，对提升学生专业知识、技能及钻研能力大有裨益。学生对待毕业设计态度端正，积极主动，展现出较强的学习热情和对知识的探究精神。

指导教师签字：

八、毕业设计答辩小组意见

组长签字：               年     月     日