【正文】 2021 年，功能： a)SMT管理（追溯物料，板卡與批次 綁定） b)DIP（插件）追溯 c)組測(cè)包（生產(chǎn)過(guò)程管控） d)庫(kù)存發(fā)貨管理 e)物料信息、出入庫(kù)單、 BOM 與 ERP 系統(tǒng)同步分析： ERP 系統(tǒng)為核心，其余系統(tǒng)與 ERP 系統(tǒng)進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)交互，由于各系統(tǒng)中有自己獨(dú)立的流程，所以在數(shù)據(jù)共時(shí)性上會(huì)存在數(shù)據(jù)同步的問(wèn)題。 ，在進(jìn)行系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳遞時(shí)有報(bào)錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)（目前九州內(nèi)部采用各系統(tǒng)中加審批流程來(lái)進(jìn)行規(guī)避）。 系統(tǒng)架構(gòu) 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 工業(yè)人工智能引擎生產(chǎn)計(jì)劃管理平臺(tái)集中采購(gòu)管理平臺(tái)物料管理平臺(tái)生產(chǎn)過(guò)程管理平臺(tái)生產(chǎn)質(zhì)量管理平臺(tái)生產(chǎn)測(cè)試管理平臺(tái)用電側(cè)能耗管理平臺(tái) MES 系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)維平臺(tái)??存儲(chǔ)服務(wù)計(jì)算服務(wù)工業(yè)大數(shù)據(jù)中心工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)電子測(cè)量系統(tǒng)智能裝備自動(dòng)化設(shè)備機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用層數(shù)據(jù)層現(xiàn)場(chǎng)層圖 41 數(shù)字化制造系統(tǒng)架構(gòu)圖按照工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建數(shù)字系統(tǒng)的思路，數(shù)字化工廠的總體框架和子系統(tǒng)劃分定義如下圖所示： 數(shù)字化車間（工廠）大數(shù)據(jù)平臺(tái)檢測(cè)和測(cè)試數(shù)據(jù)能耗數(shù)據(jù)工藝過(guò)程跟蹤數(shù)據(jù)設(shè)備狀 態(tài)參數(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)工序工時(shí)模型數(shù)據(jù) 機(jī)械加工機(jī)器視覺(jué)視檢系統(tǒng) 用電側(cè)能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備輕量化 BIM 模型數(shù)據(jù)車間 GIS 模型數(shù)據(jù) 自動(dòng)化電性能測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 自動(dòng)化環(huán)境適應(yīng)性能測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 條碼數(shù)據(jù)采集和跟蹤系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng) 生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度管理系統(tǒng) 集中采購(gòu)管理系統(tǒng) 制造執(zhí)行管理系統(tǒng) 用電側(cè)能耗管理系統(tǒng) 設(shè)備管理維護(hù)系統(tǒng) 指揮控制系統(tǒng)（大廳） 系統(tǒng)運(yùn)維工具 質(zhì)量管理 工藝管理 過(guò)程管理 計(jì)劃分解 資源狀態(tài)報(bào)告 異常過(guò)程管理 設(shè)備能耗管理 能耗優(yōu)化 視覺(jué)尺寸檢測(cè) 視覺(jué)表面檢測(cè) 自動(dòng)調(diào)試臺(tái) 自動(dòng)測(cè)試臺(tái) 庫(kù)房管理系統(tǒng) 理 供應(yīng)商管理 虛擬工廠漫游 展示系統(tǒng) 調(diào)度和指揮 設(shè)備維護(hù)系統(tǒng) 資產(chǎn)管理系統(tǒng)圖 42 數(shù)字化工廠的總體框架上圖給出了該車間可能用到的系統(tǒng)模塊。按照功能關(guān)系劃分為三大部分， 每一個(gè)部分的功能也稍作了細(xì)化。 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 子系統(tǒng) ~ 都是部署在現(xiàn)場(chǎng)的各種軟硬件系統(tǒng)。 子系統(tǒng) 。 子系統(tǒng) ~ 是應(yīng)用軟件系統(tǒng)。 需要指出： ~ 之外，還可以擴(kuò)展其他的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，只要其數(shù)據(jù)接口和通信協(xié)議與大數(shù)據(jù)平臺(tái)的要求相符即可； ~ 之外，還可以擴(kuò)展其他應(yīng)用管理系統(tǒng)，包括 ERP、 OA 等相關(guān)功能都可以在這一層實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。 子系統(tǒng)耦合關(guān)系分析表 41 子系統(tǒng)耦合關(guān)系表 視檢系統(tǒng) 能耗數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng) 測(cè)試系統(tǒng) 設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集 條碼數(shù)據(jù)采集 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng) 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái) 生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度管理 集中采購(gòu)管理 制造執(zhí)行管理 用電側(cè)管理 設(shè)備管理 指揮控制 系統(tǒng)運(yùn)維工具 視檢系統(tǒng) Y 能耗數(shù)據(jù)采集 Y 系統(tǒng) Y Y 測(cè)試系統(tǒng) Y Y 設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集 Y 條碼數(shù)據(jù)采集 Y 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集 Y 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng) Y 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái) 生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度管理 YY 集中采購(gòu)管理 Y 制造執(zhí)行管理 Y 用電側(cè)管理 Y 設(shè)備管理 Y 指揮控制 Y 系統(tǒng)運(yùn)維工具 Y 從耦合關(guān)系可以看出，前端系統(tǒng)（ ）各個(gè)部分之間耦合很小，應(yīng)用系統(tǒng)（ ）各個(gè)部分之間的耦合也很小。所有的耦合關(guān)系都集中在大數(shù)據(jù)平臺(tái)，因此大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)是最為關(guān)鍵的步驟。 工業(yè)大數(shù)據(jù)中心方案 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)框架 （關(guān)系、非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器計(jì)算服務(wù)器 2.工業(yè)防火墻 端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ????企業(yè)網(wǎng)其他應(yīng)用系統(tǒng)（ MES、 ERP、 CRM、 PDM、 PLM 等）圖 43 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)一般性框架工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)分為三部分： ：包括數(shù)據(jù)采集器、嵌入式軟硬件、已經(jīng)必要的數(shù)據(jù)調(diào)理設(shè)備等。實(shí)現(xiàn)前端的各種數(shù)據(jù)提取，并進(jìn)行傳輸編碼、協(xié)議封裝等預(yù)處理工作。 ：實(shí)現(xiàn)前端設(shè)備與數(shù)據(jù)網(wǎng)中其他設(shè)備之間的隔離，以保護(hù)設(shè)備本身工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠，不受威脅。 PLC、 RTU 等設(shè)備在過(guò)去一 般是不接入網(wǎng)絡(luò)的，自然也不需要安全防護(hù)，但在數(shù)字化工廠建設(shè)的大背景下，設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)是不可回避的問(wèn)題，因此安全隔離自然也成為必須要考慮的要素。 ：指工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種傳輸協(xié)議，常見(jiàn)的有 RS48 MODBUS等總線形式，大多數(shù)采用通用的協(xié)議控制器連接即可，技術(shù)很成熟，不再贅述。 ：數(shù)據(jù)中心的主要任務(wù)是 :1）數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 2）數(shù)據(jù)計(jì)算 3）數(shù)據(jù)請(qǐng)求服務(wù)響應(yīng)。在數(shù)字化工廠建設(shè)的背景下，要求各個(gè)業(yè)務(wù)端的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)、實(shí)時(shí)交叉分析，對(duì)數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系和時(shí)間關(guān)系的正確性提出了嚴(yán)格的要求 ，只有用大數(shù)據(jù)技術(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整體統(tǒng)籌才能解決這個(gè)問(wèn)題。同時(shí)，鑒于數(shù)字化工廠網(wǎng)智能工廠進(jìn)化的過(guò)程中，需要不斷的增加各種數(shù)據(jù)，添加系統(tǒng)功能等，這要求數(shù)據(jù)平臺(tái)具有可擴(kuò)展性，或者稱之為自生長(zhǎng)性。因此，本案采用大數(shù)據(jù)架構(gòu)來(lái)搭建數(shù)據(jù)中心，可以保證系統(tǒng)良好的開(kāi)放性，為未來(lái)擴(kuò)展做好準(zhǔn)備。 ： ，保證系統(tǒng)的開(kāi)放性。如此一來(lái)，其他的數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)都可以 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 隨時(shí)方便的接入到該平臺(tái)上。同時(shí)，也可以保證整個(gè)系統(tǒng)的功能可擴(kuò)展性。因此，這是一個(gè)可生長(zhǎng)的平臺(tái)。 。在保證數(shù)據(jù)采集全面的情況下，兼顧設(shè)備運(yùn)行的安全性。制造型企業(yè)設(shè)備運(yùn)行可靠性一旦受到威脅，其后果和損失十分巨大，因此必須仔細(xì)考慮前端的信息安全防護(hù)。 。有兩層含義： 1）采集前端部署計(jì)算資源，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集所需的信號(hào)處理、協(xié)議封裝、數(shù)據(jù)預(yù)處理或必要的實(shí)時(shí)處理進(jìn)行直接計(jì)算，將結(jié)果直接反饋給數(shù)據(jù)中心； 2）數(shù)據(jù)中心中，采用虛擬化的方法，實(shí)現(xiàn)并行的分布式計(jì)算， 提高系統(tǒng)運(yùn)行和計(jì)算效率。 SOA 架構(gòu)。以服務(wù)為中心，將數(shù)據(jù)與應(yīng)用軟件剝離開(kāi)，在軟件功能增加、修改的時(shí)候不影響數(shù)據(jù)；使系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性大大增強(qiáng)。 現(xiàn)場(chǎng)層系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集方案 生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括但不限于： 1)產(chǎn)品型號(hào) 2)產(chǎn)品批次號(hào) 3)產(chǎn)品原料來(lái)源 4)產(chǎn)品數(shù)量 5)產(chǎn)品質(zhì)檢結(jié)論 6)產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間戳數(shù)字化工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集來(lái)源于四種： 1)設(shè)備自讀?。壕邆渫ㄐ沤涌诘脑O(shè)備有自帶軟件將產(chǎn)品生產(chǎn)信息導(dǎo)出，該數(shù)據(jù)的格式存在不確定性，可能需要 規(guī)約之后放入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。 2)傳感器采集：在生產(chǎn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)加裝傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這種方式應(yīng)科學(xué)規(guī)劃傳感器的部署，否則可能會(huì)造成數(shù)據(jù)記錄遺漏或錯(cuò)誤。 3)電子計(jì)數(shù)設(shè)備：例如掃碼槍等，其原理與 (2)類似。 4)其他系統(tǒng)導(dǎo)入：通過(guò)開(kāi)放的數(shù)據(jù)接口，從其他系統(tǒng)導(dǎo)入或?qū)С觥? 設(shè)備數(shù)據(jù)采集 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 設(shè)備數(shù)據(jù)包括但不限于： 1)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)：來(lái)源于設(shè)備本身，以時(shí)間戳來(lái)標(biāo)示 2)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)：異常信息記錄 3)設(shè)備檔案數(shù)據(jù)： 設(shè)備 PDM 系統(tǒng) 4)設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù)：設(shè)備保養(yǎng)、維修數(shù)據(jù)記錄 環(huán)境數(shù)據(jù)采集環(huán)境數(shù)據(jù)的采集有三種： ，如：煙霧傳感器、灰塵傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、熱釋電傳感器、光線傳感器、氣體傳感器等。其通信方式采用 WIFI、 ZigBee、 MQTT 等，根據(jù)需要也可采用有線以太網(wǎng)通信的方式。 模塊由嵌入式處理器控制，尺寸小巧，架設(shè)方便。在接入網(wǎng)絡(luò)后直接將現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集上傳至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景不限于安防、環(huán)境監(jiān)控、工廠虛擬再現(xiàn)等。 無(wú)線傳感 模塊制造現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中心圖 44 無(wú)線傳感器模塊，常見(jiàn)的是指紋、虹膜、臉相等一系列生物特征提取和識(shí)別方法。本案中，采用人體手掌靜脈識(shí)別技術(shù)作為身份識(shí)別和授權(quán)依據(jù)，具有更高的安全性。 該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)如下： 1)活體識(shí)別：掌靜脈圖像只有活體才有，非活體是得不到掌靜脈特征的；因此無(wú)法偽造。 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 2)無(wú)損傷：采用非接觸式被動(dòng)方法獲取生物內(nèi)部特征，對(duì)生物體無(wú)任何損害。 3)安全級(jí)別高：由于無(wú)法偽造，且提取的是生物體的內(nèi)部特征，其總體安全級(jí)別是目前所有生物識(shí)別技術(shù)中安全級(jí)別最高的一種。 生物識(shí)別技術(shù)可用于車間出入人員管理，設(shè)備使用授權(quán)等，其授權(quán)記錄也被納入大數(shù)據(jù)平臺(tái)中。 Position 室內(nèi)定位系統(tǒng)采用超寬帶技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員動(dòng)行動(dòng)軌跡進(jìn)行記錄。其接入點(diǎn)可達(dá)上萬(wàn)個(gè)，選用多維定位模式，定位精度達(dá)到厘米級(jí)并提供開(kāi)放的軟件接口。 在車間安防應(yīng)用中，其采集的數(shù)據(jù)可用軌跡回溯、互監(jiān)放單，多樣報(bào)警等。在保密性較高的場(chǎng)合尤為適用。 中，可采用 Orale 或 Mssql 數(shù)據(jù)庫(kù)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。 Mssql 可搭建于WindowsServer 操作系統(tǒng)上，便于后期維護(hù)管理。 數(shù)據(jù)庫(kù)采用主備架構(gòu)，該架構(gòu)可提供了一個(gè)高效、全面的災(zāi)難恢復(fù)和高可用性解決方案。自動(dòng)故障切換和易于管理的轉(zhuǎn)換功能允許主數(shù)據(jù)庫(kù)和備用數(shù)據(jù)庫(kù)之間的快速角色轉(zhuǎn)換，從而使主數(shù)據(jù)庫(kù)因計(jì)劃中和計(jì)劃外的中斷所導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間減到最少。主備數(shù)據(jù)庫(kù)可在兩臺(tái)服務(wù)器上分別布置，見(jiàn)下圖： 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 圖 45OracleDataGuard備的安全防護(hù)是必不可少的，在通信技術(shù)高速發(fā)展，設(shè)備智能化不斷提高的同時(shí)，也帶來(lái)了安全隱患。 尤其是在自動(dòng)化程度較高的制造現(xiàn)場(chǎng)，如果設(shè)備受到惡意代碼的攻擊，其帶來(lái)的損失將不堪設(shè)想。所以，在設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)接口之間架設(shè)工業(yè)防火墻是十分必要的。 工業(yè)防火墻的目的是提供一套可控、可靠、可管理的工控網(wǎng)絡(luò)縱深安全防御體系。工控防火墻可信網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)的功能包括：檢測(cè)流經(jīng)的異常數(shù)據(jù)，收集、管理黑白名單、智能學(xué)習(xí)、漏洞挖掘和制定相應(yīng)安全策略。 結(jié)合監(jiān)控、審計(jì)模塊，有效組織惡意攻擊的滲透，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作站的“白環(huán)境”。 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 圖 46 工業(yè)控制系統(tǒng)安全保障體系 機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng) 總體架構(gòu)完整的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：現(xiàn)場(chǎng)工作站、視覺(jué)算法層以及數(shù)據(jù)中心。 首先是現(xiàn)場(chǎng)工作站，它是視覺(jué)檢測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是整個(gè)軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)場(chǎng)工作站主要由一些光學(xué)設(shè)備及自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)構(gòu)成。光學(xué)系統(tǒng)一般包括工業(yè)相機(jī)、光源、棱鏡等。工業(yè)相機(jī)一般采用觸發(fā)式，由檢測(cè)平臺(tái)發(fā)出的信號(hào)觸發(fā)拍照。自動(dòng)化設(shè)備主要負(fù)責(zé)傳送帶運(yùn)行和篩選環(huán)境，這部分可以根據(jù)實(shí)際情況簡(jiǎn)化。光學(xué)系統(tǒng)的選型和布置是和待測(cè)件密切相關(guān)的，應(yīng)根據(jù)待測(cè)件的狀態(tài)選擇合適的光學(xué)配置，這樣就可以減少軟件系統(tǒng)在處理過(guò)程中的壓力，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。 高性能電腦則是視覺(jué)算法的載體，它將負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)相機(jī)通信，獲取圖片，并執(zhí) 行檢測(cè)。除此之外，它還負(fù)責(zé)將檢測(cè)結(jié)果反饋給控制器，并如對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，則可能需要高性能的處理器及 GPU。視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)總體方案見(jiàn)下圖： 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 圖 47 視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)總體方案 工作流程當(dāng)物料經(jīng)過(guò)相機(jī)時(shí)，傳感器將觸發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)通知相機(jī)進(jìn)行拍照。視覺(jué)軟件的數(shù)據(jù)接收線程將通過(guò)千兆以太網(wǎng)或 USB 從相機(jī)中異步獲取圖片數(shù)據(jù)。在實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，相機(jī)應(yīng)根據(jù)需要慎重選擇。圖片的分辨率、清晰度、物體在圖中的大小、圖像曝光度及圖像的顏色通道等都應(yīng)該被綜合考慮， 拍攝的照片應(yīng)盡可能的減少圖像算法的預(yù)處理工作量，以保證對(duì)運(yùn)行時(shí)間的優(yōu)化集中在軟件層面，下圖為 LED 視覺(jué)檢測(cè)流程示意： 圖 48LED 視覺(jué)檢測(cè)軟件流程圖 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 軟件將在現(xiàn)場(chǎng)終端上實(shí)現(xiàn)。在收到圖片信息后，接收線程準(zhǔn)備異步讀取下一張圖片，并等待殘次檢測(cè)完畢。同時(shí)，缺陷檢測(cè)線程池內(nèi)的線程將被激活，開(kāi)始對(duì)圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，圖形算法的主體將在此過(guò)程中完成。 線程池采用等待句柄保持同步，即當(dāng)某一線程執(zhí)行完畢后將結(jié)果放入傳輸隊(duì)列，隨即被掛起，等待其他所有線程進(jìn)入終止態(tài)。當(dāng)所有檢測(cè)線程進(jìn)入終止態(tài)后，數(shù)據(jù)處理線程被激活，同時(shí)觸發(fā)下一次圖像采集。 數(shù)據(jù)處理線程將在第一