【正文】 數(shù)據(jù)工藝過程跟蹤數(shù)據(jù)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)環(huán)境監(jiān) 測數(shù)據(jù)工序工時模型數(shù)據(jù) 機(jī)械加工機(jī)器視覺視檢系統(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) 自動化電性能測試試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 自動化環(huán)境適應(yīng)性能測試試驗(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)場環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 現(xiàn)場數(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 過程管理 計(jì)劃分解 資源狀態(tài)報告 異常過程管理 設(shè)備能耗管理 能耗優(yōu)化 視覺尺寸檢測 視覺表面檢測 自動調(diào)試臺 自動測試臺 庫房管理系統(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。 子系統(tǒng) ~ 是應(yīng)用軟件系統(tǒng)。 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)平臺框架 （關(guān)系、非關(guān)系數(shù)據(jù)庫）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器計(jì)算服務(wù)器 2.工業(yè)防火墻 防火墻 ????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)平臺一般性框架工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺分為三部分： ：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。 ：指工業(yè)現(xiàn)場的各種傳輸協(xié)議，常見的有 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。因此，本案采用大數(shù)據(jù)架構(gòu)來搭建數(shù)據(jù)中心，可以保證系統(tǒng)良好的開放性，為未來擴(kuò)展做好準(zhǔn)備。因此，這是一個可生長的平臺。 。 現(xiàn)場層系統(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 2)產(chǎn)品批次號 3)產(chǎn)品原料來源 4)產(chǎn)品數(shù)量 5)產(chǎn)品質(zhì)檢結(jié)論 6)產(chǎn)品生產(chǎn)時間戳數(shù)字化工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集來源于四種。 SOA 架構(gòu)。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。如此一來，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 隨時方便的接入到該平臺上。在數(shù)字化工廠建設(shè)的背景下，要求各個業(yè)務(wù)端的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時流轉(zhuǎn)、實(shí)時交叉分析，對數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系和時間關(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 法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整體統(tǒng)籌才能解決這個問題。 ：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。 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)場環(huán)境數(shù)據(jù)采集 現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng) 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺 生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度管理 集中采購管理 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)場環(huán)境數(shù)據(jù)采集 Y 現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng) Y 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺 生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度管理 YY 集中采購管理 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)（ ）各個部分之間耦合很小，應(yīng)用系統(tǒng)（ ）各個部分之間的耦合也很小。 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 子系統(tǒng) ~ 都是部署在現(xiàn)場的各種軟硬件系統(tǒng)。 2021 年，功能： a)供應(yīng)鏈 b)生產(chǎn)制造（生產(chǎn)計(jì)劃 、 BOM 清單、車間管理） c)財務(wù)結(jié)算 d)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（與 PLM 系統(tǒng)的 BOM 清單同步） 2021 年，功能： a)審批流 b)財務(wù)報銷 c)初步的 BI 分析（財務(wù)報表） d)集成應(yīng)用（物資借用、付款申請、基礎(chǔ)資料） 2021 年，功能： 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 a)資料電子化（審批流程） b)資料數(shù)據(jù)化（ BOM） c)物料申請（與 ERP 系統(tǒng)同步） d)項(xiàng)目管理（下一步目標(biāo)） 2021 年，功能： a)成品下線、質(zhì)檢、出入庫、售后 b)物料信息、出入庫單與 ERP系統(tǒng)同步 系統(tǒng)上線于 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)組測包（生產(chǎn)過程管控） d)庫存發(fā)貨管理 e)物料信息、出入庫單、 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)共時性上會存在數(shù)據(jù)同步的問題。 。 （裝備）的狀態(tài)數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)等關(guān)心的數(shù)據(jù)采集（針對現(xiàn)階段沒有的設(shè)備） ，實(shí)現(xiàn)人工錄入信息的采集。 分析： 系統(tǒng)產(chǎn)生的 BOM 清單在修改時，由于系統(tǒng)間傳遞信息的時間不對稱，會造成生產(chǎn)部門的 BOM 清單與最新的 BOM 清單不匹配的問題，使配料環(huán)節(jié)產(chǎn)生問題。 部向生產(chǎn)部門下發(fā)總生產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)部門根據(jù)實(shí)際產(chǎn)線情況制定排產(chǎn)計(jì)劃。 ，存在擺 放不合理以及快速查找響應(yīng)慢等問題。其中待驗(yàn)環(huán)節(jié)主要是核對物料信息（外包裝銘牌）以及抽樣檢查數(shù)量；檢驗(yàn)為全檢。 ：依據(jù)框架和具體的應(yīng)用背景，具體給出某企業(yè)的數(shù)據(jù)平臺的方案，指明需要的數(shù)據(jù)類型、數(shù)量以及實(shí)現(xiàn)方法等。 在這一背景下，本案擬對數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)平臺建設(shè)作一個方案規(guī)劃。目前科學(xué)界普遍的共識是通過數(shù)據(jù)感知是獲取智能的途徑，因此數(shù)據(jù)是智能工廠最為核心和關(guān)鍵的部分，也是實(shí)現(xiàn)智能的基礎(chǔ)。其主要原因有二： 其一：人工智能方法的成熟度上不能完全被可靠的利用到制造過程中，在當(dāng)前只能通過數(shù)據(jù)感知獲取一些知識，而判斷的工作依然需要人來完成。使各個模塊都可以對產(chǎn)品或者項(xiàng)目的成本進(jìn)行更好的把握和掌控，最終實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)效率的完美提高。 然后在項(xiàng)目進(jìn)行的過程中，分階段，分周期的對項(xiàng)目成本進(jìn)行階段性分析，對之前的成本花費(fèi)進(jìn)行匯總，并且根據(jù)原先制定的計(jì)劃，對成本花費(fèi)與以后的花費(fèi)進(jìn)行修正或者調(diào)整，以使其按照預(yù)先估計(jì)的方向進(jìn)行發(fā)展。針對產(chǎn)品和項(xiàng)目核算出產(chǎn)品料工費(fèi)，可以統(tǒng)計(jì)出單位產(chǎn)品的 材料成本消耗。企業(yè)通過對成本的計(jì)劃、控制、監(jiān)督、考核和分析等來促使企業(yè)各單位與部門加強(qiáng)管理，不斷優(yōu)化資源的利用，努力降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)預(yù)估計(jì)劃來源，指企業(yè)根據(jù)往年情況，能預(yù)估其固化產(chǎn)品在今年的需求量，從而指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃的制定，對于這種項(xiàng)目來源，項(xiàng)目流程一般僅為批量生產(chǎn)。 在數(shù)字化倉庫建設(shè)中，備料輔助系統(tǒng)（可看做是倉儲物流系 統(tǒng)）的作用是快速存放和取用所需的器件或產(chǎn)品。因此 ,為了確保在最合適的時間發(fā)出物料補(bǔ)充指令 ,從而保證供應(yīng)安全 ,必須對庫存進(jìn)行監(jiān)測。庫存盤點(diǎn)提供年終、月終結(jié)算處理；支持按數(shù)量、單價、金額的明細(xì)核算及統(tǒng)計(jì)分析；完成物料收發(fā)存的成本核算，能夠正確及時的核算出材料成本；提供暫估入出庫成本計(jì)算、差異核算、出庫差異分?jǐn)?、憑證生成等業(yè)務(wù)處理；提供業(yè)務(wù)和財務(wù)的對帳功能能與業(yè)務(wù)及財務(wù)系統(tǒng)實(shí)時集成，保證業(yè)務(wù)財務(wù)信息的一致。其中當(dāng)前庫 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 存狀態(tài)能提供即時庫存；信息查詢要提供對各類信息的綜合查詢功能，主要包括倉庫基本信息查詢，物料基本信息查詢，庫存信息查詢以及出入庫記錄查 詢。出庫管理與入庫管理類似，也包括出庫和出庫記錄查詢。 ，區(qū)分各類人員對系統(tǒng)的使用范圍和操作權(quán)限，權(quán)責(zé)明晰。同時，可以將各模塊測試所需的一些外部配件，如衰減器、功分器、合路器、濾波器等集成在專用適配盒內(nèi)，最大程度避免接線難度。因此，針對不同型號的被測件，需要專門設(shè)計(jì)專用適配網(wǎng)絡(luò)，以匹配不同信號被測件的不同接口形式和數(shù)目的要求。為控制矩陣規(guī)模和可靠性考慮，將測試信號按頻率的高低進(jìn)行劃分，高頻信號配備高頻開關(guān)矩陣網(wǎng)絡(luò)，低頻信號配備低頻開關(guān)矩陣網(wǎng)絡(luò)。 、矩陣開關(guān)、適配器和測試儀器實(shí)現(xiàn)測試流程，完成自動化的測試和數(shù)據(jù)采集，并通過數(shù)據(jù)通信接口將測試數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心。 ，可滿足九州公司中對測試件抓取、放置，甚至接插的需求。測試完成后將返回測試結(jié)果，如果不通過則機(jī)械臂將其分配到殘次品流水線，合格則分配到良品流水線。 操作自動化方案操作自動化的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)將待測件從傳送帶入口到測試平臺再到傳送帶出口的過程。一開始的時候就是為測試數(shù)據(jù)的采集和利用設(shè)計(jì)的，數(shù)據(jù)的后處理功能和可擴(kuò)展性好。 的后處理，可以很方便的與工廠的數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行對接和融合。 測試數(shù)據(jù)管理平臺軟件界面截圖如下： 圖 414 測試數(shù)據(jù)管理平臺軟件截圖 平臺特點(diǎn) 完全按照數(shù)字化工廠需求設(shè)計(jì)的基于互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的測試平臺。該軟件同時提供測試設(shè)備的健康狀態(tài)管理，以協(xié)助用戶對測試設(shè)備進(jìn)行維 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 修、校準(zhǔn)等維護(hù)。如果企業(yè)已有 PDM 系統(tǒng)，則可以與之對接，直接使用其提供的產(chǎn)品信息。 測試臺之間通過通用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，而每一個測試臺內(nèi)部則采用 VISA（ VirtualInstrumentSoftwareArchitecture）協(xié)議實(shí)現(xiàn)控制指令和數(shù)據(jù)交互，而支持的主要總線形式包括 RS23RS48 USB、 GPIB、 TCP/IP 等。 針對本案，測試平臺可采用固定式相機(jī)搭配線性光源的結(jié)構(gòu)，易于安裝和配置。機(jī)器人和工業(yè)相機(jī)的結(jié)合使整套系統(tǒng)形成了一個閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)。通過分布式計(jì)算從中發(fā)掘出有用的信息，從而進(jìn)一步提升產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率。將檢測結(jié)果發(fā)給自動化設(shè)備完成視覺篩選是視覺系統(tǒng)的主要職責(zé)，但是這樣并沒有對產(chǎn)品出現(xiàn)殘次的根源進(jìn)行進(jìn)一步的挖掘。 數(shù)據(jù)處理線程將在第一時間判斷是否存在瑕疵，根據(jù)瑕疵優(yōu)先級向 PLC 發(fā)出對應(yīng) NG 信號，數(shù)據(jù)同時被送往其他線程。在收到圖片信息后，接收線程準(zhǔn)備異步讀取下一張圖片，并等待殘次檢測完畢。視覺檢測系統(tǒng)總體方案見下圖： 專業(yè)文檔 可修改 歡迎下載 圖 47 視覺檢測系統(tǒng)總體方案 工作流程當(dāng)物料經(jīng)過相機(jī)時，傳感器將觸發(fā)一個脈沖信號通知相機(jī)進(jìn)行拍照。自動化設(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)際情況簡化。 首先是現(xiàn)場工作站，它是視覺檢測的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是整個軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 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。自動故障切換和易于管理的轉(zhuǎn)換功能允許主數(shù)據(jù)庫和備用數(shù)據(jù)庫之間的快速角色轉(zhuǎn)換，從而使主數(shù)據(jù)庫因計(jì)劃中和計(jì)劃外的中斷所導(dǎo)致的停機(jī)時間減到最少。在保密性較高的場合尤為適用。 生物識別技術(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)平臺中。本案中，采用人體手掌靜脈識別技術(shù)作為身份識別和授權(quán)依據(jù)，具有更高的安全性。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。 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，否則可能會造成數(shù)據(jù)記錄遺漏或錯誤。有兩層含義： 1）采集前端部署計(jì)算資源，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集所需的信號處理、協(xié)議封裝、數(shù)據(jù)預(yù)處理或必要的實(shí)時處理進(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。 。 ： ，保證系統(tǒng)的開放性。 ：數(shù)據(jù)中心的主要任務(wù)是 :1）數(shù)據(jù)的存儲 2）數(shù)據(jù)計(jì)算 3）數(shù)據(jù)請求服務(wù)響應(yīng)。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。 需要指出： ~ 之外，還可以擴(kuò)展其他的現(xiàn)場應(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。按照功能關(guān)系劃分為三大部分， 每一個部分的功能也稍作了細(xì)化。 ： ，分別是： ERP（金蝶 K3， 版）、 OA（大通2021）、 PLM（金蝶 版）、條形碼系統(tǒng)、 MES 系統(tǒng)。