智能制造規(guī)劃培訓(xùn)教材

1、智能制造規(guī)劃擬制：審 核：批準(zhǔn)：日期：目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc465160473 1.概述 PAGEREF _Toc465160473 h 1 HYPERLINK l _Toc465160474 2.需求分析 PAGEREF _Toc465160474 h 1 HYPERLINK l _Toc465160475 2.1倉儲 PAGEREF _Toc465160475 h 1 HYPERLINK l _Toc465160476 2.2生產(chǎn) PAGEREF _Toc465160476 h 2 HYPERLINK l _Toc465160477 2.3其他

2、 PAGEREF _Toc465160477 h 3 HYPERLINK l _Toc465160478 3.企業(yè)信息化現(xiàn)狀分析 PAGEREF _Toc465160478 h 3 HYPERLINK l _Toc465160479 4.智能制造方案 PAGEREF _Toc465160479 h 4 HYPERLINK l _Toc465160480 4.1系統(tǒng)架構(gòu) PAGEREF _Toc465160480 h 4 HYPERLINK l _Toc465160481 4.2子系統(tǒng)耦合關(guān)系分析 PAGEREF _Toc465160481 h 6 HYPERLINK l _Toc4651604

3、82 4.3工業(yè)大數(shù)據(jù)中心方案 PAGEREF _Toc465160482 h 7 HYPERLINK l _Toc465160483 4.3.1工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺框架 PAGEREF _Toc465160483 h 7 HYPERLINK l _Toc465160484 4.3.2工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺特點(diǎn) PAGEREF _Toc465160484 h 7 HYPERLINK l _Toc465160485 4.4現(xiàn)場層系統(tǒng) PAGEREF _Toc465160485 h 8 HYPERLINK l _Toc465160486 4.4.1數(shù)據(jù)采集方案 PAGEREF _Toc465160486 h 8

4、 HYPERLINK l _Toc465160487 4.4.2機(jī)器視覺檢測系統(tǒng) PAGEREF _Toc465160487 h 12 HYPERLINK l _Toc465160488 4.4.3生產(chǎn)測試管理平臺 PAGEREF _Toc465160488 h 16 HYPERLINK l _Toc465160489 4.5應(yīng)用層系統(tǒng) PAGEREF _Toc465160489 h 23 HYPERLINK l _Toc465160490 4.5.1智能倉儲系統(tǒng)方案 PAGEREF _Toc465160490 h 23 HYPERLINK l _Toc465160491 4.5.2項目管理系

5、統(tǒng)方案 PAGEREF _Toc465160491 h 29 HYPERLINK l _Toc465160492 4.5.3設(shè)備管理系統(tǒng)方案 PAGEREF _Toc465160492 h 35 HYPERLINK l _Toc465160493 4.5.4PLM系統(tǒng)方案 PAGEREF _Toc465160493 h 36 HYPERLINK l _Toc465160494 4.5.5能耗管理系統(tǒng) PAGEREF _Toc465160494 h 41 HYPERLINK l _Toc465160495 4.5.6CRM系統(tǒng)方案 PAGEREF _Toc465160495 h 42 HYPER

6、LINK l _Toc465160496 4.5.7GIS+BIM構(gòu)建虛擬車間 PAGEREF _Toc465160496 h 43 HYPERLINK l _Toc465160497 5.系統(tǒng)建設(shè)路線 PAGEREF _Toc465160497 h 45 HYPERLINK l _Toc465160498 5.1實(shí)施策略 PAGEREF _Toc465160498 h 45 HYPERLINK l _Toc465160499 5.2實(shí)施路線（建議） PAGEREF _Toc465160499 h 46版本信息日期作者版本備注2016.10.24蔣中能PA1初版方案2016.10.25蔣中能P

7、A2修改實(shí)施路線內(nèi)容；在第一章前增加“閱讀說明”閱讀說明概述：簡述背景和本案的基本內(nèi)容；需求分析：主要描述現(xiàn)場調(diào)研情況及簡要分析；企業(yè)信息化現(xiàn)狀：描述企業(yè)現(xiàn)階段的信息化系統(tǒng)及使用情況，作出簡要分析；智能制造方案：描述總體架構(gòu)；按照三個層級（數(shù)據(jù)層、現(xiàn)場層、應(yīng)用層）進(jìn)行系統(tǒng)方案描述；系統(tǒng)建設(shè)路線：闡述天衡電科的智能制造實(shí)施策略，針對九州實(shí)際情況給出簡要的實(shí)施路線建議。概述在工業(yè)4.0、互聯(lián)網(wǎng)+以及大數(shù)據(jù)、機(jī)器人和人工智能等技術(shù)日趨成熟的背景下，智能工廠建設(shè)的可能性逐漸明朗。根據(jù)目前的技術(shù)成熟度，當(dāng)前制造業(yè)轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實(shí)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是建設(shè)數(shù)字化工廠、探索數(shù)字化管理和重構(gòu)優(yōu)化工作流程以滿足數(shù)字化的要求。其主

8、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。因此，希望一步到位的實(shí)現(xiàn)智能工廠還不現(xiàn)實(shí)。但實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的工廠，將所有環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集和流轉(zhuǎn)全部實(shí)現(xiàn)虛擬化并提供交互功能是完全可以做到的，這種形態(tài)的工廠即數(shù)字化工廠。其二：數(shù)字化工廠是走向智能化工廠的必經(jīng)道路。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)。而數(shù)字化工廠建設(shè)最為核心的內(nèi)容是數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)。包括了數(shù)據(jù)的采集、傳輸、預(yù)處理、分類、規(guī)約、訪問控制、相干性保證等諸多方面的內(nèi)容；需要動用傳

9、感器技術(shù)、信號處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、分布式計算技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、軟件技術(shù)、WEB技術(shù)等眾多ICT領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)是一個有意義而又有挑戰(zhàn)的工作。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。為數(shù)據(jù)平臺建設(shè)的實(shí)施提供指導(dǎo)和依據(jù)。本案的主要內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)介紹：一般意義上的框架性介紹，建立一個基本的廣泛適應(yīng)性的數(shù)據(jù)平臺框架，并標(biāo)明其關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)據(jù)平臺的應(yīng)用背景：針對實(shí)際的應(yīng)用，對企業(yè)的規(guī)模、業(yè)務(wù)過程、數(shù)據(jù)采集的類型和要求、數(shù)據(jù)量等具體應(yīng)用相關(guān)情況進(jìn)行描述。數(shù)據(jù)平臺方案規(guī)劃：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)

10、現(xiàn)方法等。軟硬件部署設(shè)計：對系統(tǒng)部署實(shí)施階段所需的軟件和硬件環(huán)境做出規(guī)定。需求分析倉儲調(diào)研情況：儲藏類型有三種：器件、半成品（原材料）、成品所有三種類型的產(chǎn)品都存在外購和自產(chǎn)。入庫流程為：待驗檢驗入庫。其中待驗環(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；檢驗為全檢。出庫分為領(lǐng)料和銷售出庫兩種。領(lǐng)料流程為：技術(shù)中心下發(fā)BOM清單PMC部做計劃單，發(fā)送領(lǐng)料單庫管發(fā)料生產(chǎn)配套區(qū)銷售流程為：營銷公司運(yùn)輸中心庫管入庫數(shù)據(jù)為人工在ERP軟件中錄入對應(yīng)號碼。分析：出入庫數(shù)據(jù)需人工在ERP軟件中錄入，較繁瑣。倉庫堆料為人工，存在擺放不合理以及快速查找響應(yīng)慢等問題。生產(chǎn)調(diào)研情況：有11條產(chǎn)線，每條產(chǎn)線

11、獨(dú)立工作。每條產(chǎn)線的生產(chǎn)情況由人工統(tǒng)計，在現(xiàn)場表現(xiàn)為小黑板展示，在后臺為人工輸入電腦。華為專線生產(chǎn)線有MES系統(tǒng)，并配套掃碼槍。PCM部向生產(chǎn)部門下發(fā)總生產(chǎn)計劃，生產(chǎn)部門根據(jù)實(shí)際產(chǎn)線情況制定排產(chǎn)計劃。PCM部下發(fā)的BOM清單會在生產(chǎn)部做一次比對，如果發(fā)現(xiàn)有問題則反追溯；如果沒問題，則實(shí)施配料。新產(chǎn)線數(shù)據(jù)目前已做到在上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，使用的是設(shè)備配套的軟件，讀取的信息類型較豐富；舊產(chǎn)線數(shù)據(jù)能否讀取尚不清楚。新產(chǎn)線設(shè)備的數(shù)據(jù)傳遞口為LAN口。分析：PLM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。華為

12、專線的MES系統(tǒng)據(jù)現(xiàn)場工作人員反應(yīng)，并不好用，原因有幾點(diǎn)：數(shù)據(jù)統(tǒng)計不準(zhǔn)確，主要原因為掃碼槍有時讀取不到產(chǎn)品信息。MES系統(tǒng)上線倉促，在流程和功能匹配度上存在問題。其他提供制造前端的物理量數(shù)據(jù)采集；如各類傳感器數(shù)據(jù)。提供制造前端各種設(shè)備（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）提供制造前端所需的數(shù)據(jù)錄入和搜集所需的人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)人工錄入信息的采集。保證數(shù)據(jù)采集過程中的數(shù)據(jù)傳輸安全。保證設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)后的工作狀態(tài)可靠和信息安全。提供數(shù)據(jù)存儲、查詢、分析等所需的軟件。提供該數(shù)據(jù)平臺與其他應(yīng)用系統(tǒng)集成時所需的軟件接口。數(shù)據(jù)采集前端的類型、數(shù)量能夠在不影響原有數(shù)據(jù)平

13、臺的基礎(chǔ)上擴(kuò)展。數(shù)據(jù)接口完全開發(fā)，具備自生長和可擴(kuò)展性。企業(yè)信息化現(xiàn)狀分析現(xiàn)狀：具備五個系統(tǒng)，分別是：ERP（金蝶K3，12.3版）、OA（大通2015）、PLM（金蝶13.1版）、條形碼系統(tǒng)、MES系統(tǒng)。ERP系統(tǒng)上線于2007年，功能：供應(yīng)鏈生產(chǎn)制造（生產(chǎn)計劃、BOM清單、車間管理）財務(wù)結(jié)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（與PLM系統(tǒng)的BOM清單同步）OA系統(tǒng)上線于2015年，功能：審批流財務(wù)報銷初步的BI分析（財務(wù)報表）集成應(yīng)用（物資借用、付款申請、基礎(chǔ)資料）PLM系統(tǒng)上線于2014年，功能：資料電子化（審批流程）資料數(shù)據(jù)化（BOM）物料申請（與ERP系統(tǒng)同步）項目管理（下一步目標(biāo)）條形碼系統(tǒng)上線于2005年

14、，功能：成品下線、質(zhì)檢、出入庫、售后物料信息、出入庫單與ERP系統(tǒng)同步MES系統(tǒng)上線于2015年，功能：SMT管理（追溯物料，板卡與批次綁定）DIP（插件）追溯組測包（生產(chǎn)過程管控）庫存發(fā)貨管理物料信息、出入庫單、BOM與ERP系統(tǒng)同步分析：所有系統(tǒng)以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。每個系統(tǒng)有獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫和自身的數(shù)據(jù)格式，在進(jìn)行系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳遞時有報錯的風(fēng)險（目前九州內(nèi)部采用各系統(tǒng)中加審批流程來進(jìn)行規(guī)避）。智能制造方案系統(tǒng)架構(gòu)圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 11數(shù)字化制造

15、系統(tǒng)架構(gòu)圖按照工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺構(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：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 12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，每一個部分的功能也稍作了細(xì)化。子系統(tǒng)1.11.8都是部署在現(xiàn)場的各種軟硬件系統(tǒng)。子系統(tǒng)2.1是大數(shù)據(jù)平臺。子系統(tǒng)3.13.7是應(yīng)用軟件系統(tǒng)。需要指出：1.11.8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；3.13.7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)

16、耦合關(guān)系分析表 STYLEREF 1 s4SEQ 表 * ARABIC s 11子系統(tǒng)耦合關(guān)系表從耦合關(guān)系可以看出，前端系統(tǒng)（1.x）各個部分之間耦合很小，應(yīng)用系統(tǒng)（3.x）各個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，因此大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)是最為關(guān)鍵的步驟。工業(yè)大數(shù)據(jù)中心方案工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺框架圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 13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：前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：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。工業(yè)防火墻：實(shí)現(xiàn)前端設(shè)備與數(shù)據(jù)網(wǎng)中其他

17、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)是不可回避的問題，因此安全隔離自然也成為必須要考慮的要素。數(shù)據(jù)網(wǎng)：指工業(yè)現(xiàn)場的各種傳輸協(xié)議，常見的有RS485、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：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)計算3）數(shù)據(jù)請求服務(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)

18、數(shù)據(jù)的整體統(tǒng)籌才能解決這個問題。同時，鑒于數(shù)字化工廠網(wǎng)智能工廠進(jìn)化的過程中，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)平臺具有可擴(kuò)展性，或者稱之為自生長性。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。工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺特點(diǎn)該數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)的主要特點(diǎn)有：采用大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)，保證系統(tǒng)的開放性。如此一來，其他的數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)都可以隨時方便的接入到該平臺上。同時，也可以保證整個系統(tǒng)的功能可擴(kuò)展性。因此，這是一個可生長的平臺。引入工業(yè)防火墻。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)

19、考慮前端的信息安全防護(hù)。采用分布式計算架構(gòu)。有兩層含義：1）采集前端部署計算資源，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)并行的分布式計算，提高系統(tǒng)運(yùn)行和計算效率。平臺軟件采用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，在軟件功能增加、修改的時候不影響數(shù)據(jù)；使系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性大大增強(qiáng)?，F(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：產(chǎn)品型號產(chǎn)品批次號產(chǎn)品原料來源產(chǎn)品數(shù)量產(chǎn)品質(zhì)檢結(jié)論產(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：設(shè)備自讀?。壕邆渫ㄐ沤涌诘脑O(shè)備有自帶軟件

20、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。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。電子計數(shù)設(shè)備：例如掃碼槍等，其原理與(2)類似。其他系統(tǒng)導(dǎo)入：通過開放的數(shù)據(jù)接口，從其他系統(tǒng)導(dǎo)入或?qū)С?。設(shè)備數(shù)據(jù)采集設(shè)備數(shù)據(jù)包括但不限于：設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)：來源于設(shè)備本身，以時間戳來標(biāo)示設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)：異常信息記錄設(shè)備檔案數(shù)據(jù)：設(shè)備PDM系統(tǒng)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：無線傳感模塊無線傳感模塊集成了大量傳感器，如：煙霧傳感器、灰塵傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、熱釋電

21、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)用場景不限于安防、環(huán)境監(jiān)控、工廠虛擬再現(xiàn)等。圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 14無線傳感器模塊生物識別生物識別技術(shù)，常見的是指紋、虹膜、臉相等一系列生物特征提取和識別方法。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。該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：活體識別：掌靜脈圖像只有活體才有，非活體是得不到掌靜脈特征的；因此無法偽造。

22、無損傷：采用非接觸式被動方法獲取生物內(nèi)部特征，對生物體無任何損害。安全級別高：由于無法偽造，且提取的是生物體的內(nèi)部特征，其總體安全級別是目前所有生物識別技術(shù)中安全級別最高的一種。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。室內(nèi)定位Position室內(nèi)定位系統(tǒng)采用超寬帶技術(shù)，對現(xiàn)場人員動行動軌跡進(jìn)行記錄。其接入點(diǎn)可達(dá)上萬個，選用多維定位模式，定位精度達(dá)到厘米級并提供開放的軟件接口。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，多樣報警等。在保密性較高的場合尤為適用。數(shù)據(jù)服務(wù)數(shù)據(jù)庫制造現(xiàn)場屬離散制造，其數(shù)據(jù)基數(shù)適中，可采用Orale或Mssql數(shù)據(jù)庫

23、作數(shù)據(jù)存儲。Mssql可搭建于Windows Server操作系統(tǒng)上，便于后期維護(hù)管理。數(shù)據(jù)庫采用主備架構(gòu)，該架構(gòu)可提供了一個高效、全面的災(zāi)難恢復(fù)和高可用性解決方案。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)庫因計劃中和計劃外的中斷所導(dǎo)致的停機(jī)時間減到最少。主備數(shù)據(jù)庫可在兩臺服務(wù)器上分別布置，見下圖：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 15 Oracle Data Guard系統(tǒng)工業(yè)防火墻在工業(yè)現(xiàn)場，對智能設(shè)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，也帶來了安全隱患。尤其是在自動化程度較高的

24、制造現(xiàn)場，如果設(shè)備受到惡意代碼的攻擊，其帶來的損失將不堪設(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)管理平臺的功能包括：檢測流經(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、審計模塊，有效組織惡意攻擊的滲透，實(shí)現(xiàn)整個工作站的“白環(huán)境”。圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 16工業(yè)控制系統(tǒng)安全保障體系機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)總體架構(gòu)完整的視覺檢測系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：現(xiàn)場工作站、視覺算法層以及數(shù)據(jù)中心。首先是現(xiàn)場工作站，它是視覺檢測的一個

25、關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是整個軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)場工作站主要由一些光學(xué)設(shè)備及自動化運(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，由檢測平臺發(fā)出的信號觸發(fā)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。光學(xué)系統(tǒng)的選型和布置是和待測件密切相關(guān)的，應(yīng)根據(jù)待測件的狀態(tài)選擇合適的光學(xué)配置，這樣就可以減少軟件系統(tǒng)在處理過程中的壓力，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。高性能電腦則是視覺算法的載體，它將負(fù)責(zé)與現(xiàn)場工業(yè)相機(jī)通信，獲取圖片，并執(zhí)行檢測。除此之外，它還負(fù)責(zé)將檢測結(jié)果反饋給控制器，并如對實(shí)時性要求較高，則可能需要高性能的處理器及GPU。視覺檢測系統(tǒng)總體方案見下圖：圖 ST

26、YLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 130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。視覺軟件的數(shù)據(jù)接收線程將通過千兆以太網(wǎng)或USB從相機(jī)中異步獲取圖片數(shù)據(jù)。在實(shí)時性要求較高的場合，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，以保證對運(yùn)行時間的優(yōu)化集中在軟件層面，下圖為LED視覺檢測流程示意：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 131 LED視覺檢測軟件流程圖軟件將在現(xiàn)場終端上實(shí)現(xiàn)。在收到圖

27、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。同時，缺陷檢測線程池內(nèi)的線程將被激活，開始對圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，圖形算法的主體將在此過程中完成。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)所有檢測線程進(jìn)入終止態(tài)后，數(shù)據(jù)處理線程被激活，同時觸發(fā)下一次圖像采集。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。這些數(shù)據(jù)包括每項檢測的基本參數(shù)指標(biāo)、瑕疵品的細(xì)節(jié)參數(shù)、時間戳以及產(chǎn)品批次等信息。這些數(shù)據(jù)將存放在大數(shù)據(jù)中心，供其他系統(tǒng)調(diào)用，向企業(yè)管理者和工藝人員提供產(chǎn)線狀

28、態(tài)報告。數(shù)據(jù)集成圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 132視覺系統(tǒng)在企業(yè)生態(tài)圈示意圖機(jī)器視覺核心是視覺算法，而經(jīng)過的復(fù)雜算法產(chǎn)出的珍貴數(shù)據(jù)應(yīng)該被充分的利用起來。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。所以視覺算法產(chǎn)出的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被放入企業(yè)數(shù)據(jù)中心，從中提取有用數(shù)據(jù)。例如，對于每件檢測到的殘次品，它的批次、產(chǎn)品制造工藝、原料供應(yīng)商、缺陷類型、缺陷程度、生產(chǎn)人員等信息都將在數(shù)據(jù)中心中體現(xiàn)。其中視覺系統(tǒng)提供與缺陷相關(guān)的參數(shù)，這便和企業(yè)原有的產(chǎn)品管理、供應(yīng)商管理、客戶管理、制造執(zhí)行等系統(tǒng)互聯(lián)起來。通過分布式

29、計算從中發(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。實(shí)際應(yīng)用激光IO觸發(fā)的方式通常要求機(jī)械臂在抓取待測件前待測件的姿態(tài)保持固定。因為系統(tǒng)中不存在反饋，機(jī)械臂只知道有待測件進(jìn)入測試區(qū)域，并不知道待測件的姿態(tài)，這就要求在傳送帶末端設(shè)計相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)是的IO觸發(fā)時被測件處于特定姿態(tài)，讓機(jī)械臂進(jìn)行準(zhǔn)確的抓取和放置。圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 133待測物體識別圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 134抓取位置獲取引入機(jī)器視覺系統(tǒng)可以很好的解決這個問題。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)。無論待測件以什么姿態(tài)進(jìn)入，

30、工業(yè)相機(jī)和機(jī)械臂都可形成一條的反饋回路，實(shí)時追蹤被測件的位置和姿態(tài)，從特定的位置抓起被測件并插入測試槽中。即使有多個被測件進(jìn)入，視覺系統(tǒng)也能從容應(yīng)對。如有雜物進(jìn)入識別區(qū)，還可將其識別觸發(fā)報警，避免可能帶來的損失。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。視覺系統(tǒng)同樣采用千兆以太網(wǎng)通信，其數(shù)據(jù)吞吐量大，不但可以與機(jī)械臂協(xié)同工作，還可以將出現(xiàn)的異?；驕y試不過的圖像信息經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)送至云端數(shù)據(jù)中心。視覺機(jī)器人系統(tǒng)可以充分發(fā)揮信息自動化的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)與大數(shù)據(jù)平臺和MES系統(tǒng)對接，為技術(shù)人員提供完備的數(shù)據(jù)流，從而形成更加系統(tǒng)的測試體系。生產(chǎn)測試管理平臺總體框架圖 STYLER

31、EF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 135測試互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)從圖中可以看到，每個測試臺被當(dāng)做一個數(shù)據(jù)生產(chǎn)終端，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，構(gòu)成測試互聯(lián)網(wǎng)。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（Virtual Instrument Software Architecture）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RS232、RS485、USB、GPIB、TCP/IP等。系統(tǒng)的功能邏輯關(guān)系見下圖：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 136測試互聯(lián)網(wǎng)功能邏輯框圖平臺功能在數(shù)字化工廠的測試管理平臺不能單純的當(dāng)做一個個

32、獨(dú)立工作的測試臺來考慮，另外，測試管理平臺的軟件功能也不再只是實(shí)現(xiàn)簡單的自動化測試和數(shù)據(jù)采集，而是應(yīng)當(dāng)把被測產(chǎn)品的信息、測試工具管理、測試數(shù)據(jù)管理、測試任務(wù)管理等功能進(jìn)行融合，滿足測試工作在數(shù)字化工廠運(yùn)作方式中的要求。本案的測試管理平臺軟件的主要功能有：測試任務(wù)管理功能：根據(jù)生產(chǎn)的需要，對指定型號的產(chǎn)品進(jìn)行測試任務(wù)定義和下發(fā)，并跟蹤測試過程，檢查測試任務(wù)進(jìn)展的狀態(tài)。被測產(chǎn)品信息管理：將被測產(chǎn)品與測試數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，便于未來對測試數(shù)據(jù)與產(chǎn)品之間的交叉分析。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。測試軟件工具集成化管理：該軟件平臺提供一個綜合的集成圖形界面，將測試過程中需要

33、使用的各種測試工具都“包”在該界面中，類似于一個軟件容器，用戶可以通過該用戶界面對測試工具進(jìn)行訪問，避免測試工具的碎片化，易于管理。且測試工具的添加和刪除可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行增減。測試設(shè)備狀態(tài)管理：產(chǎn)線中的測試設(shè)備由于使用頻率高，維護(hù)頻率也遠(yuǎn)高于研發(fā)使用場景。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)行維修、校準(zhǔn)等維護(hù)。測試數(shù)據(jù)管理：該軟件以大數(shù)據(jù)架構(gòu)的工業(yè)數(shù)據(jù)平臺作為數(shù)據(jù)管理支撐，為用戶提供數(shù)據(jù)的存儲、查詢、導(dǎo)出、計算等功能。測試數(shù)據(jù)分析功能：為用戶提供數(shù)據(jù)的常見統(tǒng)計、交叉、可視化等處理軟件工具。自動報表功能：自動生成用戶需要的測試報告，并自動存入數(shù)據(jù)平臺中，便于未來查閱

34、和追溯。測試數(shù)據(jù)管理平臺軟件界面截圖如下：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 137測試數(shù)據(jù)管理平臺軟件截圖平臺特點(diǎn)是一個完全按照數(shù)字化工廠需求設(shè)計的基于互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的測試平臺。采用VISA架構(gòu)設(shè)計測試工具軟件，對儀器設(shè)備的型號有廣泛的支持性。采用分布式部署架構(gòu)，特別適合生產(chǎn)測試場景。集成化的測試工具和數(shù)據(jù)管理客戶端軟件，將生產(chǎn)測試過程中的各種過程數(shù)據(jù)采集工具都進(jìn)行了整合，避免了工具的碎片化。以大數(shù)據(jù)架構(gòu)的數(shù)據(jù)平臺支撐測試數(shù)據(jù)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。系統(tǒng)架構(gòu)為開放式?？梢圆挥绊懺邢到y(tǒng)工作的情況下自由的增加測試臺或測試軟件工具。是一個以測

35、試數(shù)據(jù)為核心設(shè)計的測試管理平臺。一開始的時候就是為測試數(shù)據(jù)的采集和利用設(shè)計的，數(shù)據(jù)的后處理功能和可擴(kuò)展性好。儀器驅(qū)動層為開放式設(shè)計?？梢院芊奖愕奶砑有碌膬x器型號，或利用原有的儀器設(shè)備，而不需要對測試流程管理軟件進(jìn)行修改。SOA軟件架構(gòu)。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。整個過程無需人工干預(yù)，結(jié)合自動化測試設(shè)備，最終實(shí)現(xiàn)無人測試。圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 138自動測試流程圖當(dāng)被測件加工完畢后，從傳送帶上被分配到測試子系統(tǒng)，在進(jìn)入測試系統(tǒng)范圍后通過激光或機(jī)器視覺發(fā)出一個就位信號。這時機(jī)械臂開始動作，將

36、待測件抓起，準(zhǔn)確放置到指定地點(diǎn)，測試過程啟動。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。在這期間產(chǎn)生的所有流程數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)都將被記錄。圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 139自動測試平臺結(jié)構(gòu)示意圖采用工業(yè)機(jī)器人作為生產(chǎn)與自動測試平臺間的橋梁，不僅可以提高效率，還為今后進(jìn)一步升級改造打下了基礎(chǔ)，其帶來的優(yōu)勢主要有：快速、準(zhǔn)確、高效；便于集成，提供以太網(wǎng)口，可與大數(shù)據(jù)平臺及MES系統(tǒng)高效融合；安裝角度自定；編程門檻低，靈活度高，可根據(jù)具體需求進(jìn)行二次開發(fā)；可搭配機(jī)器視覺等子系統(tǒng)，持續(xù)升級。工業(yè)領(lǐng)域中使用的四軸、六軸的

37、小型機(jī)器人已具有很高的靈活性和快速性，同時兼顧了準(zhǔn)確性，其重復(fù)定位精度通?？蛇_(dá)0.02mm，可滿足九州公司中對測試件抓取、放置，甚至接插的需求。小型機(jī)器人的負(fù)載通常在3KG至10KG，可根據(jù)待測件類型進(jìn)行考慮，如成品測試通常比板測要求負(fù)載量更大。末端的抓取結(jié)構(gòu)可根據(jù)被測件選用機(jī)器爪或真空氣泵，在對空氣氣體潔凈度需求較高的場合，通常選用前者，當(dāng)然也可以選用實(shí)驗室級別的機(jī)械臂。測試自動化方案測試臺的自動化主要通過兩個渠道來實(shí)現(xiàn)：通過矩陣開關(guān)和適配器實(shí)現(xiàn)被測件和測試設(shè)備之間連線關(guān)系的自動化切換。通過軟件控制被測件、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

38、將測試數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心。測試臺的系統(tǒng)邏輯構(gòu)成框圖如下：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 140測試臺系統(tǒng)構(gòu)成邏輯框圖測試平臺為面向各種不同型號的被測件，需要充分考慮被測信號與測試儀表的連接和路由問題。通常采取通用開關(guān)矩陣解決測試信號與儀表的路由問題、采取專用適配器解決被測件信號與通用開關(guān)矩陣連接問題。示意圖如下：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 141通用開關(guān)矩陣及適配網(wǎng)絡(luò)路由方式示意圖開關(guān)矩陣采用MxN的網(wǎng)絡(luò)形式，可以將開關(guān)矩陣兩側(cè)的任意兩個端口或多個端口進(jìn)行路由和導(dǎo)通。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，

39、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)。開關(guān)一般由TTL電平進(jìn)行控制，而TTL電平的產(chǎn)生由控制電路板構(gòu)成?？刂齐娐钒宓妮斎虢涌谑荝S232、GPIB、USB或TCP/IP等常見的VISA協(xié)議，其輸出口是GPIO，可以配置為需要的TTL電平輸出。專用適配器作為被測件與通用開關(guān)矩陣的接口轉(zhuǎn)換匹配模塊，可以將不同被測件的借口類型轉(zhuǎn)換為高頻、低頻信號連接端口集合，與通用開關(guān)矩陣相連。因此，針對不同型號的被測件，需要專門設(shè)計專用適配網(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。專用適配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計示意如下：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 142接

40、插線適配器設(shè)計示意圖航空電子設(shè)備模塊的接口類型和數(shù)量較多，更換被測模塊時相關(guān)的連線操作較為繁瑣和浪費(fèi)時間。適配器的接口設(shè)計和特定模塊的接頭類型、位置、數(shù)量相對應(yīng)的相匹配，將模塊的所有接頭集成在適配器上，通過操作適配器，一次性完成對整個模塊的接插線操作。通過適配器內(nèi)部的轉(zhuǎn)換，可以將各個信號經(jīng)由相對比較統(tǒng)一的接線簇與通用開關(guān)矩陣相連。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。應(yīng)用層系統(tǒng)智能倉儲系統(tǒng)方案倉儲管理倉庫管理的目標(biāo)如下：系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，倉庫的庫存信息能夠?qū)崟r地、準(zhǔn)確地共享,方便各部門、科室、人員的查詢和使用。實(shí)現(xiàn)倉庫

41、對物料的信息化管理,將區(qū)位化和等精細(xì)化管理思想運(yùn)用于系統(tǒng)中，相關(guān)人員通過對系統(tǒng)的查詢，均能夠得到所需查詢物料準(zhǔn)確的數(shù)量信息和精確的位置信息。系統(tǒng)的庫存信息可以實(shí)時反饋給數(shù)據(jù)流上游的采購部門、財務(wù)部門等,具體信息由系統(tǒng)按規(guī)范格式自動生成，從而減少相關(guān)人員對物料信息的人工輸入，大大降低由人工二次輸入引起的錯誤。系統(tǒng)能夠保證信息的安全性，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。倉庫管理可分為5個主要功能模塊：出入庫管理、庫存管理、盤存管理、庫存預(yù)警管理。出入庫管理主要分為出庫管理和入庫管理兩個部分。入庫管理又可以分為入庫和入庫記錄查詢。入庫是指對庫存進(jìn)行一次增加操作，入庫記錄查詢指的是對歷

42、史的入庫操作信息進(jìn)行查詢。出庫管理與入庫管理類似，也包括出庫和出庫記錄查詢。圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 17出入庫管理用例圖庫存管理庫存管理模塊主要是對倉庫信息、物料信息的維護(hù),以及庫存信息的展示。倉庫信息、物料信息的維護(hù)主要包括倉庫信息和物料信息的添加、刪除、修改等功能。庫存信息的展示包括當(dāng)前庫存狀態(tài)以及庫存查詢統(tǒng)計和各種報表生成。其中當(dāng)前庫存狀態(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。圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 18庫存管理用例

43、圖其中信息查詢又包括倉庫基本信息查詢，貨物基本信息查詢，庫存信息查詢以及出入庫記錄查詢。圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 19庫存信息查詢用例圖盤存管理：庫存盤點(diǎn)是庫存管理的日常工作。該模塊主要分為庫存盤點(diǎn)和物料報損兩部分，其中庫存盤點(diǎn)又包括凍結(jié)盤點(diǎn)和循環(huán)盤點(diǎn)兩種。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算、差異核算、出庫差異分?jǐn)偂{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。圖 STYLEREF 1 s

44、4SEQ 圖 * ARABIC s 110盤存管理用例圖庫存預(yù)警管理：適量的庫存是保證生產(chǎn)不間斷進(jìn)行的重要保證,隨著生產(chǎn)過程的持續(xù)進(jìn)行,物料不斷的被消耗。由于物料的采購?fù)ǔＲ艿焦┓缴a(chǎn)周期、貨運(yùn)周期等諸多因素的影響,因此從采購指令下達(dá)到物料進(jìn)入庫房之間存在著一個提前期。所以,物料補(bǔ)充指令的下達(dá)應(yīng)該在提前期之前做出。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。另一方面,如果有庫存過量,會造成資金的極大占用和浪費(fèi),因此在庫存管理過程中,一方面要預(yù)防缺貨的發(fā)生,另一方面還要防止出現(xiàn)庫存積壓狀態(tài)。圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s

45、111庫存預(yù)警管理用例圖關(guān)于庫存的控制有多種方法,其中定期訂貨法需要對庫存進(jìn)行固定周期的監(jiān)測,由于這種檢測方法的固有周期性,其監(jiān)測結(jié)果經(jīng)常會出現(xiàn)尚未到達(dá)臨界訂貨點(diǎn)即進(jìn)行補(bǔ)充的狀況；MRP對庫存的控制則是基于對物料需求進(jìn)行統(tǒng)籌、有效的科學(xué)分析基礎(chǔ)之上的；JIT則是在庫存管理高度有效運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下追求零庫存控制策略。備料輔助傳統(tǒng)的倉庫具有空間利用率低、靈活性差、差錯率高、擴(kuò)展性能差、聯(lián)動性差等缺點(diǎn)。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。其結(jié)構(gòu)如下圖：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 112備料輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖自動化

46、高架庫：用自動化堆垛機(jī)、貨架系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物料存??；自動化輸送系統(tǒng)：用自動化輸送裝備實(shí)現(xiàn)物料的交接和搬運(yùn)；自動物料追蹤系統(tǒng)：用RFID實(shí)現(xiàn)物料操作過程的追蹤；下圖為一個自動化備料系統(tǒng)仿真設(shè)計圖：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 113自動化備料系統(tǒng)仿真示意圖在系統(tǒng)設(shè)計中需要考慮的因素有如下：托盤物品：存放對象、物料重量、物料尺寸等空托盤垛：存放位置、頂層高度等組合式貨架：材料、尺寸、間隙等堆垛機(jī)：載荷參數(shù)、控制方式、速度輸送機(jī)：AGV小車參數(shù)、傳送帶參數(shù)下圖為一個備料系統(tǒng)硬件組成示意圖：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 114自動化備料系統(tǒng)

47、物理組成示意圖自動化備料系統(tǒng)的軟件設(shè)計以物料管理系統(tǒng)提供的信息為參考，在生產(chǎn)計劃階段，下發(fā)命令到倉庫，取料，并更新倉儲數(shù)據(jù)；在采購階段，物料入庫數(shù)據(jù)自動更新，并反饋給生產(chǎn)計劃部門以準(zhǔn)備生產(chǎn)。項目管理系統(tǒng)方案項目管理項目管理的一般流程見下圖：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 115項目管理一般流程項目管理包括如下內(nèi)容：項目任務(wù)管理根據(jù)企業(yè)情況，項目任務(wù)的來源分為訂單來源和生產(chǎn)預(yù)估計劃來源。訂單來源指企業(yè)接收到新產(chǎn)品訂單后，成立項目管理小組，任命項目經(jīng)理對該項目的全過程進(jìn)行管理，其過程包括研發(fā)規(guī)劃、設(shè)計定型、產(chǎn)品試制、生產(chǎn)準(zhǔn)備、小批量生產(chǎn)、批量生產(chǎn)。生產(chǎn)預(yù)估計劃來源，

48、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)計劃的制定，對于這種項目來源，項目流程一般僅為批量生產(chǎn)。項目狀態(tài)管理項目立項之后，項目組成員即可根據(jù)對應(yīng)權(quán)限對項目狀態(tài)進(jìn)行管理。包括項目狀態(tài)及進(jìn)度查詢、項目狀態(tài)更新、項目暫停、項目終止、項目內(nèi)容更改、項目負(fù)責(zé)人更改、項目合并等。成本管理成本控制是企業(yè)的一項重要的工作內(nèi)容。企業(yè)通過對成本的計劃、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。成本管理系統(tǒng)就是通過對于成本的不同方式的確認(rèn)、計量、分析和比較，確保這種系統(tǒng)控制能最終落實(shí)到資源消耗上。使得企業(yè)的管理者能夠得到更加準(zhǔn)確和

49、及時的數(shù)據(jù)。成本管理ER關(guān)系見如下幾圖：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 116成本用例示意圖圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 117成本核算分析用例示意圖圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 118多系統(tǒng)集成管理用例示意圖成本管理系統(tǒng)承擔(dān)的工作是計算出生產(chǎn)計劃中，成本消耗和產(chǎn)品的產(chǎn)出之間的投入產(chǎn)出比。針對產(chǎn)品和項目核算出產(chǎn)品料工費(fèi)，可以統(tǒng)計出單位產(chǎn)品的材料成本消耗。另外成本管理系統(tǒng)還可以根據(jù)采購的原材料而把成本細(xì)分，根據(jù)產(chǎn)品的工序和結(jié)構(gòu)，對產(chǎn)品進(jìn)行成本細(xì)化分析。圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 *

50、ARABIC s 119項目成本信息ER圖同時，根據(jù)產(chǎn)品的常規(guī)投入，制定產(chǎn)品的成本標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)是在一定的物價水平和勞動力價格下制定的成本標(biāo)準(zhǔn)，而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)成本，在每一批次的產(chǎn)品中計算出實(shí)際成本在各項之間，計算出實(shí)際成本和標(biāo)準(zhǔn)成本之間的數(shù)據(jù)差額，從而改進(jìn)成產(chǎn)工序等，從而更好的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成本或者項目成本的更好控制。圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 120產(chǎn)品成本信息ER圖在項目的成本核算分析中，根據(jù)項目的周期，首先進(jìn)行事前成本分析，根據(jù)項目的程度，對項目進(jìn)行事前的成本的預(yù)估計，對包括勞動力、原材料成本、車床損耗、生產(chǎn)損耗等進(jìn)行預(yù)先的成本估計，以期對項目的成本進(jìn)行大概的預(yù)

51、估計。然后在項目進(jìn)行的過程中，分階段，分周期的對項目成本進(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)先估計的方向進(jìn)行發(fā)展。最后，項目的完成階段，對成本進(jìn)行事后分析，對項目成本的事后分析，包括多方面的分析，包括對項目中花費(fèi)的匯總和總結(jié)，對項目進(jìn)行完整的成本分析。同時，每一個產(chǎn)品是由多個工序?qū)崿F(xiàn)的，在計算整體生產(chǎn)成本的同時，還需要對每一步驟，或者分產(chǎn)品進(jìn)行投入產(chǎn)出分析，以使其達(dá)到最高的成本效率控制。同時，對產(chǎn)品成本和項目的成本分析結(jié)果都應(yīng)該在多系統(tǒng)子模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。使各個模塊都可以對產(chǎn)品或者項目的成本進(jìn)行更好的把握和掌

52、控，最終實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)效率的完美提高。風(fēng)險管理項目風(fēng)險管理是指對項目風(fēng)險從識別到分析乃至采取應(yīng)對措施等一系列過程，它包括將積極因素所產(chǎn)生項目風(fēng)險管理流程的影響最大化和使消極因素產(chǎn)生的影響最小化兩方面內(nèi)容。風(fēng)險管理的主要內(nèi)容是風(fēng)險識別，包含兩方面內(nèi)容：識別哪些風(fēng)險可能影響項目進(jìn)展及記錄具體風(fēng)險的各方面特征。風(fēng)險識別 不是一次性行為，而應(yīng)有規(guī)律的貫穿整個項目中。風(fēng)險識別包括識別內(nèi)在風(fēng)險及外在風(fēng)險。內(nèi)在風(fēng)險指項目工作組能加以控制和影響的風(fēng)險，如人事任免和成本估計等。外在風(fēng)險指超出項目工作組控制力和影響力之外的風(fēng)險，如市場轉(zhuǎn)向或政府行為等。風(fēng)險管理的工具和方法如下：核對表一般根據(jù)風(fēng)險要素編纂。包括項目的

53、環(huán)境，其它程序的輸出，項目產(chǎn)品或技術(shù)資料，以及內(nèi)部因素。流量表能幫助項目組易于理解風(fēng)險的緣由和影響。風(fēng)險量化。風(fēng)險控制的基本措施為：對風(fēng)險對策控制的輸入項風(fēng)險管理方案。實(shí)際風(fēng)險事件。有些已識別了的風(fēng)險事件會發(fā)生，有些則不會。發(fā)生了的風(fēng)險事件是實(shí)際風(fēng)險事件或說是風(fēng)險的起源，而項目管理人員應(yīng)總結(jié)已發(fā)生的風(fēng)險事件以便進(jìn)行進(jìn)一步的對策研究。附加風(fēng)險識別。當(dāng)項目進(jìn)程受到評價和總結(jié)時，事先未被識別的潛在風(fēng)險事件或風(fēng)險的起源將會浮出水面。風(fēng)險對策實(shí)施控制的工具和方法工作區(qū)：對消極的風(fēng)險事件而言，工作區(qū)是一種不列入方案的對策。所謂不列入方案是指在感覺上它并未定義在風(fēng)險事件發(fā)生前。附加風(fēng)險策略研究。如果風(fēng)險事件

54、未被預(yù)料到，或后果遠(yuǎn)大于預(yù)料，那么計劃的風(fēng)險策略將會不充分，這時就有必要再次重復(fù)進(jìn)行風(fēng)險對策研究甚至風(fēng)險管理程序。風(fēng)險對策實(shí)施控制輸出項校正行為：校正行為首先包括實(shí)施已計劃的風(fēng)險對策（比如實(shí)施預(yù)防性計劃或工作區(qū)計劃）。實(shí)時調(diào)整風(fēng)險管理計劃。一個預(yù)料之中的風(fēng)險事件發(fā)生或沒發(fā)生，對實(shí)際風(fēng)險事件后果的評估，對風(fēng)險系數(shù)和風(fēng)險機(jī)率的評估，以及風(fēng)險管理方案的其它方面，都應(yīng)進(jìn)行實(shí)時的更新調(diào)整。設(shè)備管理系統(tǒng)方案設(shè)備狀態(tài)管理主要包括：設(shè)備檔案管理、運(yùn)行監(jiān)控、保養(yǎng)及維修管理等。設(shè)備檔案管理設(shè)備檔案管理將基礎(chǔ)信息分類與查詢-型號，采購價格，供應(yīng)商信息，設(shè)備折舊信息，關(guān)鍵參數(shù)信息，產(chǎn)品說明書，維修手冊，提供設(shè)備檔案與

55、之關(guān)聯(lián)，形成數(shù)字化模型進(jìn)行設(shè)備的檔案管理。同時提供計算設(shè)備在其全生命周期過程中發(fā)生的采購費(fèi)用、折舊費(fèi)用、保險費(fèi)用、保修費(fèi)用，為財務(wù)提供全面的成本信息。設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控包括運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)，便于實(shí)時掌握各類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)生故障時及時報警，統(tǒng)計設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷信息，實(shí)現(xiàn)保養(yǎng)提醒。該功能為一線的生產(chǎn)運(yùn)行人員提供設(shè)備運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)記錄與查詢功能，使運(yùn)行管理人員準(zhǔn)確記錄設(shè)備的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障時及時報修。其方式包括：調(diào)取視頻監(jiān)控畫面和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控與現(xiàn)場的視頻監(jiān)控集成，同時與眾多工程現(xiàn)場的自動控制系統(tǒng)進(jìn)行集成。視頻監(jiān)控的調(diào)取不但可以立體顯示標(biāo)定所有視頻監(jiān)視設(shè)備的安裝位置，而且可以遠(yuǎn)程遙

56、控視頻設(shè)備的云臺控制視角和景深，通過網(wǎng)絡(luò)鏈接使控制中心能及時了解現(xiàn)場的情況。設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)直觀展示與分析通過對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，可以通過相應(yīng)設(shè)備對應(yīng)的三維模型進(jìn)行顏色的區(qū)分，以及設(shè)備運(yùn)行曲線等直觀方式展示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對于處于亞健康以及報警預(yù)警設(shè)備進(jìn)行及時的提醒和分析。設(shè)備運(yùn)行健康狀態(tài)自診斷、自適應(yīng)該功能利用設(shè)備，環(huán)境，操作，維修，保養(yǎng)，供應(yīng)商等多個類型的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確預(yù)測設(shè)備故障，提升設(shè)備效能，降低維護(hù)成本。正是因綜合不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，并自動檢測故障模式，主動部署維護(hù)和維修資源，可大大節(jié)省下游成本。自適應(yīng)自診斷，包括電子系統(tǒng)自動診斷和模塊式置換裝置，把遠(yuǎn)距離設(shè)備的傳感器數(shù)據(jù)連續(xù)提供給中央工作站。

57、通過這個工作站，維護(hù)專家可以得到專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能支持，以完成決策任務(wù)。然后將向遠(yuǎn)方的現(xiàn)場發(fā)布命令，開始維護(hù)例行程序，這些程序可能涉及調(diào)整報警參數(shù)值、啟動機(jī)器上的試驗振動裝置、驅(qū)動備用系統(tǒng)或子系統(tǒng)。保養(yǎng)及維修管理設(shè)備保養(yǎng)及維修管理貫徹“預(yù)防為主”和“維護(hù)與計劃檢修相結(jié)合”的原則，通過平臺設(shè)備保養(yǎng)和維修管理，做到正確使用、精心維護(hù)，使設(shè)備經(jīng)常處于良好狀態(tài)，以保證設(shè)備的長周期、安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，并可通過歷史數(shù)據(jù)對設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和維修周期提示。PLM系統(tǒng)方案數(shù)據(jù)關(guān)系管理圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 121產(chǎn)品數(shù)據(jù)ER圖產(chǎn)品數(shù)據(jù)包括：需求數(shù)據(jù)：主要指產(chǎn)品在設(shè)計前期從各

58、渠道得到的技術(shù)需求，包括功能及技術(shù)指標(biāo)等。設(shè)計數(shù)據(jù)：產(chǎn)品在實(shí)際開發(fā)過程中的所有數(shù)據(jù)。包括文檔、圖紙、技術(shù)參數(shù)、BOM清單等。質(zhì)量數(shù)據(jù)：產(chǎn)品在開發(fā)完成之后的質(zhì)檢數(shù)據(jù)，一般以報表的形式展現(xiàn)。文檔數(shù)據(jù)版本管理規(guī)則文檔作為PLM系統(tǒng)中最為常見的數(shù)據(jù)形式，其生命周期管理是最為關(guān)鍵的部分。而實(shí)現(xiàn)其生命周期管理的途徑是版本管理。圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 122文檔版本管理流程產(chǎn)品分層編號規(guī)則在常見的PLM系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的層級管理，一般需要按照一定的規(guī)則對本單位所使用的各種產(chǎn)品按照層級編號，這樣才能按照BOM有序的索引到所有的產(chǎn)品，并進(jìn)行管理。一般而做法是通過前綴來

59、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的分級區(qū)分，而為了控制系統(tǒng)的復(fù)雜度，產(chǎn)品的層級劃分一般不超過4級。下圖是一個4級結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品層級劃分示意圖：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 123產(chǎn)品層級劃分?jǐn)?shù)據(jù)關(guān)系管理規(guī)則一般而言，在PLM系統(tǒng)中，以產(chǎn)品和項目兩種實(shí)體作為數(shù)據(jù)關(guān)系實(shí)體的綱領(lǐng)，這種方法是十分清晰和易于管理的方式。所有的工程數(shù)據(jù)以文檔的形式體現(xiàn)，因此在PLM系統(tǒng)中的Data指的就是文檔，這一點(diǎn)首先需要明確。至此，已經(jīng)可以明確的確定PLM系統(tǒng)的任務(wù)是處理產(chǎn)品、項目和文檔三者之間的關(guān)系。其邏輯關(guān)系見下圖：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 124產(chǎn)品、項目、文檔邏輯關(guān)

60、系圖PLM系統(tǒng)中，產(chǎn)品和文檔都有版本跟蹤，項目需要有狀態(tài)變化和跟蹤；也就是說，產(chǎn)品、項目和文檔的狀態(tài)都隨時在發(fā)生改變，怎樣實(shí)現(xiàn)版本關(guān)系的跟蹤是系統(tǒng)設(shè)計中需要考慮的問題。詳細(xì)的處理過程見下圖：圖 STYLEREF 1 s4SEQ 圖 * ARABIC s 125版本跟蹤處理其中的基本原則如下：在項目或產(chǎn)品狀態(tài)開放時間區(qū)間內(nèi)才能建立或修改文檔與之對應(yīng)的關(guān)系；項目或產(chǎn)品狀態(tài)一旦鎖定，關(guān)聯(lián)關(guān)系同時被鎖定；只有被批準(zhǔn)過的文檔才能與項目狀態(tài)或產(chǎn)品狀態(tài)相關(guān)聯(lián)；PLM系統(tǒng)PLM系統(tǒng)設(shè)計原則包括：功能定制化、開放性、易維護(hù)性和可靠性。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，主要任務(wù)是管理如下數(shù)據(jù)：產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)文檔，包括但不限于：設(shè)計