智能制造生產管理與控制（中級）課件 任務7.4　 數據采集與分析

智能制造生產管理與控制數據采集數據采集的意義隨著信息化與工業(yè)化的深度融合，信息技術滲透到了工業(yè)企業(yè)產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，推動了以“智能化生產、個性化定制、網絡化協(xié)同和服務化延伸”為代表的新興智能制造模式的發(fā)展，其核心是基于海量工業(yè)數據的全面感知。工業(yè)數據采集可以實現(xiàn)對生產現(xiàn)場各種工業(yè)數據的實時采集和整理，為企業(yè)的MES、ERP等信息系統(tǒng)提供大量工業(yè)數據，通過對積累沉淀的工業(yè)大數據的深入挖掘，實現(xiàn)生產過程優(yōu)化和智能化決策。數據采集的定義工業(yè)數據采集是利用泛在感知技術對多源設備、異構系統(tǒng)、運營環(huán)境、人等要素信息進行實時高效采集和云端匯聚。工業(yè)數據采集對應工業(yè)互聯(lián)網平臺體系架構中的邊緣層，如下圖紅圈線所示。通過各類通信手段接入不同設備、系統(tǒng)和產品，采集大范圍、深層次的工業(yè)數據，以及異構數據的協(xié)議轉換與邊緣處理，構建工業(yè)互聯(lián)網平臺的數據基礎。數據對象工業(yè)數據采集廣義范圍既包括工業(yè)現(xiàn)場設備的數據采集和工廠外智能產品/裝備的數據采集，也包括對ERP、MES等應用系統(tǒng)的數據采集，具體如下：工業(yè)現(xiàn)場設備的數據采集：主要通過現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網、工業(yè)光纖網絡等工業(yè)通信網絡實現(xiàn)對工廠內設備的接入和數據采集，可分為三類：對傳感器、變送器、采集器等專用采集設備的數據采集；對PLC、RTU、嵌入式系統(tǒng)、IPC等通用控制設備的數據采集；對機器人、數控機床、AGV等專用智能設備/裝備的數據采集。主要基于智能裝備本身或加裝傳感器兩種方式采集生產現(xiàn)場數據，包括設備（如機床、機器人）數據、產品（如原材料、在制品、成品）數據、過程（如工藝、質量等）數據、環(huán)境（如溫度、濕度等）數據、作業(yè)數據（現(xiàn)場工人操作數據，如單次操作時間）等數據。主要用于工業(yè)現(xiàn)場生產過程的可視化和持續(xù)優(yōu)化，實現(xiàn)智能化的決策與控制。數據對象工廠外智能產品/裝備的數據采集：主要通過工業(yè)物聯(lián)網（3G/4G/5G、NB-IoT等）實現(xiàn)對工廠外智能產品/裝備的遠程接入（通過DTU、數采網關等）和數據采集。主要采集智能產品/裝備運行時關鍵指標數據，包括但不限于如工作電流、電壓、功耗、電池電量、內部資源消耗、通信狀態(tài)、通信流量等數據。主要用于實現(xiàn)智能產品/裝備的遠程監(jiān)控、健康狀態(tài)監(jiān)測和遠程維護等應用。對EPR、MES等應用系統(tǒng)的數據采集：主要由工業(yè)互聯(lián)網平臺通過接口和系統(tǒng)集成方式實現(xiàn)對MES、ERP等應用系統(tǒng)的數據采集。采集方法RFID方式：是對人員、物料等進行編碼、位置、狀態(tài)等信息的實施采集，通過RFID芯片的綁定，將人員、物料的信息等寫入RFID中。通過實際使用，這個方法簡單直接，效果良好。普通以太網模式：通過以太網開發(fā)包的設備，采用windows操作系統(tǒng)進行以太網接口的設備，可以利用第三方軟件開發(fā)商提供的開發(fā)接口，對設備進行網絡傳輸，滿足各類數據的傳輸需求。而且將各種設備的狀態(tài)信息、參數信息進行保存，滿足對數據庫集成的實時采集要求。數據采集卡：通過與生產設備的相關I/O點與對應的傳感器進行連接，采集相應的加工信息，包括設備運行加工、設備故障等參數等。適用系統(tǒng)包括無串口和無局域網絡設備，采用的方式為開關量采集卡、模擬量采集卡等。采集方法人工輔助方式：適用于非自動化設備以及不具備自動信息采集功能的自動化設備，采用手工填表、條碼掃描、手持終端等，實現(xiàn)對數據的采集。其具有靈活方便的優(yōu)勢，彌補了自動采集在豐富性、適應性上的缺陷，但也存在實時性和準確性的缺點。TCP/IP協(xié)議的以太網模式：以太網的配置是未來技術發(fā)展的趨勢，這種信息采集模式內容非常豐富，而且可以實現(xiàn)遠程控制。目前眾多設備廠商，如配備了局域網口，擁有大量方便集成的接口，可以實現(xiàn)實時采集數控設備程序運行信息、設備運行狀態(tài)信息、系統(tǒng)狀態(tài)信息、報警信息、運行程序內容信息、操作數據、設備參數等數據。通過設備的及時限制，實時數據采集可以進行生產的事先預防，對于生產加工、質量管控有很好的作用。采集方法組態(tài)軟件采集：通過PLC控制類的設備對非數控類組態(tài)軟件進行相關信息的讀取，包括各種模擬量信息，如溫度和壓力等，將讀取的I/O點信息存入數據庫中。作為工業(yè)自動化領域的新型軟件開發(fā)工具，組態(tài)軟件可以幫助開發(fā)人員利用軟件包中的工具，對軟件進行硬件配置、數據、圖形等的開發(fā)工作。組態(tài)軟件通過串口或者網口與PLC相連，數據采集和處理通過計算機完成，可以將各種曲線進行實時輸出。經過實踐驗證，組態(tài)方式實時數據采集具有投入少，連接方便、穩(wěn)定性強的特點，對于智能制造中的工控來說性價比最高。數據采集體系架構工業(yè)數據采集體系架構包括設備接入、協(xié)議轉換、邊緣數據處理三層，向下接入設備或智能產品，向上與工業(yè)互聯(lián)網平臺/工業(yè)應用系統(tǒng)對接，如下圖所示：數據分析數據分析的目的是把隱藏在一大批看來雜亂無章的數據中的信息集中和提煉出來，從而找出所研究對象的內在規(guī)律。在實際應用中，數據分析可幫助人們做出判斷，以便采取適當行動。數據分析是有組織有目的地收集數據、分析數據，使之成為信息的過程。對全流程質量數據的采集及處理，形成一體化質量管理系統(tǒng)，用來質量異議追溯查詢及分析；在局部或相關區(qū)域對能源介質數據采集、分析及管理，形成能源監(jiān)控或能源管理系統(tǒng)，目的是能耗分析與統(tǒng)計比對，有助于能源分配及節(jié)能減排；單獨對檢化驗或計量進行數據采集與應用，形成計量、檢化驗系統(tǒng)，是將物料計量及過程成分進行有效采集和管理。

制造業(yè)企業(yè)應利用這些基礎數據，解決現(xiàn)場信息孤島，使得信息化整體效應，透明流轉，提高企業(yè)效率。Thanks!感謝聆聽智能制造生產管理與控制設備數據采集設備數據采集為準確及時掌握設備運行狀態(tài)、生產的情況，防范和減少設備事故故障發(fā)生，提高設備運行可靠性，通過MES系統(tǒng)采集各個單元設備的信息，主要記錄設備運行的數據，包括設備運行、故障停機、設備事故等數據。設備數據采集的對象在匯博智能制造MES系統(tǒng)中，設備采集的對象有：加工中心數據采集、工業(yè)機器人數據采集、監(jiān)控數據采集，如下圖所示。加工中心數據采集工業(yè)機器人數據采集監(jiān)控數據采集加工中心數據采集

MES系統(tǒng)提供加工中心的狀態(tài)監(jiān)控界面，如下圖所示。該界面提供了加工中心的運行狀態(tài)、工作模式、主軸轉速、進給倍率、機床坐標、報警記錄等重要的運行參數；展示機床當前加載的程序編號、程序名稱以及刀具號。利用這些可視化的數據，設備管理人員可隨時隨地準確的掌握該設備的生產信息、故障信息等關鍵信息。工業(yè)機器人數據采集

MES系統(tǒng)提供工業(yè)機器人的狀態(tài)監(jiān)控界面，如下圖所示。該界面提供了工業(yè)機器人的在線狀態(tài)、狀態(tài)信息、待機位置、工作模式、機器人速度、各個關節(jié)軸的角度等信息。為設備管理人員提供實時工業(yè)機器人的狀態(tài)信息。監(jiān)控數據采集

MES系統(tǒng)提供視頻監(jiān)控界面，如下圖所示。該界面能夠實時提供現(xiàn)場的畫面，在關鍵設備上安裝監(jiān)控攝像頭，實時或者通過回調視頻的方式來遠程監(jiān)控設備的生產狀態(tài)，便于對產線上的重點環(huán)節(jié)進行實時把控，對突發(fā)事件進行及時指揮處置。Thanks!感謝聆聽智能制造生產管理與控制生產數據采集生產數據采集企業(yè)在進行生產過程中，會產生大量的生產數據，通過MES系統(tǒng)采集各生產過程控制系統(tǒng)（包括生產單元、生產設備等）的實時生產數據，對采集的生產過程信息進行處理和監(jiān)視，以便各生產流程進行統(tǒng)一的監(jiān)視和管理。生產數據采集的對象在匯博智能制造MES系統(tǒng)中，生產數據采集的對象有：加工生產過程數據、生產數據、刀具數據、倉庫數據、設備數據，如下圖所示。加工生產過程的數據生產數據刀具數據倉庫數據設備數據生產過程數據采集

MES系統(tǒng)提供加工生產過程的狀態(tài)監(jiān)控界面，如下圖所示。該界面能夠提供系統(tǒng)在加工生產零件時的生產情況如任務id、訂單、原料、從哪個倉庫、到哪個倉庫、狀態(tài)、步序/總步序、位置、開始時間、結束時間等信息，可查詢零件當前處于哪一道加工工藝，已完成加工工藝的時間、對象等信息，未加工的工藝信息等。生產數據統(tǒng)計

MES系統(tǒng)提供生產看板界面，如下圖所示。該界面能夠查看系統(tǒng)每天接受任務的數量以及任務完成率。生產數據統(tǒng)計

MES系統(tǒng)提供刀具看板界面，如下圖所示。該界面能夠查看加工中心的基本信息：機床運行狀態(tài)、機床工作模式、當前使用刀具，查看加工中心刀具的詳細信息：刀具號、長度形狀補償、長度磨損補償、半徑形狀補償、半徑磨損補償信息。生產數據統(tǒng)計

MES系統(tǒng)提供倉庫看板界面，如下圖示。該界面能夠查看料倉中每個倉位的信息和狀態(tài)，在系統(tǒng)加工生產時，根據零件的加工情況實時更新倉位的信息：無料、未加工、加工中、加工完成、加工異常。生產數據統(tǒng)計

MES系統(tǒng)提供設備看板界面，如下圖所示。該界面能夠查看機床和機器人設備的基本信息。Thanks!感謝聆聽智能制造生產管理與控制視頻監(jiān)控查看任務要求本次任務需要在MES中查詢機床等設備實時視頻監(jiān)控畫面，查看不同監(jiān)控的畫面信息。Thanks!感謝聆聽智能制造生產管理與控制設備狀態(tài)信息查詢