工廠生產數據采集系統

發布時間：2020-08-07 05:11:48 來源：ITPUB博客閱讀：484 作者：集控ERP 欄目：大數據

一、工廠生產數據采集系統

工廠 生產數據采集系統 主要面向于生產制造型企業，對其內部車間的生產數據、人員數據、設備數據等進行實時監控，并存儲在數據庫中，通過圖表或報表的樣式進行展現，確保了分析和優化生產工藝流程所需的透明度。生產數據采集系統是實現工廠智能化改造的第一步，也是現場生產執行層與管理層之間的信息紐帶，能夠實現異常數據實時反饋、管理推送可視化、現場監控遠程化、過程管控集成實時化，最終實現工廠的數字化管控！

二、工廠生產數據采集系統解決方案

第一步：工廠現場調研

當匠興科技接到客戶工廠生產數據采集系統需求后首先會組織團隊人員到客戶現場進行調研，調研內容分為以下幾方面：調研車間布局、調研工藝流程、調研生產設備現狀、設備維護保養計劃于維保記錄、設備巡點檢操作規范、設備開停運行情況、設備故障處理過程、調研生產操作、調研設備需求（自動化設備等）、調研設備接口與協議、調研設備相關的關鍵數據采集、優化潛在工位的操作人員訪談、自動化改造部門的歷史項目、在建項目、規劃項目、自動化改造部門產品穩定性及自控水平……

第二部：工廠生產數據采集系統硬件設備的安裝及調試

硬件設備的安裝及調試主要由匠興工控組負責，主要是對現場網絡環境搭建，包括網絡設備、服務器等；無線熱點定位和布置；設備數據采集接口、人機交互設備在內的硬件安裝與調試工作，包括PDA、智能手表、智能終端等；數控機床、機器人設備的數據接口實現；需要確認并跟蹤落實系統硬件的到貨、部署搭建、設備接口與網絡等基礎設施的配套改造等工作，并配合系統實施組進行系統的軟硬件總體測試和數據貫通工作。

1.現場網絡傳輸搭建

現場需要搭建各類網絡傳輸設備，比如服務器、集線器、交換機、網橋、路由器、網關、網絡接口卡、調制解調器、光纖收發器、光纜等等，再運用有線網絡技術、無線網絡技術或者無線通信技術設置有線接口、無線熱點定位和布置等，通過布置的網絡把現場采集到的各項數據傳輸到工廠生產數據采集系統數據庫，然后通過顯示層，比如PC端、APP端、BS客戶端、車間電子看板、集控中心等進行展現。

2.人機交互終端的搭建

當生產計劃下達分發到各個具體的工段/工序，而最終進行生產加工的具體對象是工序下的設備，那么如何將指令直接反饋到設備上，讓操作員通過設備上的生產計劃指令展開生產加工任務呢？這時就需要一個人機交互終端入口；另外，對于生產線眾多的設備，設備的日常維護作業（保養、巡檢、點檢、維修）如何直觀放映在對應的設備上，也產生一個交互終端入口的需求。所以在構建工廠生產數據采集系統的時候就需要搭建人機交互終端。人機交互終端包括：工控一體機、工業一體平板電腦、微型電腦終端、觸摸屏、立式一體機、LED顯示屏、智能手機、智能手環等。
通過對人機交互終端搭建可以將生產計劃指令、設備日常維護指令直接下達到設備上，并且對于設備的實時運行情況、單臺設備的OEE做圖像化展示，還可實現加工產品與設備的信息共享。設備終端還將包括：調用SOP作業指導書、調用工藝圖紙、人員上崗驗證、人員考勤、安燈預警操作等相關功能，提供了生產線設備端的交互入口，讓人、機、料互相交互成為可能，操作人員按相關指令進行作業任務，進而減少溝通成本、保障按計劃有序開展工作；集成了崗位驗證、考勤功能，簡化了人員管理的運營成本。

3.數采終端搭建

工廠生產數據采集系統數采終端包括：RFID數采終端、RFID天線、PDA手持終端、掃描槍、3G手持移動終端、視覺識別終端、視頻監控終端等，RFID利用無線射頻技術，完成數據的采集和傳輸，帶有RFID識讀功能的手持PDA進行識別，主要運用于工廠內的生產線數據采集、質量追溯、倉庫管理、設備數據采集等，比如廠內的備料派料往往通過PDA與相關人員進行交互；品保人員需通過PDA界面傳輸檢測結果；PDA需要接收各個設備的日常維護工作等。通過對生產數據記錄分析、單品或批次追溯、設備運行狀態智能監控，全面提高制造企業的生產力。

4.標簽的使用

標簽在倉庫以及車間中廣泛被使用，倉庫中主要是從物料的采購、領用、完工、銷售及倉庫其他出入庫管理中進行使用，而車間中主要是工序的派工、流轉、工時及完工申報時使用，配合RFID的無線射頻識別技術，可以直接通過讀寫設備方式把倉庫及車間數據傳輸到生產數據采集系統數據庫中，方便車間管理者能夠實時分析車間生產流水情況。

5.標準數控系統、二開數控系統、PLC及工控PC、加裝傳感器

加裝傳感器

在工廠生產數據采集系統過程中常用的加裝傳感器類型有：光纖傳感器、模擬傳感器、金屬感應器、紅外感應器、氣敏傳感器、磁感應器、震動感應器等，工廠中采用加裝傳感器可以采集溫度、濕度、壓力、技術、液控、位移等等數據，并將數據進行高速傳輸，方便系統的讀取和分析，在很大程度上提高生產效率。比如在生產線對設備進行聯網監控時，在手工作業中，可以在工序上安裝傳感器自動采集工序的在制品產出量，進而縮短人工時間，提高效能。

MDC系統：數控機床

數控機床包含兩種數據系統，一種是標準數控系統，還有一種是二開數控系統，匠興科技可以對這兩類數控系統進行數據的采集，涉及國內外各種品牌，比如歐美的西門子、FAGOR、海德漢永克等；日本的三菱、兄弟、馬扎克等；國產的華中、廣數、凱恩帝等；臺灣的新代、寶元、中達等。
MDC系統對數控機床數據采集需要在信息層上配備一個RSS接口或以太網接口，進行諸如操作程序、信息的數據傳輸，以及在辦公室環境中監視設備的統計數據的傳輸。CNC機床需加裝設備智能終端，智能終端系統緩存預定指令，比如加工程序，安裝智能設備終端、可通過上位機直接發送指令，緩沖一些常用的數據，簡化生產過程中通訊傳遞的數據量，以提升網絡的可靠性。
原則上應在每個CNC數據機床工位加裝視覺圖像識別系統，在吊鉤上取得在制品放到工位上時進行視覺圖像自動識別，系統識別后自動調用相關的加工程序到對應加工設備，如果考慮每臺加工設備都加裝視覺圖像識別系統成本問題，可以考慮規劃生產流水線。僅在每流水線的特定位置加裝一套識別系統，系統識別在制品后，能夠通過流水線把相應在制品指定分配到對應的加工設備上，這樣亦可進行自動裝載程序，并且可以做到按CNC工位的繁忙情況智能均衡安排加工設備的生產任務，避免加工不同型號產品時刀具的反復切換帶來的時間成本。

PLC的使用

通過PLC等技術將設備和工控機進行集成，通過監聽設備的一些物理參數，當這些物理參數超出系統事先設定好的預警范圍則進行異常匯報，生產過程中實際生產與計劃差異超出預先設定值，則自動發送郵件，短信，看板等方式展現給相關負責人員。

6.電氣類產品安裝及使用

主要包括激光打印機、條碼打印機、液壓器件等

7.電子看板的安裝及調試

可根據自己公司的需要，來制定電子看板的大小和顯示內容，顯示內容可以包括ERP系統信息、 MES系統軟件 信息、自定義信息、圖形化信息、視頻信息等。以上信息均可以通過網絡線或無線終端實現看板與服務器之間的通信，服務器上的數據跟電子看板上顯示的信息同步。

第三部：工廠生產數據采集系統分析及運用

1.底層數據的采集。能夠與設備通訊的情況下盡量通過通訊的方式提取現場數據；實在不能通訊的設備，可以通過在變頻器等設備上并線的或外加傳感器、智能設備終端的方式去讀取;
2.對生產線的每臺生產設備（包括PLC，CNC數控機床等）部署設備終端，再通過企業已存在的網絡將數據進行統一聯網，從而形成對設備的實時監控，采集計算設備實際執行OEE的相關數據，從而為每臺設備制定 OEE計劃標準,將標準集成到系統中
3.通過構建設備基礎資料，設備運行監控，設備運行保養，設備備件管理體系，有效保障設備相關的所有管理需要
4.可視化車間看板的使用，不論是PC、PAD、手機都能夠使用看板進行管理。異構件備料看板、物流（裝車）計劃看板、生產指令看板、快速返修看板、在制品流量監控看板、異常看板、庫位目視化看板、差異看板、消滅看板等的運用
5.通過安燈系統引發異常。通過操作輔助設備主動匯報異常（例如PDA進行異常匯報），自動發送郵件，短信，看板等方式展現給相關負責人員
6.多維度的KPI考核數據客觀反饋設備以及相關管理人員的績效；
7.生產運營集控中心的建立。在企業內部構建生產運營集控中心。將差異化看板系統、設備聯網監控系統、安防監控系統、異常預警系統統一集成部署到運營集控中心，使管理者在一個地方實時匯總現場數據，作出管理決策。

三、工廠生產數據采集系統特色

1、實時數據庫

企業級的生產數據實時平臺
分布式數據架構、滿足集團需求
實時訪問全廠生產數據
高效的數據壓縮算法
長期保存歷史數據
支持在線計算和統計
支持遠程范圍、多種數據接口
個性化定制服務、靈活滿足用戶需求
不間斷穩定運行

2、車間組態組件

工廠生產數據采集系統

專業的圖形仿真技術
監控畫面與實際生產活動保持一致
豐富的設計工具
工程組態模板（采集模板、畫面模板、腳本模板、圖形模板）
組態工程開發XML
多語言操作系統兼容
支持完整的PLC協議
具備定制化組態能力
可進行設備改造、信號轉接

四、工廠生產數據采集系統成效

1.提供了生產線設備端的交互入口，讓人、機、料互相交互成為可能。
2.將每臺設備的指令直接下達到具體設備，操作人員按相關指令進行作業任務，減少溝通成本、保障按計劃有序開展工作。
3.集成監控檢測加工設備的關鍵指標，避免了質量異常的發生，節省了返工成本
3.集成了安燈系統，支持在安全、人員、質量、響應和成本方面的不斷改進，減少浪費
5.與CNC工位相互結合，提升了生產數據交互的穩定性，避免異常的發生。
6.設備日常維護作業計劃由系統自動產生，防止遺漏延期，確保計劃正確執行，減輕維修部門主管工作，提高了人員的工作效率；
7.設備日常維護作業有序進行，保障了設備的穩定性，降低了生產風險、降低了設備維修成本。
8. 設備管理系統 OEE的最大優化。時間稼動率（可用率），性能稼動率（表現指數），良品率（質量指數）
9.可視化車間看板。通過多維度的統計、分析、計算為管理者提供企業數據的可視化展示，實現目視化管理，從而降低企業運營成本，提升各個業務部門協同效率。

五、MDC數據采集系統的應用場景

六、應用的案例

1.浙X催化劑工廠生產數據采集系統

本項目主要實現的功能包括：生產計劃排程、生產信息管理、數據采集、設備管理、差異預警管理、看板管理、物資管理、項目信息管理、集控中心、實時數據庫子系統、二次安全防護子系統、ABB機器人通訊、視覺識別子系統、組裝模塊掃碼子系統

工廠生產數據采集系統

1、實現通過二維碼生產業務和質量的全過程追溯，生產效率提升17%，品質問題降低38%
2、實現所有客戶可以隨時通過系統了解訂單生產進度狀況，客戶滿意度增加75%
3、實現所有設備運行狀況實時采集，實時展示，實時監控，實時預警，設備效率增加31%
4、實現安全庫存即時預警，物料及時率提供42%
5、實時管控物料配送到貨狀況，物料供貨準時提供67%
6、實現和機器人的實時通訊，識別率提高到99.87%

2.中國X車工廠生產數據采集系統

本項目主要實現的功能包括：計劃排程、生產管控、供應鏈管控、數據采集、異常管理、質量溯源、可視化等

工廠生產數據采集系統

制造過程數字化與透明化，對決策的準確制定提供了很大支持，保障持續的盈利能力；
智能化的管理技術，改善原有傳統模式對人員經驗與素養的依賴，快速帶動管理升級；
任務發布與接收更加及時透明，確保員工準確及時按指令執行，同時對執行結果做有效監控跟蹤；
目標與實際狀況之間的差異，層級化的異常處理方案，確保PDCA的循環改善
降低或消除數據統計時間36%；
縮短生產提前期8%；
提高產品合格率5%；
提高產線交接班效率67%；
生產效益提升10%；

3.圣XX床上用品集團工廠生產數據采集系統

本項目主要實現的功能包括：計劃排程、生產管控、 RFID實時供應鏈系統、數據采集、設備管理、異常監控系統、質量溯源、可視化等。

1 、異常實時發布，機修維護受到監控，減少異常發生的浪費時間10%
2 、設備保養執行過程由系統監控，延長設備的使用壽命，節省設備費用20%
3 、實時監控產線執行計劃，縮短生產節拍。
4、物流運作智能執行，減少物流流轉的浪費時間5%
5 、RFID產品全過程追溯，提高客戶對產品的滿意度，銷售效益提高0.3%
6、周計劃到日計劃細化的完善，計劃實現實時下達到各工位，并反饋實時數據到計劃人員，減少跟單員的人數4名

4.超X電池集團公司工廠生產數據采集系統

實時模塊：流水線數據采集、條碼管理、生產管理、質量管理、包裝管理、溯源管理、預警管理、可視化管理等
1、實時反應生產流程過程中的問題，及時反饋并由操作人員進行及時處理解決，整個產線對異常的處理和響應速度提高了72%
2、具備了整體協同能力，提高預測、計劃和生產調度方面的科學性、準確性和及時性，車間在制品降低了9.6%，生產成本降低4.2%
3、為現場操作人員與上級管理人員提供即時信息反饋，確保更快、更好的完成生產任務，生產效率提高8.3%
4、能監控在制品在任意時刻的位置和狀態，實時收集相關數據從而對每個產品形成可追溯性記錄，在出問題時可以快速查找問題所在

5.某大型家電企業（重慶）-家電行業工廠生產數據采集系統

主要實現的功能包括：生產計劃管理、供應商協同平臺、采購管控、智能倉儲、智能物流、智能生產、條碼識別管理、追溯管理、異常預警管理、報表管理、數據采集、看板管理、車間物料識別子系統、KPI體系。
1 、從訂單、生產、供應鏈整體協同度提升60%
2、訂單交期延誤率從35%下降至12%
3、人員執行力提升70%
4、設備利用率提升22%
5、客戶滿意度提高30%

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