智能制造生產(chǎn)管理與控制（中級(jí)）課件 任務(wù)7.4　 數(shù)據(jù)采集與分析

智能制造生產(chǎn)管理與控制數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集的意義隨著信息化與工業(yè)化的深度融合，信息技術(shù)滲透到了工業(yè)企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，推動(dòng)了以“智能化生產(chǎn)、個(gè)性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同和服務(wù)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(shù)據(jù)的全面感知。工業(yè)數(shù)據(jù)采集可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種工業(yè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)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(shù)據(jù)，通過對(duì)積累沉淀的工業(yè)大數(shù)據(jù)的深入挖掘，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程優(yōu)化和智能化決策。數(shù)據(jù)采集的定義工業(yè)數(shù)據(jù)采集是利用泛在感知技術(shù)對(duì)多源設(shè)備、異構(gòu)系統(tǒng)、運(yùn)營(yíng)環(huán)境、人等要素信息進(jìn)行實(shí)時(shí)高效采集和云端匯聚。工業(yè)數(shù)據(jù)采集對(duì)應(yīng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)體系架構(gòu)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(shè)備、系統(tǒng)和產(chǎn)品，采集大范圍、深層次的工業(yè)數(shù)據(jù)，以及異構(gòu)數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換與邊緣處理，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)對(duì)象工業(yè)數(shù)據(jù)采集廣義范圍既包括工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和工廠外智能產(chǎn)品/裝備的數(shù)據(jù)采集，也包括對(duì)ERP、MES等應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，具體如下：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集：主要通過現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)光纖網(wǎng)絡(luò)等工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠內(nèi)設(shè)備的接入和數(shù)據(jù)采集，可分為三類：對(duì)傳感器、變送器、采集器等專用采集設(shè)備的數(shù)據(jù)采集；對(duì)PLC、RTU、嵌入式系統(tǒng)、IPC等通用控制設(shè)備的數(shù)據(jù)采集；對(duì)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、AGV等專用智能設(shè)備/裝備的數(shù)據(jù)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(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備（如機(jī)床、機(jī)器人）數(shù)據(jù)、產(chǎn)品（如原材料、在制品、成品）數(shù)據(jù)、過程（如工藝、質(zhì)量等）數(shù)據(jù)、環(huán)境（如溫度、濕度等）數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)（現(xiàn)場(chǎng)工人操作數(shù)據(jù)，如單次操作時(shí)間）等數(shù)據(jù)。主要用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程的可視化和持續(xù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)智能化的決策與控制。數(shù)據(jù)對(duì)象工廠外智能產(chǎn)品/裝備的數(shù)據(jù)采集：主要通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（3G/4G/5G、NB-IoT等）實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠外智能產(chǎn)品/裝備的遠(yuǎn)程接入（通過DTU、數(shù)采網(wǎng)關(guān)等）和數(shù)據(jù)采集。主要采集智能產(chǎn)品/裝備運(yùn)行時(shí)關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)，包括但不限于如工作電流、電壓、功耗、電池電量、內(nèi)部資源消耗、通信狀態(tài)、通信流量等數(shù)據(jù)。主要用于實(shí)現(xiàn)智能產(chǎn)品/裝備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程維護(hù)等應(yīng)用。對(duì)EPR、MES等應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集：主要由工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)通過接口和系統(tǒng)集成方式實(shí)現(xiàn)對(duì)MES、ERP等應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。采集方法RFID方式：是對(duì)人員、物料等進(jìn)行編碼、位置、狀態(tài)等信息的實(shí)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(shí)際使用，這個(gè)方法簡(jiǎn)單直接，效果良好。普通以太網(wǎng)模式：通過以太網(wǎng)開發(fā)包的設(shè)備，采用windows操作系統(tǒng)進(jìn)行以太網(wǎng)接口的設(shè)備，可以利用第三方軟件開發(fā)商提供的開發(fā)接口，對(duì)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，滿足各類數(shù)據(jù)的傳輸需求。而且將各種設(shè)備的狀態(tài)信息、參數(shù)信息進(jìn)行保存，滿足對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)集成的實(shí)時(shí)采集要求。數(shù)據(jù)采集卡：通過與生產(chǎn)設(shè)備的相關(guān)I/O點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的傳感器進(jìn)行連接，采集相應(yīng)的加工信息，包括設(shè)備運(yùn)行加工、設(shè)備故障等參數(shù)等。適用系統(tǒng)包括無串口和無局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，采用的方式為開關(guān)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(dòng)化設(shè)備以及不具備自動(dòng)信息采集功能的自動(dòng)化設(shè)備，采用手工填表、條碼掃描、手持終端等，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集。其具有靈活方便的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了自動(dòng)采集在豐富性、適應(yīng)性上的缺陷，但也存在實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的缺點(diǎn)。TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)模式：以太網(wǎng)的配置是未來技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，這種信息采集模式內(nèi)容非常豐富，而且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。目前眾多設(shè)備廠商，如配備了局域網(wǎng)口，擁有大量方便集成的接口，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集數(shù)控設(shè)備程序運(yùn)行信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息、系統(tǒng)狀態(tài)信息、報(bào)警信息、運(yùn)行程序內(nèi)容信息、操作數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)等數(shù)據(jù)。通過設(shè)備的及時(shí)限制，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集可以進(jìn)行生產(chǎn)的事先預(yù)防，對(duì)于生產(chǎn)加工、質(zhì)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(shè)備對(duì)非數(shù)控類組態(tài)軟件進(jìn)行相關(guān)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(diǎn)信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。作為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)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(duì)軟件進(jìn)行硬件配置、數(shù)據(jù)、圖形等的開發(fā)工作。組態(tài)軟件通過串口或者網(wǎng)口與PLC相連，數(shù)據(jù)采集和處理通過計(jì)算機(jī)完成，可以將各種曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)輸出。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，組態(tài)方式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集具有投入少，連接方便、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)于智能制造中的工控來說性價(jià)比最高。數(shù)據(jù)采集體系架構(gòu)工業(yè)數(shù)據(jù)采集體系架構(gòu)包括設(shè)備接入、協(xié)議轉(zhuǎn)換、邊緣數(shù)據(jù)處理三層，向下接入設(shè)備或智能產(chǎn)品，向上與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)/工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)接，如下圖所示：數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析的目的是把隱藏在一大批看來雜亂無章的數(shù)據(jù)中的信息集中和提煉出來，從而找出所研究對(duì)象的內(nèi)在規(guī)律。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)分析可幫助人們做出判斷，以便采取適當(dāng)行動(dòng)。數(shù)據(jù)分析是有組織有目的地收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，使之成為信息的過程。對(duì)全流程質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集及處理，形成一體化質(zhì)量管理系統(tǒng)，用來質(zhì)量異議追溯查詢及分析；在局部或相關(guān)區(qū)域?qū)δ茉唇橘|(zhì)數(shù)據(jù)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(jì)比對(duì)，有助于能源分配及節(jié)能減排；單獨(dú)對(duì)檢化驗(yàn)或計(jì)量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用，形成計(jì)量、檢化驗(yàn)系統(tǒng)，是將物料計(jì)量及過程成分進(jìn)行有效采集和管理。

制造業(yè)企業(yè)應(yīng)利用這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，解決現(xiàn)場(chǎng)信息孤島，使得信息化整體效應(yīng)，透明流轉(zhuǎn)，提高企業(yè)效率。Thanks!感謝聆聽智能制造生產(chǎn)管理與控制設(shè)備數(shù)據(jù)采集設(shè)備數(shù)據(jù)采集為準(zhǔn)確及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)的情況，防范和減少設(shè)備事故故障發(fā)生，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，通過MES系統(tǒng)采集各個(gè)單元設(shè)備的信息，主要記錄設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)，包括設(shè)備運(yùn)行、故障停機(jī)、設(shè)備事故等數(shù)據(jù)。設(shè)備數(shù)據(jù)采集的對(duì)象在匯博智能制造MES系統(tǒng)中，設(shè)備采集的對(duì)象有：加工中心數(shù)據(jù)采集、工業(yè)機(jī)器人數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集，如下圖所示。加工中心數(shù)據(jù)采集工業(yè)機(jī)器人數(shù)據(jù)采集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集加工中心數(shù)據(jù)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(yùn)行狀態(tài)、工作模式、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給倍率、機(jī)床坐標(biāo)、報(bào)警記錄等重要的運(yùn)行參數(shù)；展示機(jī)床當(dāng)前加載的程序編號(hào)、程序名稱以及刀具號(hào)。利用這些可視化的數(shù)據(jù)，設(shè)備管理人員可隨時(shí)隨地準(zhǔn)確的掌握該設(shè)備的生產(chǎn)信息、故障信息等關(guān)鍵信息。工業(yè)機(jī)器人數(shù)據(jù)采集

MES系統(tǒng)提供工業(yè)機(jī)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(jī)器人的在線狀態(tài)、狀態(tài)信息、待機(jī)位置、工作模式、機(jī)器人速度、各個(gè)關(guān)節(jié)軸的角度等信息。為設(shè)備管理人員提供實(shí)時(shí)工業(yè)機(jī)器人的狀態(tài)信息。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)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?qū)崟r(shí)提供現(xiàn)場(chǎng)的畫面，在關(guān)鍵設(shè)備上安裝監(jiān)控?cái)z像頭，實(shí)時(shí)或者通過回調(diào)視頻的方式來遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)，便于對(duì)產(chǎn)線上的重點(diǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)把控，對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行及時(shí)指揮處置。Thanks!感謝聆聽智能制造生產(chǎn)管理與控制生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過MES系統(tǒng)采集各生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)（包括生產(chǎn)單元、生產(chǎn)設(shè)備等）的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)采集的生產(chǎn)過程信息進(jìn)行處理和監(jiān)視，以便各生產(chǎn)流程進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)視和管理。生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的對(duì)象在匯博智能制造MES系統(tǒng)中，生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的對(duì)象有：加工生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、刀具數(shù)據(jù)、倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)，如下圖所示。加工生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)刀具數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集

MES系統(tǒng)提供加工生產(chǎn)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(chǎn)零件時(shí)的生產(chǎn)情況如任務(wù)id、訂單、原料、從哪個(gè)倉(cāng)庫(kù)、到哪個(gè)倉(cāng)庫(kù)、狀態(tài)、步序/總步序、位置、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間等信息，可查詢零件當(dāng)前處于哪一道加工工藝，已完成加工工藝的時(shí)間、對(duì)象等信息，未加工的工藝信息等。生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

MES系統(tǒng)提供生產(chǎn)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(wù)的數(shù)量以及任務(wù)完成率。生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

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(jī)床運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)床工作模式、當(dāng)前使用刀具，查看加工中心刀具的詳細(xì)信息：刀具號(hào)、長(zhǎng)度形狀補(bǔ)償、長(zhǎng)度磨損補(bǔ)償、半徑形狀補(bǔ)償、半徑磨損補(bǔ)償信息。生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

MES系統(tǒng)提供倉(cāng)庫(kù)看板界面，如下圖示。該界面能夠查看料倉(cāng)中每個(gè)倉(cāng)位的信息和狀態(tài)，在系統(tǒng)加工生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)零件的加工情況實(shí)時(shí)更新倉(cāng)位的信息：無料、未加工、加工中、加工完成、加工異常。生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

MES系統(tǒng)提供設(shè)備看板界面，如下圖所示。該界面能夠查看機(jī)床和機(jī)器人設(shè)備的基本信息。Thanks!感謝聆聽智能制造生產(chǎn)管理與控制視頻監(jiān)控查看任務(wù)要求本次任務(wù)需要在MES中查詢機(jī)床等設(shè)備實(shí)時(shí)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(chǎn)管理與控制設(shè)備狀態(tài)信息查詢