数据采集与分析

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数据采集与分析某公司工厂主要生产电子装置连接产品。在智能工厂的架构中，系统将利用开放平台，通过各类通讯协议从不同的设备中采集到相关的数据。并将采集到的生产、设备、各类工艺数据，分别与FMS（柔性制造系统）和MES系统等系统进行交互。同时，系统也会将采集到的设备及生产过程数据反馈给MES中进行处理，对制造进度、现场操作、质量检验、设备状态等生产现场信息进行采集和跟踪，并对这些信息进行分析。

关键词：智能工厂；数据采集；智能制造；

目录

一、案例简介

公司工厂采用MES系统实现生产过程数据采集和分析，对制造进度、现场操作、质量检验、设备状态等生产现场信息进行采集和跟踪，并对这些信息进行分析。其中，注塑机等标准设备数据采集是通过自主研发的智能连接箱完成设备数据、生产数据的采集并与MES系统进行数据的传输交换；自主开发的自动化产线数据采集与控制系统由控制器PLC和测量数据系统（MEASURING DATA）、视觉测试系统（Camera）和载具数据检测系统（Data Manage）等组成，PLC与各数据监测系统通过管道功能进行数据信息交换，并进行逻辑及设备的运动控制。

二、案例背景介绍

公司自成立以来，经过了高速的发展和扩张，虽然公司内部经过精益生产项目的实施，自动化产线的研发和使用，有效的节省了空间，提升了利用率。但是，现有的空间仍然无法满足公司高速发展的需要。为了彻底解决这一问题，公司决定投资新建工厂。通过整合企业现有的智能制造能力，打造电气行业的智能制造标杆工厂。

采用MES系统实现生产过程数据采集和分析，可以帮助工厂车间合理排产，减少模具、设备或材料等待的时间、及时发现设备故障，减少因设备故障而导致的停机的时间，并能根据当前状态对临时订单或产品切换作出快速响应，实时采集生产数据，自动进行统计和分析，因而确保及时发现并消除生产中的不合理环节，消除浪费，有效提高设备的综合利用率OEE，从而提高产能，节约设备投资费用。

三、案例应用详情

工厂采用MES系统实现生产过程数据采集和分析，对制造进度、现场操作、质量检验、设备状态等生产现场信息进行采集和跟踪，并对这些信息进行分析。

1）注塑机等标准设备数据采集

通过自主研发的智能连接箱完成设备数据、生产数据的采集并与MES系统进行数据的传输交换。

智能连接箱由电源、PLC、继电器以及以太网转换开关以及控制柜组成,控制盒与注塑机的通信接口相连，当注塑机的信号传输到控制盒后，经继电器转换后传给PLC。PLC采集到信号后，经程序运算通过OPC变量经以太网发送给MES的设备终端AIP。

智能连接箱采集注塑机的四个信号：自动运行信号、开/合模信号、报警信号、不合格信号。

2）自主开发的自动化产线数据采集与控制系统

该系统由控制器PLC和测量数据系统（MEASURING DATA）、视觉测试系统（Camera）和载具数据检测系统（Data Manage）等组成。

PLC与各数据监测系统通过管道功能进行数据信息交换，并进行逻辑及设备的运动控制。

视觉测试系统（Camera）：负责产品质量的视觉检测及测量结果的显示及数据存储和不合格的原因记录。

相机检测界面详细的展示了对应检测产品的具体检测项目，包括具体的检测子项，如寻找边界、表面污迹或客体缺料等等。

载具数据检测系统（Data Manage）：负责产线内产品状态等载具数据管理。显示对应载具的信息，经过校验合格的载具在此界面上进行确认才能被使用。

3）故障报警

表示设备当前的等待状态，说明该设备的压夹供应较整体设备运行速度偏低，提醒操作人员进行加料处理，使设备处于高效运行状态。

表示设备处于报警等待，且显示了具体故障的工位及具体的报警传感器的信息，提醒操作人员尽快处理相应的故障，以使设备正常运行。

4）故障分析

表示所有的报警数量及工位信息，通过排序，可以指导相应人员关注报警频次较高的工位，进行有针对性的优化，提高设备稳定性。

四、创新性与优势

本项目的创新性与优势在于以下几个方面：

（1）通过自主研发的智能连接箱完成设备数据、生产数据的采集并与MES系统进行数据的传输交换。

（2）设备状态监控可以看出与该设备OEE相关的所有信息，为TPM的开展提供了有力支撑。

（3）工厂采用MES系统实现生产过程数据采集和分析，对制造进度、现场操作、质量检验、设备状态等生产现场信息进行采集和跟踪，并对这些信息进行分析。

通过集成公司自己的自动化产品可以实时采集设备正常运行、设备故障、产品质检等数据信息，并上传到MES服务端，大大简化了MES执行层和设备层的数据采集方案和实施周期。

五、案例应用效益分析

通过智能工厂建设，建设覆盖全厂的MES生产管理系统，使得工厂能够对整个生产工艺做出实时的检测与规划；工厂借助全厂网络平台实现机器、人员的互联，实现生产数据与人员的无缝对接，生产管理人员可以借助系统采集来的数据，进行现场的感知和管控，实现生产数字化；智能工厂利用大数据对各应用系统的数据进行集中存储分析，协助公司领导层及时发现问题、分析问题和解决问题，并提高能够按生产的实际需求进行风险预警的能力，实现决策科学化；新工厂建立起信息化的管理平台，向上层面的企业经营管理层的ERP系统和面向生产工厂实时数据高度集成化的MES系统，实现管理和生产数据相连接成一个整体，使得生产数据高度集成化和信息共享性。数据采集分析将在以下方面带来显著的提升：

1)减少/消除数据录入时间30%～70%

2)数据完整性提高95%以上

3)减少生产数据统计工作80%的工作量

4)书面作业损失平均降低56%。