数据采集技术在生产管理中的实践

来自 搜狐网 的图片

数据采集技术在生产管理中的实践通过在制造全过程进行数据分析采集与控制，有效实现设备的状态监控和故障预测，并通过监控看板进行展示，为生产过程高效管理提供技术支撑。并且数据采集控制系统与上层应用系统的计划（ERP）、生产指令（MOM）、物流（AGV）深度融合，构建一个高效、可靠、实时检测的生产运营整体，实现对生产线节拍的控制，提升了产能和产品质量。

目录

一、案例简介

本文主要讲述数据采集在生产管理中的应用情况。企业在制造全过程进行了数据分析采集与控制。车间生产控制采用了DCS数据采集系统，通过统计过程数据及结果，实现车间设备的集成化智能控制。数据采集有效实现设备的状态监控和故障预测，并通过监控看板进行展示，为生产过程高效管理提供技术支撑。将数据采集控制系统与上层应用系统的计划（ERP）、生产指令（MOM）、物流（AGV）深度融合，建立了一个高效、可靠、实时检测的生产运营整体，实现对生产线节拍的控制，提升产能和产品质量。

二、案例背景介绍

传统电子行业偏重单一纵向专业和工具类产品研发的支撑条件建设，在信息化建设的过程中更多的考虑职能管理上的信息化管控，并在此基础上通常会建立产品研发管理系统、工艺设计管理系统、资源计划管理系统等。受过去信息化条件的制约，大部分企业的生产业务信息难以集成共享，形成了大量的“信息孤岛”。 随着科研生产任务的不断增加，研制及生产过程中的数据信息采集困难，管控多以事后控制为主，管控时效性差，质量问题追溯越来越困难，归零的周期也在不断拉长，整机产品齐套、交付时间推迟，影响了科研生产进度。如何有效的进行数据采集及处理、为生产管理提供数据基础以满足科研生产进度要求是现代企业发展面临的问题。

三、案例应用详情

企业在制造全过程进行了数据分析采集与控制。车间生产控制采用了DCS数据采集系统，该系统包含设备数据采集与集成控制等功能模块，通过DCS系统集成控制，可以对生产制造设备、检测设备及物流设备的运行数据、实时加工数据、状态数据等进行实时采集，再通过统计过程数据及结果，实现车间设备的集成化智能控制，为管理决策层提供智能决策管理的数据基础。

数据采集技术实现设备的状态监控。通过建设数据采集与产线控制系统，系统具备数据采集功能，可通过集成接口开发，结合传感器、RFID、扫码系统的应用，实现企业车间设备状态、设备运行参数、生产进度、物流数据、检测数据、人工录入数据等制造过程信息的采集。包括电性能检测设备、台面测试系统、综合试验系统进行数据交互，实时采集相关数据，并通过监控看板进行展示。

除了实现对车间生产设备实时监控，还将DCS数据采集系统与上下游ERP、PLM、MOM及底层DNC、PLC等自动化层进行有效衔接，形成了企业分布式控制系统的整体架构.

DCS系统通过TCP/IP协议将底层设备的生产数据信息，设备参数信息，设备状态信息等自动采集并传输，然后传递到其他系统，形成一个闭环的网络系统。

车间的数据采集是制造过程中设备状态信息、生产信息和质量信息监控及跟踪的关键因素。在生产线加工作业中，主要有人员数据、设备数据、物料数据、测试数据、环境数据等几类数据，可根据不同的底层控制系统、存储数据类型、应用场景、硬件条件等因素，需要采用不同的数据采集方式以及收集设备。如图所示，可根据生产线数据采集需求进行定义。根据生产设备及工艺特点，主要有以下几类数据采集方式：

设备端口数据采集：系统可根据机加车间现有数控设备，结合设备的具体端口类型及通讯协议类型，选择对应的数据采集与解析模式。

条码扫描方式进行数据采集：在车间里的物料及半成品、成品、设备、工具等均贴有相应的条码识别信息。在此基础上，为了简化人工操作的失误，提高效率。通过固定式扫描枪进行相应数据的录入。

RFID射频方式进行数据采集：射频识别即RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。主要应用于电子追溯、门禁、自动化生产线、智能物联网等。

人工方式录入：对于部分无法实现自动化采集的数据，可通过手持扫描仪、人工录入方式来采集其生产及状态数据。结合条码扫描终端，实现对批次或物料条码的扫描，并快速录入生产过程和质量检验的数据。

自动检测系统数据集成：通过各类系统接口（如自动测试系统）采集数据，可支持各类数据库DB格式、Excel格式、XML格式及TXT格式等，通过接口自动完成数据采集。

通过上述各类型数据采集来抓取生产现场底层数据信息，并将数据信息反馈给MES系统及其他现有系统（ERP、PLM、MOM），实现在线自动检测以及设备状态监控；同时将MES系统或其他系统的指令进行传递执行，进而实现对生产运行系统的闭环管理。

四、创新性与优势

通过数据采集有效实现设备的状态监控和故障预测。数据采集与产线控制系统具备数据采集功能，可通过集成接口开发，结合传感器、RFID、扫码系统的应用，实现企业车间设备状态、设备运行参数、生产进度、物流数据、检测数据、人工录入数据等制造过程信息的采集。包括电性能检测设备、台面测试系统、综合试验系统进行数据交互，实时采集相关数据，并通过监控看板进行展示，为生产过程高效管理提供技术支撑。

数据采集方式中，通过条码扫描这种辅助采集手段，可采集到数控机床采集不到的信息，如操作工人信息、当前加工产品批次条码等信息、用户定制信息、夹具刀具等使用及状态信息以及状态反馈、报工、完工汇报等其他需要的定制信息。条码扫描有效弥补数控机床数据采集内容的缺失，满足生产过程的管控要求。

通过数据采集控制系统与上层应用系统的计划（ERP）、生产指令（MOM）、物流（AGV）的深度融合，依据MOM的生产指令，通过分布式控制系统（DCS）将自动化生产线之间、物流系统之间以及上层应用系统之间串联打通，建立一个高效、可靠、实时检测的生产运营整体，实现对生产线节拍的控制，有效提升产能和产品质量。

五、案例应用效益分析

通过数据采集分析，有效提升工厂的运营绩效。对于产品质量，系统通过采集生产过程中数据，以列表和文件的方式记录产品全流程生产过程质量数据（全流程生产数据包括产品编码、产品明细及编码、生产设备编码、装配动作时间、装配用工装及末端执行器编号、操作人员编码、通过图片处理结果得到装配到位信息、装配结果、紧固件拧紧力矩曲线及结果、装配过程装配力、气源压力、生产环境监测监测结果、性能指标实测值、质量合格信息等），形成产品质量追溯报表并以网页形式查看，并可输出为EXCEL文件，也可进行产品质量趋势分析，便于发现异常，分析应对策略。

通过采集能耗数据，降低生产能耗。基于能耗数据采集模块，通过对工厂中水、电、气等能耗进行数据采集，并分析能耗历史数据，制定能耗目标，对异常和未达标数据进行统计分析，制定降低能耗实施方案，减少能耗浪费，使工厂更加节能环保。