中車四方所生產現場數據採集與可視化檢視原始碼討論檢視歷史

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中車四方所生產現場數據採集與可視化中車四方所為解決生產多品種、小批量、周期長，生產方式複雜、物料品種複雜等業務痛點，提出通過智能工廠建設。本項目是中車四方所智能工廠建設中的一個子項目。本項目主要是通過車間製造執行系統（MES）、視覺傳感器及智能測量儀表、電子標籤及條碼、數據採集系統裝備，實現製造過程現場數據採集與可視化，完成了智能設備開工至、工位操作智能引導、生產過程預警報警、以訂單為主線的可視化展示四個場景建設。本項目在軌道交通行業複雜裝備製造中屬於創新型項目。

一、案例簡介

中車四方所為解決生產多品種、小批量、周期長，生產方式複雜、物料品種複雜等業務痛點，提出通過智能工廠建設。由此設計了智能工廠總體架構，並計劃實施了多個子項目。本項目是中車四方所智能工廠建設中的一個子項目。本項目主要是通過車間製造執行系統（MES）、視覺傳感器及智能測量儀表、電子標籤及條碼、數據採集系統裝備，實現製造過程現場數據採集與可視化，完成了智能設備開工至、工位操作智能引導、生產過程預警報警、以訂單為主線的可視化展示四個場景建設。本項目在軌道交通行業複雜裝備製造中屬於創新型項目，通過本項目實施，取得了直接經濟效益的同時，對行業帶動發揮了積極的作用。

二、案例背景介紹

中車四方所開展智能工廠前遇到了幾大業務痛點：一是離散製造行業尤其是軌道交通行業複雜裝備的特點，多品種，小批量，定製化，長生命周期，新制檢修混流，生產方式複雜；二是設備種類較多，設備採用的信息交互方式和協議各不相同，給智能車間信息的交互帶來了很大的難度；三是鈎緩產品的特點是產品種類多（超1000多類），物料品種複雜（超30萬種），涉及國內外1000多家供應商，產品生命周期30年，管理難度很大。中車四方所為解決這些問題和難點，提出建立高鐵核心機電系統產品智能工廠。工廠基於新一代信息技術和先進制造技術，以鈎緩車間為主要實施載體，以數字化貫通全製造過程，以關鍵製造環節智能化為核心，以網絡互聯為支撐，覆蓋智能設計、智能經營、智能裝備、智能物流與倉儲、製造執行系統等應用，通過數據集成、系統集成，實現設計、經營、生產製造各個環節的互聯互通。

三、案例應用詳情

通過車間製造執行系統（MES）、視覺傳感器及智能測量儀表、電子標籤及條碼、數據採集系統裝備，實現製造過程現場數據採集與可視化。

製程管控是通過生產工位智能設備和智能工具的應用，設備、工具、傳感器與MES系統的集成，大大提高對生產過程的控制，防止生產過程出現問題，同時將生產過程數據、檢測數據進行自動化採集，並通過系統對檢測數據進行驗證，保證了生產質量的穩定性。

1、智能設備控制

MES系統通過跟智能設備控制系統的集成，實現對智能設備的控制，MES系統將作業指令發送給智能設備，智能設備根據生產作業指令切換NC程序、工裝，並根據MES系統傳遞的物料清單對上料進行檢查。

2、智能引導

每個工位配備工位計算機，通過圖形界面指導操作工按照作業標準步驟進行操作，並通過跟工作檯傳感器的集成，感知操作工的要求動作是否完成，通過人機結合的方式控制操作工只能按照既定的步驟操作，防止工人出現漏操作和誤操作。

3、預警報警平台

對於生產過程中出現的異常，例如設備故障，工藝問題，加工問題等，要及時通知到相關的技術人員和管理人員，在最短的時間將問題排除，保證生產的順利進行。

（1）異常預警、報警規則

根據現場作業的分工，建立預警、報警的規則，首先要對異常進行分級，不同級別的異常處理流程、處理時間分別設定；同時將責任人的責任範圍具體到地點、設備、產品工藝類型等，明確處理異常的分工。

（2）報警推送

當MES系統監測到設備異常、加工異常、裝配異常等信息後，自動按照規則發出報警，報警信息通過移動端APP、車間聲光報警器、車間現場看板、系統PC端應用推送至責任人，例如設備故障推送給設備檢修人員，工藝問題推送至車間工藝技術人員。

責任人接收報警信息後，報警信息的處理方案，處理狀態，處理用時將作為車間管理人員的跟蹤管理數據，對相關部門保障生產的績效做出分析。同時異常信息也會作為質量分析數據的一部分，為大數據平台質量分析提供依據。

4、生產指揮系統

建設生產指揮系統，系統的數據來源是MES、ERP等系統，主要實現以訂單為主線的計劃、到貨、製造狀態、存在問題的可視化展現系統：

以客戶訂單為主線，集成ERP的物料需求計劃、採購到貨、庫存信息；集成製造執行系統MES的準時生產計劃、生產準備、物料配送等信息；集成整個生產製造過程的數據採集信息；實現以訂單為主線的計劃、到貨、製造狀態、存在問題的可視化展現系統。

生產現場實時呈現。能實時呈現現場質量檢測數據、訂單生產狀態信息、設備狀態及故障信息，集成的PLC控制系統信息，生產線上的各種數據，實時顯示生產線的工作狀態，生產計劃及其完成情況，設備狀態，零部件所在位置，視頻監控信號等現場信息；

通過生產指揮系統的可視化界面向廣播、電子看板、手持終端和車間服務器等設備發送控制指令，實現對人員、設備和物料等製造資源的監控與調度，形成基於車間現場實時狀態信息、可視化監控和智能化協同交互決策的新型業務管理模式。

四、創新性與優勢

本項目實施建設的主要價值：

（1）由於離散製造行業尤其是軌道交通行業複雜裝備的特點，國內外關於智能車間建設沒有成功的經驗可以借鑑，也沒有相關建設標準來指導，所以如何建立行業特色的智能車間給項目帶來了非常大的挑戰，通過本項目實施很好解決了這個問題。

（2）在項目建設中，由於設備種類較多，設備採用的信息交互方式和協議各不相同，這就給智能車間信息的交互帶來了很大的難度，通過本項目實施提高了信息交互方式的通用性和擴展性。

五、案例應用效益分析

通過本項目在內的智能製造新模式應用建設，逐年穩定提高了鈎緩車鈎產品的市場占有率，穩固了公司的行業地位，也為同行業的智能製造發展提供了具有實際參考意義的樣本。