智能制造中數(shù)據(jù)采集探析范文

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摘要：

智能制造包含智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)不僅能夠在實踐中不斷地充實知識庫，具有自學(xué)習(xí)功能，還有搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力，智能制造技術(shù)涉及方方面面的專業(yè)技術(shù)，同時結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云應(yīng)用等場景，實現(xiàn)智能與智慧。而所謂“環(huán)境和自身的信息”通俗講即為各類數(shù)據(jù)，企業(yè)管理系統(tǒng)必須對接生產(chǎn)數(shù)據(jù)，才能有效地分析和智能化控制和應(yīng)用，圍繞生產(chǎn)數(shù)據(jù)不落地及實際應(yīng)用展開，淺談如何讓管理與生產(chǎn)不脫節(jié)。

關(guān)鍵詞：

生產(chǎn)大數(shù)據(jù)；智能制造；數(shù)據(jù)采集

隨著“中國制造2025”出臺指引內(nèi)地制造業(yè)，各企業(yè)積極響應(yīng)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)＋、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云應(yīng)用等場景，走進中國制造2025的第一個年頭。所謂智能與智慧，當(dāng)下中國的2．0、3．0企業(yè)其實是要通過規(guī)劃企業(yè)的信息化系統(tǒng)，協(xié)助管理出效益，逐步提升自動化水平，最終縱向集成、橫向集成、端與端集成，實現(xiàn)智能化制造。智能制造的信息化系統(tǒng)將協(xié)助管理，是管理的手段、工具，是系統(tǒng)工程、是持續(xù)工程，而且必須與生產(chǎn)、與設(shè)備交互信息，讓生產(chǎn)大數(shù)據(jù)不落地采集，對其數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用，物物感知、自動響應(yīng)，才能回饋生產(chǎn)、指導(dǎo)生產(chǎn)，并能夠持續(xù)優(yōu)化，按需分配、按需生產(chǎn)，也即智能制造、智慧工廠。數(shù)據(jù)采集作為生產(chǎn)過程信息的收集手段，而數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也就成為連接底層自動化系統(tǒng)與高層信息化系統(tǒng)的橋梁，為企業(yè)信息化提供有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括工藝參數(shù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)、干預(yù)干擾數(shù)據(jù)等等，數(shù)據(jù)采集將管理同生產(chǎn)緊密結(jié)合，使得信息一體化系統(tǒng)形成“信息源于生產(chǎn)，又最終指導(dǎo)生產(chǎn)”的閉環(huán)有效系統(tǒng)。本文針對制造業(yè)數(shù)據(jù)采集，介紹管理系統(tǒng)如何實施，為智能制造打通信息流、業(yè)務(wù)流。

1數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集面向上下層級，將下層各種對象中的數(shù)據(jù)源按照一定規(guī)律采集預(yù)處理后，與上層系統(tǒng)進行交互，因此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理后，又派生出生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)、能耗實績數(shù)據(jù)、質(zhì)量實績數(shù)據(jù)、設(shè)備運行數(shù)據(jù)、異常信息數(shù)據(jù)、物流跟蹤信息以及邏輯處理與接口信息。數(shù)據(jù)采集關(guān)系到各個生產(chǎn)流程中信息的連續(xù)性，最終影響上層一體化信息系統(tǒng)的決策、追溯、判別和分析。數(shù)據(jù)采集派生數(shù)據(jù)與管理系統(tǒng)的計劃、標(biāo)準(zhǔn)、財務(wù)、成本、倉庫、采購、決策等相關(guān)聯(lián)，構(gòu)成整體信息化的信息流，覆蓋智慧工廠業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)與智能制造執(zhí)行。

1．1數(shù)據(jù)分類

采集數(shù)據(jù)分類，可以分為工藝數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)以及作業(yè)實績。工藝數(shù)據(jù)如溫度、壓力、在線檢測、電流電壓以及介質(zhì)流量，這些工藝數(shù)據(jù)影響產(chǎn)品質(zhì)量，對產(chǎn)品質(zhì)量追溯和持續(xù)優(yōu)化起到進一步分析作用；過程數(shù)據(jù)比如工序的所有狀態(tài)信息，比如物料、介質(zhì)消耗量等消耗，這些信息作為物料跟蹤的屬性，便于生產(chǎn)過程節(jié)奏把控、單位能耗分析以及成本分析；過程數(shù)據(jù)作業(yè)實績是通過物料跟蹤處理，形成各區(qū)間的班組生產(chǎn)作業(yè)記錄，如當(dāng)班投入實績、產(chǎn)出實績、當(dāng)班待處理記錄以及異常判廢實績；設(shè)備停服役以及設(shè)備運行參數(shù)作為設(shè)備分析和設(shè)備管理的依據(jù)。其次物料跟蹤所需的信號包括人員干預(yù)干擾信息，均作為物料流轉(zhuǎn)必不可少的屬性。其次智能機構(gòu)、周邊系統(tǒng)以及其他感知設(shè)備，在今后都存在各種間接或直接的交互方式，以便更柔性制造、相互協(xié)調(diào)、無縫對接。

1．2采集對象

采集的數(shù)據(jù)（Data）是對實績、概念或指令的一種表達形式，可由人工或自動化裝置進行處理。數(shù)據(jù)本身之間是沒有關(guān)聯(lián)的，只有給這些數(shù)據(jù)賦予了各種機制或規(guī)律屬性后，才有質(zhì)量實績收集與分析的意義，也變成為信息。數(shù)據(jù)處理是系統(tǒng)工程和自動控制的基本環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)處理的基本目的是從大量的、可能是雜亂無章的、難以理解的數(shù)據(jù)中抽取并推導(dǎo)出對于某些特定的人們來說是有價值、有意義的數(shù)據(jù)。即為工藝沉淀、質(zhì)量分析等等去追溯、查詢、再提升提供有效信息。數(shù)據(jù)采集的主要對象包括：與基礎(chǔ)自動化（PLC、DCS等系統(tǒng)）通訊；與智能儀表通訊；與機電一體化設(shè)備或系統(tǒng)（在線檢測等）；與周邊各系統(tǒng)通訊。與這些采集對象通過各自交互能力，比如相關(guān)協(xié)議、接口標(biāo)準(zhǔn)化、文件或數(shù)據(jù)庫表單交互等途徑，能夠獲取大量零散又無關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)信息，這是智能制造大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺及生產(chǎn)、質(zhì)量分析的基礎(chǔ)。

1．3數(shù)據(jù)應(yīng)用

數(shù)據(jù)采集的目的不同，所采取的數(shù)據(jù)處理也就存在差異，包括采集頻率、采集觸發(fā)條件、存儲時間以及展現(xiàn)形態(tài)。對全流程質(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，這個必須要有過程管理系統(tǒng)系統(tǒng)的物料跟蹤模塊支撐；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)計比對，有助于能源分配及節(jié)能減排；單獨對檢化驗或計量進行數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用，形成計量、檢化驗系統(tǒng)，是將物料計量及過程成分進行有效采集和管理；將實績與合同計劃關(guān)聯(lián)，能實現(xiàn)合同動態(tài)跟蹤；將標(biāo)準(zhǔn)與運行反饋實績關(guān)聯(lián)，能做到設(shè)備控制預(yù)警等應(yīng)用；包括大數(shù)據(jù)應(yīng)用及云應(yīng)用，制造業(yè)這些有效應(yīng)用均離不開現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，解決現(xiàn)場信息孤島，使得信息化整體效應(yīng)，透明流轉(zhuǎn)，提高企業(yè)效率。

2相關(guān)系統(tǒng)介紹

質(zhì)量一體化系統(tǒng)主要功能應(yīng)包括但不局限于質(zhì)量數(shù)據(jù)歸集、在線質(zhì)量監(jiān)控、產(chǎn)品和行業(yè)規(guī)范管理、在線質(zhì)量判定、全流程工藝質(zhì)量追溯、表面缺陷跟蹤、質(zhì)量查詢與質(zhì)量報表、質(zhì)量分析與改進管理、客戶技術(shù)檔案管理等功能模塊。能源監(jiān)控、管理系統(tǒng)提供水、電表、燃?xì)獾然A(chǔ)數(shù)據(jù)，按班組、加工單元進行統(tǒng)計報表，降低人工抄表強度及人工失誤、干預(yù)等，而且有效監(jiān)管公司能源平衡，提供權(quán)威的能源消耗及考核數(shù)據(jù)，有助于能源大數(shù)據(jù)分析比對及能源預(yù)測。過程控制系統(tǒng)通過全程物流自動跟蹤，數(shù)據(jù)自動采集，將數(shù)出同源、數(shù)據(jù)不落地，避免人員干預(yù)，降低操作強度；將工藝參數(shù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、成本及能耗數(shù)據(jù)按業(yè)務(wù)收集；同時實現(xiàn)與生產(chǎn)執(zhí)行層形成完整的信息流閉環(huán)，也可以結(jié)合專家或模型系統(tǒng)，做到自學(xué)習(xí)智能控制。計量檢化驗系統(tǒng)：計量管理一般指司磅作業(yè)及相關(guān)信息的捆綁管理；檢化驗流程一般包括分析檢驗任務(wù)的下達／接收／反饋、樣品登錄與樣品接收、檢驗任務(wù)委派、結(jié)果數(shù)據(jù)輸入、分析結(jié)果的審核、分析結(jié)果的、結(jié)果的判定與異常情況處理、報告生成和、留樣管理、數(shù)據(jù)查詢等幾大標(biāo)準(zhǔn)過程模塊，將零散的檢化驗信息集中采集并管理。系統(tǒng)功能架構(gòu)圖，參考如圖1所示。

3結(jié)束語

所謂智能制造，就是將物物感知、系統(tǒng)系統(tǒng)交互，彼此互相認(rèn)識和了解，進行自學(xué)習(xí)自適應(yīng)，用信息化解決重復(fù)的、流程的、標(biāo)準(zhǔn)的問題，結(jié)合新技術(shù)做到無縫對接，可持續(xù)分析和自我學(xué)結(jié)與完善，不斷沉淀知識庫，將人從實操中解放出來，進行信息化管理及應(yīng)用提升，最終提高生產(chǎn)制造效率。

作者:楊建云 殷鵬程 單位:上海寶信軟件南京分公司自動化工程部