智能制造生产管理与控制（中级）课件 任务7.4　 数据采集与分析

智能制造生产管理与控制数据采集数据采集的意义随着信息化与工业化的深度融合，信息技术渗透到了工业企业产业链的各个环节，推动了以“智能化生产、个性化定制、网络化协同和服务化延伸”为代表的新兴智能制造模式的发展，其核心是基于海量工业数据的全面感知。工业数据采集可以实现对生产现场各种工业数据的实时采集和整理，为企业的MES、ERP等信息系统提供大量工业数据，通过对积累沉淀的工业大数据的深入挖掘，实现生产过程优化和智能化决策。数据采集的定义工业数据采集是利用泛在感知技术对多源设备、异构系统、运营环境、人等要素信息进行实时高效采集和云端汇聚。工业数据采集对应工业互联网平台体系架构中的边缘层，如下图红圈线所示。通过各类通信手段接入不同设备、系统和产品，采集大范围、深层次的工业数据，以及异构数据的协议转换与边缘处理，构建工业互联网平台的数据基础。数据对象工业数据采集广义范围既包括工业现场设备的数据采集和工厂外智能产品/装备的数据采集，也包括对ERP、MES等应用系统的数据采集，具体如下：工业现场设备的数据采集：主要通过现场总线、工业以太网、工业光纤网络等工业通信网络实现对工厂内设备的接入和数据采集，可分为三类：对传感器、变送器、采集器等专用采集设备的数据采集；对PLC、RTU、嵌入式系统、IPC等通用控制设备的数据采集；对机器人、数控机床、AGV等专用智能设备/装备的数据采集。主要基于智能装备本身或加装传感器两种方式采集生产现场数据，包括设备（如机床、机器人）数据、产品（如原材料、在制品、成品）数据、过程（如工艺、质量等）数据、环境（如温度、湿度等）数据、作业数据（现场工人操作数据，如单次操作时间）等数据。主要用于工业现场生产过程的可视化和持续优化，实现智能化的决策与控制。数据对象工厂外智能产品/装备的数据采集：主要通过工业物联网（3G/4G/5G、NB-IoT等）实现对工厂外智能产品/装备的远程接入（通过DTU、数采网关等）和数据采集。主要采集智能产品/装备运行时关键指标数据，包括但不限于如工作电流、电压、功耗、电池电量、内部资源消耗、通信状态、通信流量等数据。主要用于实现智能产品/装备的远程监控、健康状态监测和远程维护等应用。对EPR、MES等应用系统的数据采集：主要由工业互联网平台通过接口和系统集成方式实现对MES、ERP等应用系统的数据采集。采集方法RFID方式：是对人员、物料等进行编码、位置、状态等信息的实施采集，通过RFID芯片的绑定，将人员、物料的信息等写入RFID中。通过实际使用，这个方法简单直接，效果良好。普通以太网模式：通过以太网开发包的设备，采用windows操作系统进行以太网接口的设备，可以利用第三方软件开发商提供的开发接口，对设备进行网络传输，满足各类数据的传输需求。而且将各种设备的状态信息、参数信息进行保存，满足对数据库集成的实时采集要求。数据采集卡：通过与生产设备的相关I/O点与对应的传感器进行连接，采集相应的加工信息，包括设备运行加工、设备故障等参数等。适用系统包括无串口和无局域网络设备，采用的方式为开关量采集卡、模拟量采集卡等。采集方法人工辅助方式：适用于非自动化设备以及不具备自动信息采集功能的自动化设备，采用手工填表、条码扫描、手持终端等，实现对数据的采集。其具有灵活方便的优势，弥补了自动采集在丰富性、适应性上的缺陷，但也存在实时性和准确性的缺点。TCP/IP协议的以太网模式：以太网的配置是未来技术发展的趋势，这种信息采集模式内容非常丰富，而且可以实现远程控制。目前众多设备厂商，如配备了局域网口，拥有大量方便集成的接口，可以实现实时采集数控设备程序运行信息、设备运行状态信息、系统状态信息、报警信息、运行程序内容信息、操作数据、设备参数等数据。通过设备的及时限制，实时数据采集可以进行生产的事先预防，对于生产加工、质量管控有很好的作用。采集方法组态软件采集：通过PLC控制类的设备对非数控类组态软件进行相关信息的读取，包括各种模拟量信息，如温度和压力等，将读取的I/O点信息存入数据库中。作为工业自动化领域的新型软件开发工具，组态软件可以帮助开发人员利用软件包中的工具，对软件进行硬件配置、数据、图形等的开发工作。组态软件通过串口或者网口与PLC相连，数据采集和处理通过计算机完成，可以将各种曲线进行实时输出。经过实践验证，组态方式实时数据采集具有投入少，连接方便、稳定性强的特点，对于智能制造中的工控来说性价比最高。数据采集体系架构工业数据采集体系架构包括设备接入、协议转换、边缘数据处理三层，向下接入设备或智能产品，向上与工业互联网平台/工业应用系统对接，如下图所示：数据分析数据分析的目的是把隐藏在一大批看来杂乱无章的数据中的信息集中和提炼出来，从而找出所研究对象的内在规律。在实际应用中，数据分析可帮助人们做出判断，以便采取适当行动。数据分析是有组织有目的地收集数据、分析数据，使之成为信息的过程。对全流程质量数据的采集及处理，形成一体化质量管理系统，用来质量异议追溯查询及分析；在局部或相关区域对能源介质数据采集、分析及管理，形成能源监控或能源管理系统，目的是能耗分析与统计比对，有助于能源分配及节能减排；单独对检化验或计量进行数据采集与应用，形成计量、检化验系统，是将物料计量及过程成分进行有效采集和管理。

制造业企业应利用这些基础数据，解决现场信息孤岛，使得信息化整体效应，透明流转，提高企业效率。Thanks!感谢聆听智能制造生产管理与控制设备数据采集设备数据采集为准确及时掌握设备运行状态、生产的情况，防范和减少设备事故故障发生，提高设备运行可靠性，通过MES系统采集各个单元设备的信息，主要记录设备运行的数据，包括设备运行、故障停机、设备事故等数据。设备数据采集的对象在汇博智能制造MES系统中，设备采集的对象有：加工中心数据采集、工业机器人数据采集、监控数据采集，如下图所示。加工中心数据采集工业机器人数据采集监控数据采集加工中心数据采集

MES系统提供加工中心的状态监控界面，如下图所示。该界面提供了加工中心的运行状态、工作模式、主轴转速、进给倍率、机床坐标、报警记录等重要的运行参数；展示机床当前加载的程序编号、程序名称以及刀具号。利用这些可视化的数据，设备管理人员可随时随地准确的掌握该设备的生产信息、故障信息等关键信息。工业机器人数据采集

MES系统提供工业机器人的状态监控界面，如下图所示。该界面提供了工业机器人的在线状态、状态信息、待机位置、工作模式、机器人速度、各个关节轴的角度等信息。为设备管理人员提供实时工业机器人的状态信息。监控数据采集

MES系统提供视频监控界面，如下图所示。该界面能够实时提供现场的画面，在关键设备上安装监控摄像头，实时或者通过回调视频的方式来远程监控设备的生产状态，便于对产线上的重点环节进行实时把控，对突发事件进行及时指挥处置。Thanks!感谢聆听智能制造生产管理与控制生产数据采集生产数据采集企业在进行生产过程中，会产生大量的生产数据，通过MES系统采集各生产过程控制系统（包括生产单元、生产设备等）的实时生产数据，对采集的生产过程信息进行处理和监视，以便各生产流程进行统一的监视和管理。生产数据采集的对象在汇博智能制造MES系统中，生产数据采集的对象有：加工生产过程数据、生产数据、刀具数据、仓库数据、设备数据，如下图所示。加工生产过程的数据生产数据刀具数据仓库数据设备数据生产过程数据采集

MES系统提供加工生产过程的状态监控界面，如下图所示。该界面能够提供系统在加工生产零件时的生产情况如任务id、订单、原料、从哪个仓库、到哪个仓库、状态、步序/总步序、位置、开始时间、结束时间等信息，可查询零件当前处于哪一道加工工艺，已完成加工工艺的时间、对象等信息，未加工的工艺信息等。生产数据统计

MES系统提供生产看板界面，如下图所示。该界面能够查看系统每天接受任务的数量以及任务完成率。生产数据统计

MES系统提供刀具看板界面，如下图所示。该界面能够查看加工中心的基本信息：机床运行状态、机床工作模式、当前使用刀具，查看加工中心刀具的详细信息：刀具号、长度形状补偿、长度磨损补偿、半径形状补偿、半径磨损补偿信息。生产数据统计

MES系统提供仓库看板界面，如下图示。该界面能够查看料仓中每个仓位的信息和状态，在系统加工生产时，根据零件的加工情况实时更新仓位的信息：无料、未加工、加工中、加工完成、加工异常。生产数据统计

MES系统提供设备看板界面，如下图所示。该界面能够查看机床和机器人设备的基本信息。Thanks!感谢聆听智能制造生产管理与控制视频监控查看任务要求本次任务需要在MES中查询机床等设备实时视频监控画面，查看不同监控的画面信息。Thanks!感谢聆听智能制造生产管理与控制设备状态信息查询