《制造执行系统实施与应用》 课件 5.2生产过程的数据采集

制造执行系统(MES)实施与应用5.2生产过程的数据采集MES通过采集生产数据，可以实现对生产进度的跟踪、质量控制、资源优化配置以及生产异常的快速响应。MES应采用自动化和手工相结合的方式采集数据，利用RFID、PLC通信等技术自动采集设备状态和性能数据，确保数据的全面性和准确性。生产过程的数据采集5.2.1车间的生产数据生产数据是车间正常运作的关键，具有多样、异构、实时和复杂的特点。它反映了作业流程和资源状态的变化，涵盖了从计划到成品的全过程。要构建系统，需先分析生产数据类型，了解其内容和特性。根据车间生产进程、数据类型以及系统采集需求，可按照生产进程、数据状态与数据对象来对生产数据进行分类1.生产数据的分类5.2.1车间的生产数据准备阶段数据：指在冲压生产开工前进行查看或准备的数据，用于生产任务制定与制造资源分配，包括生产任务数据与资源基础数据。加工阶段数据：指在工件生产作业中的产生的过程数据，包括资源状态数据、生产进度数据与流转单数据。质检阶段数据：指对原料、半成品、成品进行质量检验得到的数据，分为首末件质量数据、过程质量数据与成品质量数据。(1)按照数据类别划分5.2.1车间的生产数据静态数据：指在一段时间内变化频度小、较为稳定的数据，一般用来描述数据对象的基础属性数据，产品基础数据、人员基础数据、物料基础数据等多为静态数据。动态数据：指在生产活动中产生的过程数据，该类数据会随着生产作业的进程频繁发生变动，需要实时采集、维护，如机床状态数据、生产进度数据、流转单数据等多为动态数据。动静态划分是相对而言且密切相关的，如物料的基础数据（编号、名称、类型等）和状态数据（数量、加工、质量）都属于物料数据，在数据采集时，需根据数据类型的不同进行针对性地采集。(2)按照数据状态划分5.2.1车间的生产数据根据车间作业流程分析，车间生产过程中涉及到的数据对象有生产任务、人员、模具、机床、物料和质量，因此，按照数据对象可将生产数据分为任务数据、人员数据、模具数据、机床数据、物料数据以及质量数据六类数据，每类数据又包含有多个子类数据。(3)按照数据对象划分5.2.1车间的生产数据车间生产数据统一分类模型015.2.2MES数据采集技术数据采集是制造企业信息系统的核心，它连接了生产现场、执行层和计划层，实现了信息的互通。数字化车间MES进行数据采集分为三部分：确定数据采集的对象、选择相应的采集方式和获取数据与传输。1.数据采集基本原理确定数据采集的对象主要包括：车间员信息的采集，机床、数控设备等生产设备的采集，工装夹具等生产工具的采集，物料等零部件的信息采集，工单状态的采集。选择相应的采集方式确定所需的采集设备，运用采集设备获取数据，形成上行报文。然后通过无线网、路由器等网络传输途径，将采集到的数据上传到服务器。服务器对接收到的上行报文进行分析处理，写入数据库。获取数据与传输通过访问数据库获取需要的信息，进行传输给其他功能模块，或者展示在电子看板上。也可通过系统对数据库的操作信息传递给服务器形成下行报文，再通过网络传输给采集设备形成控制命令发送给采集对象。数据采集基本原理如图5-7所示：5.2.2MES数据采集技术生产数据的采集方式分为手工采集和自动采集。5.2.2MES数据采集技术2.数据的采集方式(1)手工采集手工采集是指由工位上的生产操作人员采用手工方式将数据信息录人到MES的工位生产客户端。具体的信息录人方式包括通过屏幕键盘或外接键盘输人文字和数字信息、单击屏幕上的按钮触发事件以及用扫码枪读取条码包含的信息。5.2.2MES数据采集技术(2)自动采集自动采集是指由系统定时或不定时地从设备终端中自动采集信息。具体的信息采集方式有：采用RFID技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据；通过数据接口采集设备数据，主要设备类型有PLC、数控机床、机器人以及各种测量设备等。5.2.2MES数据采集技术在流程型生产企业：生产自动化程度较高，主要采用自动化的设备数据采集方式，大量的数据来自于PLC；在离散型制造企业：生产自动化程度不是太高，主要采用人工录入方式进行数据采集，并结合些条码扫描方式和RFID标签识别方式。数据采集方式常见使用情况3.数据的采集设备(1)边缘智能网关边缘智能网关（EdgeIntelligenceGateway，简称EIG）或者称为产线智能终端，图5-8边缘智能网关数据采集平台5.2.2MES数据采集技术是一种位于网络边缘的计算设备，集成了计算、存储、网络和多种传感器接口。它能够在本地对数据进行实时处理、分析和决策，从而减少对中心化数据中心的依赖，降低数据传输延迟，提高网络性能。边缘智能网关可以分别处理各产线的生产数据、异常停线、班组绩效等信息，并将数据汇总传输至MES。5.2.2MES数据采集技术边缘智能网关或智能产线终端系统主要实现以下各功能：1)接收来自管理系统下达的生产计划；2)通过采集设备计件信号或扫码枪条码信息等实现生产实时完工统计；3)通过记录实际生产时长以及产量计算生产效率，实现生产绩效考核；4)通过异常按灯功能自动统计停线时长，停线原因等信息，为实现产线运行效率计算以及异常停线分析提供全面的数据信息；5)记录生产人员信息，为考核提供依据；6)建立产品与工艺对应关系，实现工艺防错；完工标签打印，实现物流扫码确认入库。5.2.2MES数据采集技术(2)KingIOServer平台KingIOServer是一款通用IO数据通讯平台。该平台集成了数据采集功能，使用户可以通过单一通信平台与工业设备和应用程序进行连接。图5-9KingIOServer生产数据采集平台5.2.2MES数据采集技术KingIOServer在MES中的应用主要体现在以下几个方面：1)多样化的数据采集能力：KingIOServer支持对多种设备（包括PLC、IO模块等）和多种通讯协议（如OPCUA）的数据采集。在MES系统中，KingIOServer能够实时、准确地收集来自生产现场的各种设备数据，如生产进度、设备状态、物料消耗等。2)数据整合与集成：MES系统需要处理来自多个数据源的信息，以实现生产过程的全面监控和管理。KingIOServer能够将来自不同设备和系统的数据集成到一个统一的平台上，为MES系统提供全面、准确的数据支持。5.2.2MES数据采集技术以MES示教设备DS-11为例，介绍在MES中如何实现与设备连接，采集设备的数据。具体的操作步骤如下：4.MES采集设备数据的应用步骤一首先对设备进行信号配置，明确MES采集的设备对象和信息列表。5.2.2MES数据采集技术步骤二将需要采集的信息依次输入至IDEV2，对照MES与PLC,CNC的交互地址与数据5.2.2MES数据采集技术步骤三输入采集对象名称,数据类型和地址，点击确认。5.2.2MES数据采集技术步骤四对设备写入内容进行保存。小结-MES采集设备数据的应用监控运行的设备，首先要将PLC中的信号写入网关中，配置参数创建“采集服务”时，通道需要配置三个PLC：P