數(shù)字化工廠中數(shù)據(jù)采集應用的研究

數(shù)字化工廠中數(shù)據(jù)采集應用的研究

0數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)互通2013年，德國提出了“工業(yè)4.0”的概念，第四次工業(yè)化以兩化融合為特征的趨勢變得越來越明顯。智能工廠的建設前提是數(shù)字化工廠中從頂層到底層的系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)貫通，將數(shù)字信息結合人工智能的算法，深度挖掘數(shù)據(jù)內涵，才能逐步形成智能化的應用。全面實現(xiàn)數(shù)字化是通向智能制造的必由之路，“數(shù)據(jù)”是智能化的基礎，數(shù)據(jù)的應用關系到數(shù)字化工廠的質量、效率和效益，也是邁向智能制造的必經之路1精益管理平臺在管理中的實現(xiàn)數(shù)字化工廠的基本特點是業(yè)務流與信息流的融合，一是從產品設計（產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)TC）、資源配置（企業(yè)資源計劃系統(tǒng)ERP）、制造執(zhí)行（制造執(zhí)行系統(tǒng)MES）及底層生產線的業(yè)務流全部實現(xiàn)數(shù)字化的格式實現(xiàn)和傳遞根據(jù)精益管理的“七零”項點，按照設備、安全、質量、交付和成本五大方面（S2數(shù)據(jù)應用方案2.1設計數(shù)據(jù)的連接設計數(shù)據(jù)的貫通包含企業(yè)層級的信息化平臺之間數(shù)據(jù)的互通，同時設計數(shù)據(jù)向生產線執(zhí)行工位傳遞的數(shù)據(jù)能夠自動識別，不需二次轉化2.1.1工藝設計和質量檢驗文件企業(yè)制造環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)源頭是以產品構型為基礎設計形成的工藝設計，質檢策劃要基于工藝設計進行檢驗信息的策劃。工藝設計和質檢策劃數(shù)據(jù)包含的工藝流程、物料、工藝文件、檢驗要求等信息，以此為依據(jù)向ERP、MES、WMS、QMS等系統(tǒng)傳輸一整套統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，作為指導生產的數(shù)據(jù)，以此保證數(shù)據(jù)流上下傳送時，同一數(shù)據(jù)的共享和利用。作為企業(yè)規(guī)劃的整體信息平臺，企業(yè)數(shù)據(jù)總線要將各系統(tǒng)連接起來。（圖3)2.1.2設計后體系管理生產線執(zhí)行工位需要以工藝設計數(shù)據(jù)在企業(yè)信息化平臺一次設計后，經過審核及版本管理，作為根本依據(jù)指導生產和制造過程，同時規(guī)范體系管理的執(zhí)行。其中生產線與企業(yè)信息平臺的數(shù)據(jù)貫通需按類梳理接口數(shù)據(jù)。（圖4)2.2制造底層產線中的數(shù)據(jù)獲取當工藝設計的文件、程序等下發(fā)到產線后，人員、質量、生產和設備等過程管理的數(shù)據(jù)就需要從制造底層的產線執(zhí)行中采用數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)（SCADA）獲取2.2.1控項點和工藝執(zhí)行根據(jù)工藝設計進行的質檢策劃要求，其質量管控項點和工藝執(zhí)行過程同步，在工位執(zhí)行工藝要求時進行質量數(shù)據(jù)的采集，同時質量數(shù)據(jù)可以用于質量檢驗文件的填寫，取消人工填寫作業(yè)。2.2.2管理數(shù)據(jù)的使用為滿足工藝、生產、質量、設備和人員等管理需要，生產過程采集的數(shù)據(jù)需轉化成管理語言才能使用，單純的數(shù)據(jù)無法表達管理內涵和暴露問題。在基礎數(shù)據(jù)收集上來以后，必須進行管理邏輯的處理，形成指標數(shù)據(jù)，如設備利用率、工位節(jié)拍等。（圖5)2.3精益管理數(shù)據(jù)的收集、整理采集的工位數(shù)據(jù)，其包含的內容和類別是最全面的，工位、產線級的管理數(shù)據(jù)采集完成，產線、區(qū)域及企業(yè)不同層級的需求篩選和歸集后，按照精益管理的需求轉化成所需要的管理數(shù)據(jù)2.4事件防治全責任單元管理制造過程數(shù)據(jù)收集完成并初步加工形成管理指標，規(guī)范指標管理要求后，生產線運營過程中，就需對超出管理指標閾值的“異常事件”進行按責任單位分配，各責任部門對超閾值指標和異常事件實施關閉，分析原因制定整改措施，形成管理提升，達到閉環(huán)管理目的。（圖7)3當前問題和建議數(shù)字化工廠的建設涉及基礎設施建設、工藝裝備升級、信息化平臺，甚至企業(yè)管理職責及組織架構的更改3.1基礎網絡建設對數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)重視程度制造型企業(yè)一旦開始業(yè)務流與數(shù)據(jù)流的融合一體運行，數(shù)據(jù)上傳下達的實時性要求很高，工廠車間設備設施對網絡影響較大，尤其是基礎有線網絡，特別是無線網絡的應用，事先需要進行信號強度的評估，必要時需建設5G網絡。3.2基礎數(shù)據(jù)的采集制造型企業(yè)涉及專業(yè)較多，一般來說焊接、加工、組裝、測量等交叉組合形成完整生產線，數(shù)據(jù)類型有扭矩、線性尺寸、圖片、時間、人員信息等，僅線性尺寸的采集也因工件尺寸、測量能力等限制各有不同。固對于底層數(shù)據(jù)采集需事先進行調研，自動和手動收集合理匹配。建議人工成本不高、節(jié)拍要求不嚴的，可提高人工采集的比例，降低建設成本3.3系統(tǒng)平臺功能劃分當前提供企業(yè)信息化平臺的公司提供軟件功能模塊界限重合度越來越高，企業(yè)要根據(jù)自身特點提前規(guī)劃信息系統(tǒng)平臺的功能劃分；涉及多系統(tǒng)的，要規(guī)范數(shù)據(jù)接口、形成標準，防止重復建設和多次投資3.4管理模式和組織職能要根據(jù)企業(yè)管理流程進行調整，以養(yǎng)數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)應用將改變一線的操作模式、質量管理模式和企業(yè)管