工厂生产数据采集系统

 一、工厂生产数据采集系统
 

匠兴（）工厂 生产数据采集系统 主要面向生产制造型企业，对其内部车间生产、人员、设备等数据进行实时采集，并存储到数据库，通过图表或报表的样式进行展现，确保了分析和优化生产工艺流程所需的透明度。生产数据采集系统是实现工厂智能化改造的第一步，也是现场生产执行层与管理层之间的信息纽带，能够实现异常数据实时反馈、管理推送可视化、现场监控远程化、过程管控集成实时化，最终实现数字化智能化工厂！

二、工厂生产数据采集系统解决方案

第一步：工厂现场调研
 

当匠兴科技接到客户工厂生产数据采集系统需求后会组织团队人员到客户现场进行调研，调研内容分为以下几方面：
车间布局、工艺流程、生产设备现状、设备维护保养计划与维保记录、设备巡点检操作规范、设备开停运行情况、设备故障处理过程、生产操作、设备需求（自动化设备等）、设备接口与协议、设备相关的关键数据采集、优化潜在工位的操作人员访谈、自动化改造部门的历史项目、在建项目、规划项目、自动化改造部门产品稳定性及自控水平……

第二部：工厂生产数据采集系统硬件设备安装与调试
 

硬件设备安装与调试主要由匠兴工控组负责，搭建车间现场网络环境，包括网络设备、服务器等；无线热点定位和布置；设备数据采集接口、人机交互设备在内的硬件安装与调试工作，包括PDA、智能手表、智能终端等；数控机床、机器人设备的数据接口实现；需要确认并跟踪落实系统硬件的到货、部署搭建、设备接口与网络等基础设施的配套改造等工作，并配合系统实施组进行系统的软硬件总体测试和数据贯通工作。

1.现场网络传输搭建
 

现场需要搭建各类网络传输设备，比如服务器、集线器、交换机、网桥、路由器、网关、网络接口卡、调制解调器、光纤收发器、光缆等等，再运用有线网络技术、无线网络技术或者无线通信技术设置有线接口、无线热点定位和布置等，通过布置的网络把现场采集到的各项数据传输到数据库，在显示层中进行展现，比如PC端、APP端、BS客户端、车间电子看板、集控中心等。

2.人机交互终端搭建


 

当生产计划下达分发到各个具体的工段/工序，而最终进行生产加工的具体对象是工序下的设备，那么如何将指令直接反馈到设备上，让操作员通过设备上的生产计划指令展开生产加工任务呢？这时就需要一个人机交互终端入口；另外，对于生产线众多的设备，设备的日常维护作业（保养、巡检、点检、维修）如何直观放映在对应的设备上，也产生一个交互终端入口的需求。所以在构建工厂生产数据采集系统的时候就需要搭建人机交互终端。人机交互终端包括：工控一体机、工业一体平板电脑、微型电脑终端、触摸屏、立式一体机、LED显示屏、智能手机、智能手环等。
通过对人机交互终端搭建可以将生产计划指令、设备日常维护指令直接下达到设备上，并且对于设备的实时运行情况、单台设备的OEE做图像化展示，还可实现加工产品与设备的信息共享。设备终端还将包括：调用SOP作业指导书、调用工艺图纸、人员上岗验证、人员考勤、安灯预警操作等相关功能，提供了生产线设备端的交互入口，让人、机、料互相交互成为可能，操作人员按相关指令进行作业任务，进而减少沟通成本、保障按计划有序开展工作；集成了岗位验证、考勤功能，简化了人员管理的运营成本。

3.数采终端搭建


 

工厂生产数据采集系统数采终端：RFID数采终端、RFID天线、PDA手持终端、扫描枪、3G手持移动终端、视觉识别终端、视频监控终端等，RFID利用无线射频技术，完成数据的采集和传输，带有RFID识读功能的手持PDA进行识别，主要运用于工厂内的生产线数据采集、质量追溯、仓库管理、设备数据采集等，比如厂内的备料派料往往通过PDA与相关人员进行交互；品保人员需通过PDA界面传输检测结果；PDA需要接收各个设备的日常维护工作等。通过对生产数据记录分析、单品或批次追溯、设备运行状态智能监控，全面提高制造企业的生产力。

4.标签的使用


 

标签在仓库以及车间中广泛被使用，仓库中主要是从物料的采购、领用、完工、销售及仓库其他出入库管理中进行使用，而车间中主要是工序的派工、流转、工时及完工申报时使用，配合RFID的无线射频识别技术，可以直接通过读写设备方式把仓库及车间数据传输到生产数据采集系统数据库中，方便车间管理者能够实时分析车间生产流水情况。

5.标准数控系统、二开数控系统、PLC及工控PC、加装传感器
 

加装传感器

 

在工厂生产数据采集系统过程中常用的加装传感器类型：光纤传感器、模拟传感器、金属感应器、红外感应器、气敏传感器、磁感应器、震动感应器等，工厂中采用加装传感器可以采集温度、湿度、压力、技术、液控、位移等等数据，并将数据进行高速传输，方便系统的读取和分析，在很大程度上提高生产效率。比如在生产线对设备进行联网监控时，在手工作业中，可以在工序上安装传感器自动采集工序的在制品产出量，进而缩短人工时间，提高效能。

 MDC系统 ：数控机床
 

数控机床包含两种数据系统，一种是标准数控系统，还有一种是二开数控系统，匠兴科技可以对这两类数控系统进行数据的采集，涉及国内外各种品牌，比如欧美的西门子、FAGOR、海德汉永克等；日本的三菱、兄弟、马扎克等；国产的华中、广数、凯恩帝等；台湾的新代、宝元、中达等。

MDC系统对数控机床数据采集需要在信息层上配备一个RSS接口或以太网接口，进行诸如操作程序、信息数据传输以及在办公室环境中监视设备统计数据传输的工作。CNC机床需加装设备智能终端，智能终端系统缓存预定指令，比如加工程序，安装智能设备终端、可通过上位机直接发送指令，缓冲一些常用的数据，简化生产过程中通讯传递的数据量，以提升网络的可靠性。
原则上应在每个CNC数据机床工位加装视觉图像识别系统，在吊钩上取得在制品放到工位上时进行视觉图像自动识别，系统识别后自动调用相关的加工程序到对应加工设备，如果考虑每台加工设备都加装视觉图像识别系统成本问题，可以考虑规划生产流水线。仅在每流水线的特定位置加装一套识别系统，系统识别在制品后，能够通过流水线把相应在制品指定分配到对应的加工设备上，这样亦可进行自动装载程序，并且可以做到按CNC工位的繁忙情况智能均衡安排加工设备的生产任务，避免加工不同型号产品时刀具的反复切换带来的时间成本。

PLC的使用
 

通过PLC等技术将设备和工控机进行集成，监控设备各项物理参数，当这些物理参数超出系统事先设定好的预警范围则进行异常汇报，生产过程中实际生产与计划差异超出预先设定值，则自动发送邮件，短信，看板等方式展现给相关负责人员。

6.电气类产品安装及使用
 

主要包括激光打印机、条码打印机、液压器件等

7.电子看板安装及调试


 

可根据自己公司的需要，来制定电子看板的大小和显示内容，显示内容可以包括ERP系统信息、 MES系统软件 信息、自定义信息、图形化信息、视频信息等。以上信息均可以通过网络线或无线终端实现看板与服务器之间的通信，服务器上的数据跟电子看板上显示的信息同步。

第三部：工厂生产数据采集系统分析及运用
 

1.底层数据采集。能够与设备通讯的情况下尽量通过通讯的方式提取现场数据；实在不能通讯的设备，可以通过在设备上外加传感器、智能设备终端等方式去读取;
2.对生产线的每台生产设备（包括PLC，CNC数控机床等）部署设备终端，再通过企业已存在的网络将数据进行统一联网，从而形成对设备的实时监控，采集计算设备实际执行OEE的相关数据，从而为每台设备制定 OEE计划标准,将标准集成到系统中
3.通过构建设备基础资料，设备运行监控，设备运行保养，设备备件管理体系，有效保障设备相关的所有管理需要
4.可视化车间看板，异构件备料看板、物流（装车）计划看板、生产指令看板、快速返修看板、在制品流量监控看板、异常看板、库位目视化看板、差异看板、消灭看板等的运用
5.安灯系统异常管理。通过操作辅助设备主动汇报异常（例如PDA进行异常汇报），自动发送邮件，短信，看板等方式展现给相关负责人员
6.多维度的KPI考核数据客观反馈设备以及相关管理人员的绩效；
7.生产运营集控中心的建立。在企业内部构建生产运营集控中心。将差异化看板系统、设备联网监控系统、安防监控系统、异常预警系统统一集成部署到运营集控中心，使管理者在一个地方实时汇总现场数据，作出管理决策。

三、工厂生产数据采集系统特色
 

1、实时数据库

企业级的生产数据实时平台
分布式数据架构、满足集团需求
实时访问全厂生产数据
高效的数据压缩算法
长期保存历史数据
支持在线计算和统计
支持远程范围、多种数据接口
个性化定制服务、灵活满足用户需求
不间断稳定运行
 

2、车间组态组件


专业的图形仿真技术
监控画面与实际生产活动保持一致
丰富的设计工具
工程组态模板（采集模板、画面模板、脚本模板、图形模板）
组态工程开发XML
多语言操作系统兼容
支持完整的PLC协议
具备定制化组态能力
可进行设备改造、信号转接
 

四、工厂生产数据采集系统成效

 

1.提供了生产线设备端的交互入口，让人、机、料互相交互成为可能。
2.将每台设备的指令直接下达到具体设备，操作人员按相关指令进行作业任务，减少沟通成本、保障按计划有序开展。
3.集成监控检测加工设备关键指标，避免质量异常发生，节省了返工成本
3.集成了安灯系统，支持在安全、人员、质量、响应和成本方面的不断改进，减少浪费
5.与CNC工位相互结合，提升了生产数据交互的稳定性，避免异常的发生。
6.设备日常维护作业计划由系统自动产生，防止遗漏延期，确保计划正确执行，减轻维修部门主管工作，提高了人员的工作效率；
7.设备日常维护作业有序进行，保障了设备的稳定性，降低了生产风险、降低了设备维修成本。
8. 设备管理系统 OEE的最大优化。时间稼动率（可用率），性能稼动率（表现指数），良品率（质量指数）
9.可视化车间看板。通过多维度的统计、分析、计算为管理者提供企业数据的可视化展示，实现目视化管理，从而降低企业运营成本，提升各个业务部门协同效率。

五、MDC数据采集系统的应用场景

六、应用的案例

1.浙X催化剂工厂生产数据采集系统

 

本项目主要实现的功能包括：生产计划排程、生产信息管理、数据采集、设备管理、差异预警管理、看板管理、物资管理、项目信息管理、集控中心、实时数据库子系统、二次安全防护子系统、ABB机器人通讯、视觉识别子系统、组装模块扫码子系统



1、实现通过二维码生产业务和质量的全过程追溯，生产效率提升17%，品质问题降低38%
2、实现所有客户可以随时通过系统了解订单生产进度状况，客户满意度增加75%
3、实现所有设备运行状况实时采集，实时展示，实时监控，实时预警，设备效率增加31%
4、实现安全库存即时预警，物料及时率提供42%
5、实时管控物料配送到货状况，物料供货准时提供67%
6、实现和机器人的实时通讯，识别率提高到99.87%


2.中国X车工厂生产数据采集系统



本项目主要实现的功能包括：计划排程、生产管控、供应链管控、数据采集、异常管理、质量溯源、可视化等



制造过程数字化与透明化，对决策的准确制定提供了很大支持，保障持续的盈利能力；
智能化的管理技术，改善原有传统模式对人员经验与素养的依赖，快速带动管理升级；
任务发布与接收更加及时透明，确保员工准确及时按指令执行，同时对执行结果做有效监控跟踪；
目标与实际状况之间的差异，层级化的异常处理方案，确保PDCA的循环改善
降低或消除数据统计时间36%；
缩短生产提前期8%；
提高产品合格率5%；
提高产线交接班效率67%；
生产效益提升10%；

3.圣XX床上用品集团工厂生产数据采集系统


本项目主要实现的功能包括：计划排程、生产管控、 RFID实时供应链系统、数据采集、设备管理、异常监控系统、质量溯源、可视化等。



1 、异常实时发布，机修维护受到监控，减少异常发生的浪费时间10%
2 、设备保养执行过程由系统监控，延长设备的使用寿命，节省设备费用20%
3 、实时监控产线执行计划，缩短生产节拍。
4、 物流运作智能执行，减少物流流转的浪费时间5%
5 、RFID产品全过程追溯，提高客户对产品的满意度，销售效益提高0.3%
6、周计划到日计划 细化的完善，计划实现实时下达到各工位，并反馈实时数据到计划人员，减少跟单员的人数4名

4.超X电池集团公司工厂生产数据采集系统



实时模块：流水线数据采集、条码管理、生产管理、质量管理、包装管理、溯源管理、预警管理、可视化管理等
1、实时反应生产流程过程中的问题，及时反馈并由操作人员进 行及时处理解决，整个产线对异常的处理和响应速度提高了72%
2、具备了整体协同能力，提高预测、计划和生产调度方面的科 学性、准确性和及时性，车间在制品降低了9.6%，生产成本降 低4.2%
3、为现场操作人员与上级管理人员提供即时信息反馈，确保更 快、更好的完成生产任务，生产效率提高8.3%
4、能监控在制品在任意时刻的位置和状态，实时收集相关数据从而对每个产品形成可追溯性记录，在出问题时可以快速查找问题所在

5.某大型家电企业（重庆）-家电行业工厂生产数据采集系统



主要实现的功能包括：生产计划管理、供应商协同平台、采购管控、智能仓储、智能物流、智能生产、条码识别管理、追溯管理、异常预警管理、报表管理、数据采集、看板管理、车间物料识别子系统、KPI体系。
1 、从订单、生产、供应链整体协同度提升60%
2、订单交期延误率从35%下降至12%
3、人员执行力提升70%
4、设备利用率提升22%
5、客户满意度提高30%

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