數據采集是MES制造執行系統業(yè)務(wù)進(jìn)行的根本,也是MES制造執行系統進(jìn)行統計分析的基礎。

離開(kāi)生產(chǎn)數據采集,生產(chǎn)管理部門(mén)就不能及時(shí)、準確地得到產(chǎn)品的生產(chǎn)數量;不能準確分析設備利用率等瓶頸問(wèn)題;不能準確、科學(xué)地制定生產(chǎn)計劃;還無(wú)法實(shí)現生產(chǎn)管理協(xié)同。
MES制造執行系統軟件應用中根據不同的數據、應用場(chǎng)景、人員能力、設備投入等方面的因素需要采用不同的數據收集方式,常見(jiàn)的有:
01條碼數據采集方式
通過(guò)條碼采集制造數據的方式是最為普遍的方式之一。條碼由黑白相間的條紋組成,黑色和白色部分分別代表0和1,利用二進(jìn)位的編碼,可以表示數字,英文和符號信息,但不能表示漢字。
在生產(chǎn)現場(chǎng),條碼可以收集的數據包括:產(chǎn)品批號、物料批號、異常類(lèi)別、異?,F象、設備狀態(tài)(維修、保養、故障停機等)、作業(yè)開(kāi)始、作業(yè)結束等。
條碼可以提高數據錄入的準確性,提高錄入速度(是鍵盤(pán)輸入的5倍,同時(shí)掃描速度快于二維碼),且成本較低(條形碼標簽易于制作,掃描設備也相對便宜)。
因此,可以盡可能多的將數據進(jìn)行分類(lèi)然后編碼處理,轉化成條碼用于現場(chǎng)的數據采集。
02二維碼數據采集方式
二維碼可以看作條形碼的升級版,它可以表示數字,字母,符號和漢字信息。
從任一方向均可快速讀取二維碼,正著(zhù)掃,倒著(zhù)掃,斜著(zhù)掃,掃出來(lái)的結果都是一樣的。其奧秘就在于角上的3個(gè)定位方塊,可以幫助二維碼不受背景樣式的影響,實(shí)現快速穩定的讀取。
二維碼也便于手機掃描,這讓手機得以走進(jìn)生產(chǎn)現場(chǎng),成為一種重要的掃描設備。
03RFID數據采集方式
RFID(射頻識別)技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù),通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)的數據信息。利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信,達到識別目的并交換數據。
RFID技術(shù)可識別高速運動(dòng)物體并可同時(shí)識別多個(gè)標簽,操作快捷方便。
RFID是電子標簽,信息是保存在芯片里的,芯片可以讀寫(xiě)。使用的打印機也是專(zhuān)門(mén)的打印機,能夠在芯片上寫(xiě)入信息,而條形碼和二維碼打印后,只能讀取,不能再次寫(xiě)入信息。
RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除RFID卷標內儲存的數據,方便信息的更新。
在被覆蓋的情況下,RFID還能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì),并能夠進(jìn)行穿透性通信。
RFID技術(shù)在汽車(chē)制造業(yè)中使用廣泛。在裝配流水線(xiàn)上配有RFID系統,使用可重復使用的電子標簽,該標簽上可帶有詳細的汽車(chē)所需的所有信息,在每個(gè)工作點(diǎn)都有RFID讀寫(xiě)器,這樣可以保證汽車(chē)在各個(gè)流水線(xiàn)位置處能毫不出錯的完成裝配任務(wù)。
在復雜的生產(chǎn)現場(chǎng)中,數據采集面臨著(zhù)各種困難,僅靠這幾種采集方式顯然難以滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)現場(chǎng)的數據采集需求。
以設備數據采集為例,傳統制造企業(yè)設備功能冗余度大,往往擁有大量的機床和數控設備。這些機床和數控設備種類(lèi)多,品牌雜,新老并存。設備的協(xié)議與接口種類(lèi)差別大,通訊接口之間的兼容性差,使數據采集難度增大。
這種情況下,一般通過(guò)PLC或者安裝傳感器實(shí)現數據采集。
04PLC數據采集方式
MES與設備直連,要和PLC通訊,主要做好軟硬接口,可以把數據通過(guò)PLC傳給第三方設備或者在MES和PLC之間增加SCADA(數據采集與監視控制系統),要看MES的通訊協(xié)議,對于具備網(wǎng)絡(luò )接口的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)或設備MDC(元數據控制器),系統直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與設備的PLC進(jìn)行數據交換,可以采集到生產(chǎn)線(xiàn)或設備的工作狀態(tài),如生產(chǎn)數量、速度、停機次數及時(shí)間等,并形成直觀(guān)形象的圖形界面。
05傳感器數據采集方式
傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將檢測感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。在生產(chǎn)車(chē)間中一般存在許多的傳感節點(diǎn),24小時(shí)監控著(zhù)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程,當發(fā)現異常時(shí)可迅速反饋至上位機,可以算得上是數據采集的感官接受系統,屬于數據采集的底層環(huán)節。
而數據采集難度最大的非離散制造業(yè)莫屬。
多品種小批量訂單生產(chǎn)方式導致產(chǎn)品品種繁多,批量大小不同,數據采集難度大。
插單現象頻繁,突發(fā)事件多,加劇了生產(chǎn)數據采集的復雜性。
每個(gè)操作涉及的物料、設備、工具等資源,離散地分布在企業(yè)中,需要采集的生產(chǎn)數據種類(lèi)多,彼此之間關(guān)聯(lián)性高。
在零部件加工企業(yè)中,生產(chǎn)工藝復雜、質(zhì)量要求高,因此對質(zhì)量過(guò)程需要全面的管控,質(zhì)量數據采集便是其重要的組成部分。
在離散制造企業(yè),一般一種采集技術(shù)是滿(mǎn)足不了數據采集需求的,基本都是運用多種數據采集技術(shù)。
除了上述提到的采集方式,還可以結合以下采集方式:
DNC網(wǎng)卡方式:可采集到設備各類(lèi)實(shí)時(shí)信息,如操作信息、設備運行狀態(tài)、故障報告、開(kāi)機時(shí)間、零件加工工時(shí)等。02
LLC采集方式:用PLC直接采集設備的I/O點(diǎn),然后將信息傳遞給數據庫。這種方法信息集成的內容非常有限。03
手持終端方式:通過(guò)專(zhuān)用的手持終端,根據設備運行及生產(chǎn)的狀態(tài)利用該終端輸入信息,并通過(guò)以網(wǎng)絡(luò )傳遞給數據庫。這種方式適用于沒(méi)有數控系統的老舊設備上。
基于宏指令數控加工進(jìn)度采集方式:加工時(shí)機床通過(guò)外部通信宏指令上傳工件加工進(jìn)度信息到本地監控終端,采集系統進(jìn)行處理、顯示,并上傳至企業(yè)的數據庫供相關(guān)制造系統調用,解決了大型工件數控加工中采集工件加工進(jìn)度信息困難的問(wèn)題。
實(shí)時(shí)、準確的生產(chǎn)數據采集是MES制造執行系統得以成功的重要基礎,企業(yè)MES制造執行系統軟件建設中應該充分考慮其數據采集的特點(diǎn),運用多種數據采集方式,實(shí)現生產(chǎn)數據的集成應用。