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解车间制造过程数据采集之惑

2012/5/30    来源:e-works    作者:e-works王聪      
关键字:数据采集  车间制造过程  信息交互与集成  
2012年5月,e-works采访了重庆大学鄢萍教授,针对以离散行业为代表的制造业车间级系统需要采集的主要数据量有哪些、主要包括哪些采集方式、怎样整合数据采集系统与MES、ERP系统的集成关系以及未来的数据采集发展等问题进行了深入的探讨。

    数据采集过程是工业自动化控制的基础,是企业实施MES的数据源泉与保证。制造企业在产品生产的过程中,为了保证生产过程的稳定、高效,必须对生产过程中的数据进行实时采集、监控。2012年5月,e-works记者王聪采访了重庆大学鄢萍教授,针对以离散行业为代表的制造业车间级系统需要采集的主要数据量有哪些、主要包括哪些采集方式、怎样整合数据采集系统与MES、ERP系统的集成关系以及未来的数据采集发展等问题进行了深入的探讨。

 

举足轻重:车间制造过程数据采集的意义

    目前,以用户为导向(Everything for Customer)的服务理念逐渐成为制造企业的发展目标,一方面,企业管理层需要根据制造过程的实时情况来合理分配制造资源,以对市场需求的变化做出快速响应;另一方面,客户需要对订单进行实时跟踪和查询,使其能够根据产品的生产情况及时对决策进行调整。在以用户需求为核心的制造模式下,多品种小批量甚至单件的生产方式致使新产品开发频繁,而产品结构复杂性和品种的多样性加大了制造工艺和流程的复杂性,这就对车间制造系统的运行和管理提出了更高的要求,需要对车间制造过程的可视性方面和车间制造系统的实时性方面进行提升。

    现代制造模式以生产效率、产品质量、生产成本等作为衡量企业制造能力和水平的主要标志,然而由于企业规模扩大、技术改造深入和市场竞争加快,造成具有多源异构性、形式多样性、复杂多变性等特征的车间制造过程信息急剧膨胀,再加上传统的企业管理系统无法精细控制到流程复杂、信息纷乱的车间制造过程(特别是包括了设备和人员的车间设备层),使得企业管理层难以准确掌握生产现场的实时情况。现代制造企业的管理信息系统都是建立在自身的复杂性之上,而制造车间作为最重要的信息源头,存在着大量的无序、冗余、残缺、异构信息,要想克服他们之间存在的信息交互的鸿沟,这就对车间制造过程信息的采集和集成提出了更高的要求,需要对车间制造过程的集成性和企业信息系统的交互性方面进行提升。

各个生产车间均离不开数据采集

图1 各个生产车间均离不开数据采集

    因此,信息的采集和集成是现代企业实施信息化战略的迫切需求,只有将制造过程中各种信息进行准确采集和有效集成,才能够及时准确掌握制造过程中的动态信息,从而为提高生产效率和制造资源利用率提供支持。

因地制宜:选择合适的数据采集方式

    车间制造过程信息的采集和集成的目标是:在正确的时间,将正确的信息以正确的方式传递给正确的系统(或人员),以做出正确的决策(或操作)。因此,要根据具体的需求来选择的数据采集方式。数据采集的关键是接口,包括物理接口(物理连接方式)和数据接口(数据的逻辑表达形式,即数据模式),数据采集和集成的过程是将具有源数据模式的源数据映射(或转变)为具有目标数据模式的目标数据,然后将分析和处理后的信息以不同形式展现给不同系统(或人员)。

    在信息化实施过程中,数据采集的最理想方式是直接通过数字化生产设备或系统的接口集成数据信息;对于不能直接获取的数据信息,可以采用外加传感器的方式进行采集;而对于其它的数据信息,则可以通过人机交互界面,由生产过程中的人员根据生产过程中的情况,并经过适当处理,以人工方式进行采集。

信息采集框架图

图2 信息采集框架图

    拿生产进度的跟踪来说,离散行业和流程行业自身的特点决定了其制造过程中的数据采集和集成方式存在差异。离散制造企业的生产效率和产品质量在很大程度上依赖于制造设备和人员,自动化水平相对较低,其制造过程中数据的采集主要集中在与离散设备的信息集成和与人员的交互上。而流程制造企业的生产工艺和生产方式都比较成熟,自动化水平相对较高,其生产过程中数据的采集主要侧重于与过程控制系统(PCS)的集成与交互。

 

责任编辑:赵蔓
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